Hầu hết, mọi người đều biết đến kim cương là một dạng thù hình của Cacbon. Tuy nhiên quá trình hình thành kim cương không phải ai cũng biết. Trong bài viết này, Tin Trang Sức sẽ đưa bạn vào hành trình khám phá quá trình hình thành một viên kim cương lấp lánh từ những nguyên tử Cacbon như thế nào nhé!
Quá trình hình thành kim cương như thế nào?
Theo nghiên cứu của các nhà khoa học kim cương tự nhiên đã được hình thành từ rất lâu trên Trái Đất (khoảng 1 tỷ đến 5,5 tỷ năm). Kim cương cũng được tạo ra từ chính nguyên tố cơ bản có nhiều trong tự nhiên là Cacbon. Quá trình hình thành diễn ra trong điều kiện nhiệt độ trên 1300°C và áp lực vượt mức 5 GPa (Gigapascal), tương đương với điều kiện ở khoảng 100 – 200 km sâu dưới lòng đất.
Dưới đây là diễn biến quá trình hình thành kim cương:
- Hình thành dưới áp suất và nhiệt độ cao: như đã đề cập ở trên kim cương được hình thành từ nguyên tố Cacbon có nguồn gốc hữu cơ từ thời cổ đại. Sau đó, dưới tác động của áp suất dưới lòng đất cũng như nhiệt độ 1300°C hình thành nên những viên kim cương tự nhiên.
- Quá trình chuyển hóa Cacbon: Dưới nhiệt độ và áp suất cao, những nguyên tử Cacbon được sắp xếp thành cấu trúc mạng tinh thể kim cương. Với mạng lưới ba chiều vững chắc, mỗi nguyên tử Cacbon liên kết với bốn nguyên tử Cacbon khác. Chính cấu trúc này đã làm cho kim cương trở thành loại đá quý cứng nhất thế giới từng được biết đến.
- Quá trình di chuyển lên bề mặt: Bởi vì được hình thành sâu trong lòng trái đất nên không phải tự nhiên mà kim cương có thể di chuyển lên bề mặt trái đất được. Chúng xuất hiện nhờ những vụ phun trào Magma hay Lamproite. Từ đây, kim cương từ lớp vỏ lên bề mặt trái đất với tốc độ cực nhanh, tránh được những biết đổi.
- Khai thác kim cương: Từ những vụ phun trào Lamproite kim cương đến gần bề mặt trái đất và nằm trong các ống này. Chủ yếu những mỏ kim cương nổi tiếng là những nơi chứa đựng các ống này như mỏ Kimberley (Nam Phi), Mir (Nga),…Mặt khác quá trình khai thác này diễn ra rất phức tạp.
- Chế tác, mài dũa: Để có được một viên kim cương sáng lấp lánh từ một viên kim cương thô cần phải trải qua một quá trình mài dũa và chế tác kỳ công. Mặt khác còn cần những công nghệ kỹ thuật tiên tiến để cắt mài và đánh bóng viên kim cương.
Sự hình thành kim cương từ ngoài vũ trụ
Những viên kim cương ngoài được tìm thấy ở các mỏ kim cương trên trái đất còn được các nhà khoa học tìm thấy trong tâm của những thiên thạch là những viên kim cương cực kỳ nhỏ. Trong hiện đại, các hạt kim cương li ti này còn được ứng dụng vào việc xác định vị trí những thiên thạch rơi xuống trái đất.
Theo đó, những nghiên cứu của các nhà khoa học đã tìm thấy được dấu vết cũng như chứng minh được rằng kim cương cũng tồn tại trên sao Thiên Vương, Hải Vương và các hành tình khác. Thậm chí các nhà khoa học còn cho rằng có mưa kim cương trên sao Thổ và sao Mộc.
2 phương pháp tạo ra kim cương trong phòng thí nghiệm
Hầu hết, mọi người đều biết đến kim cương với giá trị cao, vẻ đẹp hoàn hảo và rất muốn sở hữu chúng. Tuy nhiên, trên thực tế kim cương rất quý hiếm không đủ nguồn cung để đáp ứng được hết nhu cầu của mọi người. Chính vì vậy, 2 phương pháp tạo ra kim cương nhân tạo trong phòng thí nghiệm được hình thành từ đây:
- Phương pháp tổng hợp HPHT (bốc hơi): là quá trình tạo ra kim cương được diễn ra ở buồng kính bên trong phòng thí nghiệm. Kết hợp cùng một thiết bị có khả năng tạo áp suất cao được đặt bên trong. Bên trong là bột kim cương được hoà tan trong những hợp kim dễ nóng chảy như sắt, Cobalt hoặc Nickel. Qua thời gian khoảng 1 tháng sẽ tạo ra một lượng tinh thể kim cương tổng hợp.
- Phương pháp tổng hợp CVD (lắng tụ hoá học): được hình thành trong môi trường chân không, chứa đầy những loại khí hầu hết có thành phần là Cacbon. Mục đích nhằm phá vỡ sự liên kết giữa những nguyên tử Cacbon và phân tử khí. Thường quá trình kết tinh sẽ mất vài tuần, tuy nhiên lượng tinh thể còn phụ thuộc vào chất lượng buồng tăng trưởng và mầm.
Cấu tạo và quá trình khai thác kim cương
- Cấu tạo
Ban đầu, những nguyên tử Cacbon riêng lẻ dưới sự vùi lấp bên trong những lớp địa chất khiến chứng trở thành than, than đá, than bùn,…Khi có điều kiện thích hợp như áp suất và nhiệt độ những nguyên tử cacbon liên kết với nhau thành tinh thể lập phương tạo ra kim cương.
Mặt khác, kim cương được cấu thành từ sự liên kết chặt chẽ giữa một nguyên tử Cacbon với bốn nguyên tử Cacbon khác theo cấu trúc hình lập phương nên có sự đối xứng và độ cứng tuyệt đối 10 điểm trên thang Mohs.
- Quá trình khai thác kim cương
Hầu hết, những mỏ kim cương nổi tiếng được các nhà địa chất học tìm thấy ở các ống Kimberley. Tuy nhiên, kim cương nằm ở dưới đáy ống chính vì vậy cần phải sử dụng những kỹ thuật công nghệ tiên tiến mới có thể khai thác được. Mặt khác, muốn khai thác được kim cương cần xử lý hết phần đất đá ở phía trên.
Quá trình hình thành kim cương tự nhiên hay nhân tạo tới khi trở thành viên kim cương lấp lánh là một hành trình dài và đặc biệt. Mỗi viên kim cương đều chứa đựng trong mình những câu chuyện thời gian và vô giá. Hy vọng rằng những thông tin trong bài viết này đã giúp cho bạn giải đáp được thắc mắc về quá trình hình thành kim cương. Đừng quên tiếp tục đọc những bài viết khác tại Tin Trang Sức để có thêm những kiến thức bổ ích nhé!
