تألیف: حمید وثیق زاده انصاری
منبع:راسخون
منبع:راسخون
عنصر مشترک بین زغال سنگ و الماس، کربن است. پس آیا ممکن است که یک تکه زغال سنگ به الماس تبدیل شود؟ برای بیشتر دانستن در مورد این موضوع کنجکاوی برانگیز به خواندن ادامه دهید . . . .
این سخت است که باور کنیم بین توده‌ی تیره‌ی مایل به قهوه‌ای سوخته‌ی زغال سنگ و الماس درخشان، ارتباطی وجود دارد. عنصر مشترک بین این دو این است که هر دو از کربن ساخته شده‌اند. عنصر کربن، در زمین به شکل‌های مختلف مانند زغال سنگ، گرافیت، الماس و غیره وجود دارد. بنا بر این، عامل مشترک بین زغال سنگ و الماس این است که هر دو شامل کرین هستند. پس چرا متفاوت به نظر می‌رسند؟ آیا ممکن است که الماس‌ها از زغال سنگ تشکیل شده باشند؟ بیایید این موضوع را کشف کنیم.
اگر زغال سنگ سوخته، الماس و گرافیت از کربن تشکیل شده‌اند، پس چرا متفاوت به نظر می‌رسند؟ پاسخ این است که آرایش ِمتفاوتِ اتم‌های کربن در گرافیت و الماس، ظاهرِ کاملاً متفاوتی هم به آن‌ها می‌دهد. در حالی که اتم‌های کربن در گرافیت، به شکل شش ضلعی آرایش یافته‌اند، در الماس، هر اتمِ کربن به چهار اتم دیگر به صورت چهار وجهی متصل می‌شود. به همین دلیل، گرافیت مانند صفحاتی از اتم‌های کربن است که روی یک دیگر چیده شده‌اند و اتم‌های کربن در الماس، یک ساختار هرم مانند را می‌سازند. صفحاتِ مسطحِ گرافیت می‌تواند نور، با طول موج‌های مختلف را جذب کند، از این رو، مات و تیره است. ساختار هرمیِ موجود در الماس، فاقد این توانایی بوده و شفاف و درخشان است.
زغال سنگ که نوعِ غیر متبلور از کربن است، از کربن خالص تشکیل نشده است. غیر از کربن، شاملِ مولکول‌های آلی پیچیده‌ی حاصل از گیاهان و حیوانات تجزیه شده است که میلیون‌ها سال در پوسته‌ی زمین فشرده شده‌اند. زغال سنگ در معرضِ فرایندهای گوناگون زمین شناسی قرار گرفته و ترکیب شیمیایی آن را متغیر می‌کند تا گرافیت ساخته شود. این فرایند نیازمند شرایط مناسب بوده و میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا اتفاق بیافتد. الماس‌ها در اعماق زمین تشکیل شده‌اند، جایی که دما و فشار بسیار بالا است. الماس‌ها همراهِ گدازه‌های مذاب به سطح زمین منتقل می‌شوند.
این الماس‌ها که در جبهی زمین قرار دارند، از طریقِ فوران‌های آتشفشانی که در اصل عمیق هستند، به سطح زمین می‌آیند. گدازه‌های مذاب، همراه با الماس‌ها و سنگ‌هایی از جبهی زمین، بیرون آمده و سرد می‌شوند تا کیمبرلیت‌هایی را تشکیل دهند که منابع اصلیِ این سنگ‌های قیمتی هستند. هم چنین ممکن است، الماس‌ها از کیمبرلیت‌های قرار گرفته در نواحی دور نیز، شفاف‌تر باشند. این مسئله زمانی اتفاق می‌افتد که کیمبرلیت‌ها طی زمان ساییده شده و الماس‌های موجود در آن‌ها همراه با رسوباتِ حاصل، به مکان‌های دور برده شود.
این روزها، چنین فوران‌های آتشفشانیِ سریع و مهیبی اتفاق نمی‌افتد. اعتقاد بر این است که فوران‌هایی که الماس‌ها را خارج کرده‌اند، باید مدت‌ها قبل، زمانی که زمین بسیار گرم‌تر از امروز بوده است، رخ داده باشند.
گاهی اوقات، الماس‌ها می‌توانند روی سطح زمین تشکیل شوند، در مکان‌هایی که ضربه‌های شهاب سنگ را تحمل کرده‌اند. این اتفاق به دلیلِ دما و فشارِ بالای تولید شده در سطحِ زمین است که در نتیجه‌ی برخورد با شهاب سنگ‌های بزرگ به وجود آمده است. چنین شرایط مطلوبی ممکن است تشکیلِ الماس از کربنِ موجود در محلِ برخورد را تحریک کند. به همین دلیل، الماس‌ها در چنین مکان‌هایی پیدا شده‌اند. هم چنین ذکر شده است که بعضی از شهاب سنگ‌ها، الماس‌های بسیار کوچکی را حمل می‌کنند که هم چنین در مکان‌های برخورد یافت شده‌اند. چنین الماس‌هایی، اشاره به الماس‌هایی دارد که در فشار بالا و حرارتِ ناشی از برخوردهایی که در فضا اتفاق می‌افتد، به وجود آمده‌اند. بنا بر این نوعی از منبع کربن در شهاب سنگ‌ها نیز موجود است.
احتمالِ دیگر برای تشکیل الماس، مناطقِ رانش یافته است، زمانی الماس تشکیل می‌شود که یک صفحه‌ی زمین شناختی زیر صفحه‌ی دیگر حرکت کرده و به جبهی زمین نزدیک می‌شود. چنین رانشی منجر به حرکت مواد همراه با کربن به سمت جبهی زمین (حدود 150 کیلومتر از سطح زمین) شده و الماس‌ها را تشکیل می‌دهد. بر اساس یک مطالعه‌ی جدید، ترکیبی مایع از کربن، اکسیژن و هیدروژن به سمت جبهی زمین حرکت کرده و ریز الماس‌ها را می‌سازد.
منبع دیگر برای تشکیلِ الماس، موادی است که همراه با کربن آلی (از سطحِ زمین) و به دلیلِ رانش زمین به سمت جبهی زمین حرکت می‌کنند. در مکان‌های تحت تأثیرِ شهاب سنگ، کربن موجود در مواد این مکان‌ها، منبعی برای تشکیلِ الماس می‌سازند. تا آن جا که به الماس شهاب سنگ‌ها مربوط است، کشفِ منبعِ کربن، دشوار است.
بخش عمده‌ای از الماس‌ها در جبهی زمین شکل گرفته و از طریق فوران‌های آتشفشانی شدید به سطح زمین منتقل می‌شوند. گدازه‌ها از طریقِ دهانه‌ی آتش فشان به سطح زمین حرکت می‌کنند. بنا بر این دهانه‌های تنگِ آتشفشانی، گدازه‌های سرد شده و سنگ‌های آذرین، که از منابع اصلیِ الماس‌ها هستند، را به سطح زمین منتقل می‌کنند. از طرف دیگر، زغال سنگ معمولاً در سنگ‌های رسوبی که در سطح طبیعت هستند، یافت می‌شود.
نظریه‌ی دیگر این است که اکثرِ الماس‌ها میلیون‌ها میلیون سال قدمت دارند و معتقدند که خیلی پیش از اولین گیاهان روی زمین، شکل گرفته‌اند. از آن جا که زغال سنگ به طور عمده از بقایای گیاهان تشکیل شده است، این نظریه ثابت می‌کند که اکثرِ الماس‌ها از زغال سنگ تشکیل نشده‌اند. با توجه به این نظریه که رانش، بیشتر در صفحه‌های اقیانوسی اتفاق می‌افتد تا در صفحه‌های قاره‌ای، حتی نقش زغال سنگ در شکل گیریِ الماس به دلیلِ رانشِ صفحه‌های زمین شناسی نیز رد می‌شود. بحثی که در مورد صفحه‌های اقیانوسی وجود دارد این است که منبع اصلی کربن، سنگ آهک، دولومیت و سنگ مرمر بوده و بقایای گیاهان تنها به میزانِ بسیار اندک پیدا شده است.
بنا بر این، نظریه‌های فوق، از جمله نظریه‌هایی هستند که ادعای تشکیلِ الماس از زغال سنگ را بی ارزش می‌دانند. با این حال، احتمالِ زیادی وجود دارد که در رانش‌ها، الماس از زغال سنگ تشکیل شده باشد. تبدیلِ زغال سنگ به الماس یک فرایند طبیعی است که میلیون‌ها سال طول می‌کشد، ولو این که، اتم‌های کربنِ موجود در زغال سنگ، میزان نا خالصی بسیار بالایی داشته باشد، که باعث می‌شود میلیون‌ها میلیون سال طول بکشد تا زغال سنگ به تقریباً خالص‌ترین شکلِ خود، گرافیت، تبدیل شود. تبدیل گرافیت به الماس، چند میلیون سال بیشتر طول می‌کشد. وجودِ زغال سنگ در مکان‌های تحت تأثیر نیز ممکن است منجر به شکل‌گیریِ الماس شود. حتی اگر می‌خواهید از طریق روش‌های مصنوعی هم الماس را از زغال سنگ بسازید، الماس به دست آمده، به دلیلِ سطح بالای نا خالصی، کیفیت پایینی خواهد داشت.
به طور خلاصه، احتمالِ تشکیل الماس از زغال سنگ، بسیار بعید است. بنا بر این اعتقاد بر این است که بسیاری از الماس‌ها از زغال سنگ تشکیل نشده‌اند.
این سخت است که باور کنیم بین توده‌ی تیره‌ی مایل به قهوه‌ای سوخته‌ی زغال سنگ و الماس درخشان، ارتباطی وجود دارد. عنصر مشترک بین این دو این است که هر دو از کربن ساخته شده‌اند. عنصر کربن، در زمین به شکل‌های مختلف مانند زغال سنگ، گرافیت، الماس و غیره وجود دارد. بنا بر این، عامل مشترک بین زغال سنگ و الماس این است که هر دو شامل کرین هستند. پس چرا متفاوت به نظر می‌رسند؟ آیا ممکن است که الماس‌ها از زغال سنگ تشکیل شده باشند؟ بیایید این موضوع را کشف کنیم.
ارتباطِ زغال سنگ، گرافیت و الماس
آیا می‌دانید، کربن یکی از فراوان‌ترین عناصرِ کشف شده روی پوسته‌ی زمین است؟ این عنصر در شکل‌های چندگانه‌ی مختلف (متفاوت از نظر ساختاری) یافت شده است که به طور کلی می‌تواند، تحت عنوانِ غیرمتبلور و بلوری شکل، دسته بندی شود. متداول‌ترین شکلِ غیر متبلورِ کربن، زغال سنگ، زغال سنگ سوخته و زغال چوب است در حال یکه گرافیت و الماس، معروف‌ترین اشکال بلوری این عنصر هستند. شکلِ غیر متبلور، فاقد ساختار کریستالی یافت شده در گرافیت یا الماس است.اگر زغال سنگ سوخته، الماس و گرافیت از کربن تشکیل شده‌اند، پس چرا متفاوت به نظر می‌رسند؟ پاسخ این است که آرایش ِمتفاوتِ اتم‌های کربن در گرافیت و الماس، ظاهرِ کاملاً متفاوتی هم به آن‌ها می‌دهد. در حالی که اتم‌های کربن در گرافیت، به شکل شش ضلعی آرایش یافته‌اند، در الماس، هر اتمِ کربن به چهار اتم دیگر به صورت چهار وجهی متصل می‌شود. به همین دلیل، گرافیت مانند صفحاتی از اتم‌های کربن است که روی یک دیگر چیده شده‌اند و اتم‌های کربن در الماس، یک ساختار هرم مانند را می‌سازند. صفحاتِ مسطحِ گرافیت می‌تواند نور، با طول موج‌های مختلف را جذب کند، از این رو، مات و تیره است. ساختار هرمیِ موجود در الماس، فاقد این توانایی بوده و شفاف و درخشان است.
زغال سنگ که نوعِ غیر متبلور از کربن است، از کربن خالص تشکیل نشده است. غیر از کربن، شاملِ مولکول‌های آلی پیچیده‌ی حاصل از گیاهان و حیوانات تجزیه شده است که میلیون‌ها سال در پوسته‌ی زمین فشرده شده‌اند. زغال سنگ در معرضِ فرایندهای گوناگون زمین شناسی قرار گرفته و ترکیب شیمیایی آن را متغیر می‌کند تا گرافیت ساخته شود. این فرایند نیازمند شرایط مناسب بوده و میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا اتفاق بیافتد. الماس‌ها در اعماق زمین تشکیل شده‌اند، جایی که دما و فشار بسیار بالا است. الماس‌ها همراهِ گدازه‌های مذاب به سطح زمین منتقل می‌شوند.
آیا زغال سنگ، الماس می‌شود؟
این یک حقیقتِ عامه است که الماس‌های طبیعی از زمین استخراج می‌شوند. امروزه، الماس‌های ساختگی داریم که از طریقِ روش‌های مصنوعی ساخته می‌شوند. اما محدودیت‌های مشخصی برای ساختن الماس‌ها با استفاده از روش‌های مصنوعی وجود دارد و بنا بر این، این نوع الماس‌ها، تنها بخش بسیار کوچکی از کلِ موجودیِ الماس را تشکیل می‌دهند. تا آن جا که به شکل‌گیریِ الماس‌های طبیعی مربوط می‌شود، این یک باور عمومی است که الماس‌ها از زغال سنگ ساخته شده‌اند. اما این مطلب تا چه حد درست است؟ گفته شده است که یک تکه‌ی اصلی از الماس‌های طبیعی از زغال سنگ تشکیل نشده است، با این حال، ممکن است برخی ارتباط‌های مستقیم، بین آن‌ها پیدا کنید. برای درکِ این ارتباط، اجازه دهید به شکل گیریِ طبیعیِ الماس‌ها نگاهی بیاندازیم.الماس‌ها به صورت طبیعی چگونه شکل می‌گیرند؟
همه ما می‌دانیم که الماس‌های طبیعی از زمین استخراج می‌شوند. این سنگ‌های قیمتی به طور عمده در بخش‌های خاصی از جبهی زمین، در عمق حدود 100 تا 200 کیلومتر از سطح زمین، شکل گرفته‌اند. در جبهی زمین، کربن (می‌تواند به شکل گرانیت خالص باشد)، برای زمانِ بسیار طولانی در معرض فشار و درجه حرارت بسیار بالا قرار می‌گیرد، تا الماس شکل بگیرد. میلیون‌ها میلیون سال طول می‌کشد تا الماس‌ها در جبهی زمین تشکیل شوند. برای این اتفاق، درجه حرارت باید حدود 2000 درجه‌ی فارنهایت و فشار بینِ 45 تا 60 کیلو بار باشد. چنین شرایط مساعدی تنها در بعضی از نواحی محدودِ جبهی زمین وجود دارد. تغییراتِ دما و فشار ممکن است بر شکل گیری الماس‌ها تأثیر بگذارد. کاهشِ فشار یا افزایش در دما ممکن است باعثِ فرو پاشی الماس‌ها یا شکل‌گیریِ ناقصِ آن‌ها شود.این الماس‌ها که در جبهی زمین قرار دارند، از طریقِ فوران‌های آتشفشانی که در اصل عمیق هستند، به سطح زمین می‌آیند. گدازه‌های مذاب، همراه با الماس‌ها و سنگ‌هایی از جبهی زمین، بیرون آمده و سرد می‌شوند تا کیمبرلیت‌هایی را تشکیل دهند که منابع اصلیِ این سنگ‌های قیمتی هستند. هم چنین ممکن است، الماس‌ها از کیمبرلیت‌های قرار گرفته در نواحی دور نیز، شفاف‌تر باشند. این مسئله زمانی اتفاق می‌افتد که کیمبرلیت‌ها طی زمان ساییده شده و الماس‌های موجود در آن‌ها همراه با رسوباتِ حاصل، به مکان‌های دور برده شود.
این روزها، چنین فوران‌های آتشفشانیِ سریع و مهیبی اتفاق نمی‌افتد. اعتقاد بر این است که فوران‌هایی که الماس‌ها را خارج کرده‌اند، باید مدت‌ها قبل، زمانی که زمین بسیار گرم‌تر از امروز بوده است، رخ داده باشند.
گاهی اوقات، الماس‌ها می‌توانند روی سطح زمین تشکیل شوند، در مکان‌هایی که ضربه‌های شهاب سنگ را تحمل کرده‌اند. این اتفاق به دلیلِ دما و فشارِ بالای تولید شده در سطحِ زمین است که در نتیجه‌ی برخورد با شهاب سنگ‌های بزرگ به وجود آمده است. چنین شرایط مطلوبی ممکن است تشکیلِ الماس از کربنِ موجود در محلِ برخورد را تحریک کند. به همین دلیل، الماس‌ها در چنین مکان‌هایی پیدا شده‌اند. هم چنین ذکر شده است که بعضی از شهاب سنگ‌ها، الماس‌های بسیار کوچکی را حمل می‌کنند که هم چنین در مکان‌های برخورد یافت شده‌اند. چنین الماس‌هایی، اشاره به الماس‌هایی دارد که در فشار بالا و حرارتِ ناشی از برخوردهایی که در فضا اتفاق می‌افتد، به وجود آمده‌اند. بنا بر این نوعی از منبع کربن در شهاب سنگ‌ها نیز موجود است.
احتمالِ دیگر برای تشکیل الماس، مناطقِ رانش یافته است، زمانی الماس تشکیل می‌شود که یک صفحه‌ی زمین شناختی زیر صفحه‌ی دیگر حرکت کرده و به جبهی زمین نزدیک می‌شود. چنین رانشی منجر به حرکت مواد همراه با کربن به سمت جبهی زمین (حدود 150 کیلومتر از سطح زمین) شده و الماس‌ها را تشکیل می‌دهد. بر اساس یک مطالعه‌ی جدید، ترکیبی مایع از کربن، اکسیژن و هیدروژن به سمت جبهی زمین حرکت کرده و ریز الماس‌ها را می‌سازد.
منابع کربن برای تشکیلِ الماس
به طور خلاصه، الماس‌ها از کربن تشکیل شده‌اند، بنا بر این نیاز اساسی به یک منبع کربن وجود دارد. در الماس‌های طبیعی، با توجه به منابعِ کربن، نظریه‌های مختلفی وجود دارد. ممکن است الماس‌ها از کربن غیر آلی که در اصل در جبهی زمین پیدا شده است، تشکیل شده باشند. اعتقاد بر این است که چنین کربنی باید درست از زمانِ شکل گیریِ سیاره وجود داشته باشد.منبع دیگر برای تشکیلِ الماس، موادی است که همراه با کربن آلی (از سطحِ زمین) و به دلیلِ رانش زمین به سمت جبهی زمین حرکت می‌کنند. در مکان‌های تحت تأثیرِ شهاب سنگ، کربن موجود در مواد این مکان‌ها، منبعی برای تشکیلِ الماس می‌سازند. تا آن جا که به الماس شهاب سنگ‌ها مربوط است، کشفِ منبعِ کربن، دشوار است.
چرا الماس‌ها از زغال سنگ نیستند؟
واضح و مشخص است که کربن، ماده اولیه‌ی اصلی برای ساختنِ الماس است. غیر از کربنِ غیر آلیِ یافت شده در پوسته‌ی زمین، زغال سنگ می‌تواند یکی از منابعِ کربن آلی باشد. این اتفاق ممکن است در رانش رخ دهد، جایی که کربن از پوسته‌ی زمین به سمت جبه حرکت می‌کند. حتی در مورد الماس‌های شکل گرفته در مکان‌های تحت تأثیر نیز، زغال سنگ می‌تواند منبعی از کربن باشد. بنا بر این، شما نمی‌توانید احتمالِ نقش زغال سنگ در شکل گیریِ الماس‌ها را انکار کنید. با این حال، نظریه‌های مختلفی وجود دارد که این باور را نفی می‌کنند. در این جا برخی از این نظریه‌ها آورده شده است.بخش عمده‌ای از الماس‌ها در جبهی زمین شکل گرفته و از طریق فوران‌های آتشفشانی شدید به سطح زمین منتقل می‌شوند. گدازه‌ها از طریقِ دهانه‌ی آتش فشان به سطح زمین حرکت می‌کنند. بنا بر این دهانه‌های تنگِ آتشفشانی، گدازه‌های سرد شده و سنگ‌های آذرین، که از منابع اصلیِ الماس‌ها هستند، را به سطح زمین منتقل می‌کنند. از طرف دیگر، زغال سنگ معمولاً در سنگ‌های رسوبی که در سطح طبیعت هستند، یافت می‌شود.
نظریه‌ی دیگر این است که اکثرِ الماس‌ها میلیون‌ها میلیون سال قدمت دارند و معتقدند که خیلی پیش از اولین گیاهان روی زمین، شکل گرفته‌اند. از آن جا که زغال سنگ به طور عمده از بقایای گیاهان تشکیل شده است، این نظریه ثابت می‌کند که اکثرِ الماس‌ها از زغال سنگ تشکیل نشده‌اند. با توجه به این نظریه که رانش، بیشتر در صفحه‌های اقیانوسی اتفاق می‌افتد تا در صفحه‌های قاره‌ای، حتی نقش زغال سنگ در شکل گیریِ الماس به دلیلِ رانشِ صفحه‌های زمین شناسی نیز رد می‌شود. بحثی که در مورد صفحه‌های اقیانوسی وجود دارد این است که منبع اصلی کربن، سنگ آهک، دولومیت و سنگ مرمر بوده و بقایای گیاهان تنها به میزانِ بسیار اندک پیدا شده است.
بنا بر این، نظریه‌های فوق، از جمله نظریه‌هایی هستند که ادعای تشکیلِ الماس از زغال سنگ را بی ارزش می‌دانند. با این حال، احتمالِ زیادی وجود دارد که در رانش‌ها، الماس از زغال سنگ تشکیل شده باشد. تبدیلِ زغال سنگ به الماس یک فرایند طبیعی است که میلیون‌ها سال طول می‌کشد، ولو این که، اتم‌های کربنِ موجود در زغال سنگ، میزان نا خالصی بسیار بالایی داشته باشد، که باعث می‌شود میلیون‌ها میلیون سال طول بکشد تا زغال سنگ به تقریباً خالص‌ترین شکلِ خود، گرافیت، تبدیل شود. تبدیل گرافیت به الماس، چند میلیون سال بیشتر طول می‌کشد. وجودِ زغال سنگ در مکان‌های تحت تأثیر نیز ممکن است منجر به شکل‌گیریِ الماس شود. حتی اگر می‌خواهید از طریق روش‌های مصنوعی هم الماس را از زغال سنگ بسازید، الماس به دست آمده، به دلیلِ سطح بالای نا خالصی، کیفیت پایینی خواهد داشت.
به طور خلاصه، احتمالِ تشکیل الماس از زغال سنگ، بسیار بعید است. بنا بر این اعتقاد بر این است که بسیاری از الماس‌ها از زغال سنگ تشکیل نشده‌اند.
/ج
