钻石恒久远一颗永流传，

提到钻石大家首先想到的就是这句广告词。

如今宝玉石市场钻石价格一骑绝尘却仍受人追捧，

可我们对钻石的了解究竟有多少呢？

是否只停留在它美丽的外表上呢？

今天我将带您走进“秩序井然”的钻石世界。

地球中金刚石的形成

在地球上，钻石的原石金刚石的形成条件是相当苛刻的。通常认为金刚石是在地球内部某一特定的温度和压力范围内形成的，这一范围相当于16-22个珠穆朗玛峰的高度，有部分超深金刚石的形成条件，可以达到地下660km左右，也就是地幔过渡带的位置，而这些可以产生金刚石的区域被称为金刚石稳定区。在这些区域范围内，当碳元素受到特定的温度和压力时，它们会重新排列成稳定的晶体结构，也就形成了金刚石。

当然，在太阳系其他行星的环境中金刚石也可形成。例如我们熟知的海王星，它可以说是一颗名副其实的钻石星球，甚至还会下“钻石雨”这是因为海王星的大气中约有15%是甲烷，闪电击穿大气中的甲烷，将其变为炭黑（碳），随着炭黑下降，气压增加，它又变成石墨，如此持续下降，压力逐渐增高，便由石墨变成了钻石。而至两万英里后则会形成液态的钻石海。

魔术师-温压实验

想必大家也看到了无论在哪种环境下形成的金刚石，都离不开两个条件——温度和压力。温压条件的不同可以使相同元素组成的矿物发生质的改变。由此这就不得不提到我们在地学领域对这两个控制矿物形成的魔法师的研究方法——高温高压实验。

下图中的多面砧大压机，再加上另一种名为金刚石对顶砧的实验装置，便构成了最基础、最常用的静态高温高压实验装置。运用这两种装置配合激光加热或电热丝加热的方法，我们就可以在实验室中模拟出人类不可直接到达的地下几百千米的温压条件，想象一下这是不是和我们日常生活中使用的高压锅类似呢。

看似只在科研领域应用的实验仪器其实早已运用到我们日常的生活生产中，在图中展示出的就是位于我国河南省柘城县的钻石培育工厂，培育出来的钻石各项属性与天然钻石几乎完全一致，且占到全球培育钻石市场的四成。这座小城也因此被称为“培育钻石之都”。

随着科技的发展，金刚石不再只是难能可贵的不可再生资源，现在已经有技术可以从牡丹花花瓣中、甚至我们的头发丝中提取碳元素来合成金刚石，在理论上讲只要有稳定的碳源，达到足够的温压条件，相同元素组成的物质完全可能发生相变。

目前全球各地正建立起二氧化碳捕捉工厂实现有效封存二氧化碳的目的。这也为培育金刚石提供了理论基础上稳定的碳源，如今人们已经可以在实验室经突破高压的限制，利用二氧化碳在合金作为媒介下常压高温培育出金刚石。在新质生产力背景下，传统产业改造升级，新兴产业加快发展，或许合成金刚石的研究只是温压实验的沧海一粟，但其背后承载的是全人类对于深地科学与深空科学的不断探索。“上天”“入地”，未来人类将向着更高更远的未知不断进发！

参考资料

[1] 贺芝宇,黄秀光,舒桦,等.冰巨行星内部深处物理与化学过程研究进展[J].高压物理学报,2023,37(05):50-63.

[2] Bingqing C ,Sebastien H ,Mandy B .Thermodynamics of diamond formation from hydrocarbon mixtures in planets.[J].Nature communications,2023,14(1):1104-1104.

[3] 谢先德,陈鸣,杨和雄. 地球深部矿物晶体的压缩和相变机制[C]//中国矿物岩石地球化学学会.中国矿物岩石地球化学学会第14届学术年会论文摘要专辑.《高校地质学报》编辑部(Geological Journal of China Universities),2013:2.

[4] 韦公远.海王星上的“钻石雨”[J].科学之友(上旬),2010(04):25.

[5] 河南业达峰新材料有限公司网页