鉆石的形成條件

早在18世紀后期，科學上就證實了貴重的鉆石與普通的石墨都是由碳原子組成。當碳原子呈六方環狀的層狀排列時，形成的是低硬度的高溫耐火材料——石墨；當碳原子呈立方最緊密堆積，彼此以共價鍵相連時，就形成了自然界最硬的寶石——鉆石。現已得知，地球中大多數的碳是以碳酸鹽（如石灰巖）和碳氫化合物（如石油）的形式存在，盡管從地幔深處噴發出來的火山中含CO2氣體，證明在地幔中有碳的存在，但地幔中碳含量是相當少的。

鉆石中碳的同位素成分測定表明，它們來源于地幔。那么，地幔中少量的碳在什么樣的物理化學條件下才能形成具有特殊結構的鉆石成了人們研究鉆石成因的重要課題。

到目前為止，世界上大多數的鉆石主要賦存在金伯利巖中。金伯利巖是一種偏喊性的超基性巖，主要分布于穩定地區的深斷裂帶中，產狀為爆破巖筒、火山頸，或為巖墻、巖脈，時代以白堊紀為主。金伯利巖多為深色，以灰綠色者居多。礦物成分十分復雜，有金伯利巖原生礦物，有來自上地幔、地殼捕虜的礦物和后期蝕變的礦物。

根據含鉆石的金伯利巖中捕虜體成分特征，分出橄欖巖型鉆石和榴輝巖型鉆石。橄欖巖型鉆石的包裹體表明，它們的形成溫度為900-1300℃(平均1050℃),壓力為（45-60)Xl08Pa,相當于地球120-180km的深度，從榴輝巖型鉆石的包裹體中獲得的結果表明，其形成溫度大約1250℃,同時壓力數據也顯示出它們可能來自180km以下更大的深度（約200km)。鉆石形成的溫壓條件反映了鉆石形成于陸殼穩定的、且在漫長的地質時代里（古生代以來）很少受到變形的克拉通下的地幔環境。

因為洋殼下相當深度所對應的溫度（可達1500-1700℃)要比克拉通下地幔高。現在地球上穩定的克拉通地區有加拿大、南部非洲、巴西、澳大利亞、西伯利亞和中國的華北地臺、揚子地臺等。而鉆石的產出恰與這些地區具有厚巖石圈有關。

通過實驗室內的高溫高壓下試驗，建立了不同狀態下碳的穩定域，以此推測出鉆石可能的生成溫度和壓力，從高溫高壓實驗可知：高溫特別是高壓下可以形成顆粒粗大,透明無色的八面體鉆石。如果壓力穩定，溫度迅速下降，鉆石仍處于穩定狀態；相反,如果溫度穩定，壓力迅速下降，易導致鉆石晶體結構的位錯滑移，并誘發晶格缺陷，使一部分原本無色的鉆石變為褐黃色、棕黃色，鉆石逐漸石墨化。

所以，鉆石形成的首要條件是高溫高壓下形成的無色透明的鉆石，在上升過程中壓力應基本保持不變或下降速度很慢。但在地球的開放系統中，尤其是接近地表時的壓力會迅速下降，巖漿上升過程中要想保持溫度、壓力變化不大，首先是巖漿上升速度必須很快。而含鉆石的金伯利巖漿上升速度可達70km/h,幾小時就到了地表，這種速度正好能滿足上述要求。除此之外，鉆石的形成還與其形成方式、生成環境等密切相關。