NộI Dung
- Miệng núi lửa Popigai là gì?
- Bằng chứng về sức nóng và áp lực to lớn
- Điều gì đã xảy ra tại điểm tác động?
- Những loại kim cương?
- Những viên kim cương này sẽ được khai thác?
- Lonsdaleite
- Nga là nhà sản xuất kim cương
Tác động của miệng núi lửa Popigai: tiểu hành tinh lớn có thể bắn trúng trái đất với tốc độ từ 15 đến 20 dặm mỗi giây. Điều này tạo ra một tác động đủ mạnh để làm bốc hơi đá, đào một miệng hố khổng lồ và nổ hàng triệu tấn ejecta vào không khí. Lực tại điểm va chạm vượt quá nhiệt độ và áp suất cần thiết để tạo ra kim cương. Nếu carbon có trong đá xung quanh vị trí va chạm, sự hình thành kim cương là có thể.
Miệng núi lửa Popigai là gì?
Khoảng 35 triệu năm trước, một tiểu hành tinh có đường kính khoảng 5 đến 8 km, di chuyển với tốc độ khoảng 15 đến 20 km mỗi giây, đâm sầm vào khu vực hiện được gọi là Bán đảo Taymyr ở phía bắc Siberia, Nga. Năng lượng được cung cấp bởi tác động giảm tốc độ này đủ mạnh để làm tan chảy hàng ngàn km khối đá và làm nổ hàng triệu tấn ejecta lên không trung. Một số ejecta đã hạ cánh trên các lục địa khác.
Vụ nổ tạo ra một miệng hố va chạm rộng 100 km với vành đá biến dạng rộng tới 20 km. Bây giờ chúng ta biết tính năng này là "Popigai Crater" hoặc "Popigai Astropet", miệng hố va chạm lớn thứ bảy đã được xác định trên Trái đất.
Bằng chứng về sức nóng và áp lực to lớn
Ngày nay, 35 triệu năm sau, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy hàng trăm km khối tagamite (đá tan chảy do tác động) trong miệng núi lửa. Họ tin rằng ban đầu khoảng 1750 km khối đá đã bị tan chảy, nhưng khoảng một nửa trong số đó đã rời khỏi miệng núi lửa như ejecta. Ngoài ra còn có các mỏ suevite rộng lớn (breccia được hình thành từ các mảnh đá mục tiêu) dày tới 600 mét tại vị trí va chạm. Một lớp suevite có diện tích khoảng 5000 km khối.
Nhiệt và áp suất được tạo ra bởi tác động này vượt quá nhiều so với những gì cần thiết cho sự hình thành kim cương tại điểm va chạm. Tác động giảm tốc độ của vật thể rộng 5 km sẽ tạo ra vụ nổ năng lượng tương đương với hàng triệu vũ khí hạt nhân và nhiệt độ nóng hơn bề mặt mặt trời.
Popigai miệng núi lửa tác động breccia: Một mẫu vật lớn 457,7 gram breccia từ miệng núi lửa Popigai khổng lồ ở phía bắc Siberia. Lưu ý sự đa dạng của màu sắc, kích cỡ, hình dạng và kết cấu trong một khối duy nhất - kết quả của một vụ va chạm thiên thạch lớn đã ném hàng triệu tấn đá lên không trung. Khi các mảnh vỡ rơi trở lại Trái đất, đá từ các tầng lớp khác nhau được trộn lẫn với nhau. Hàng triệu năm nhiệt và áp suất đã nén những mảnh đó thành một khối rắn gọi là khối va chạm. Ảnh của Geoffrey Notkin, bản quyền Aerolite Meteorites.
Điều gì đã xảy ra tại điểm tác động?
Các tác động xảy ra trong đó đá tầng hầm than chì Archean-garnet bị che phủ bởi khoảng 1,5 km lớp phủ trầm tích. Đá tại điểm va chạm đã bị bốc hơi ngay lập tức, và một miệng hố sâu từ 8 đến 10 km đã bị thổi bay qua lớp phủ trầm tích và vào gneiss bên dưới.
Cường độ nhiệt và áp suất giảm theo khoảng cách từ điểm va chạm. Ở khoảng cách khoảng 12 km so với điểm va chạm, các điều kiện có lẽ vẫn còn quá nghiêm trọng đối với sự hình thành và tồn tại của kim cương.
Những viên kim cương được tìm thấy ngày nay có lẽ được hình thành trong một vùng đá mỏng nằm cách điểm va chạm khoảng 12 đến 13 km. Điều này tạo ra một lớp vỏ đá mang kim cương dày khoảng 1 đến 2 km trong hình dạng của một bán cầu xung quanh điểm va chạm. Trong khu vực này, các mảnh than chì trong gneiss than chì-garnet Archean ngay lập tức được chuyển đổi thành kim cương. Các nhà nghiên cứu ước tính lớp vỏ đá mang kim cương này có thể tích khoảng 1600 km khối và chứa nhiều kim cương hơn tất cả các mỏ đất khác được biết đến cộng lại.
Hình ảnh vệ tinh miệng núi lửa Popigai: Hình ảnh vệ tinh của miệng núi lửa va chạm Popigai, phía bắc Vòng Bắc Cực ở Siberia, Nga. Miệng núi lửa có thể nhìn thấy kém vì nó bị che khuất bởi ejecta và 35 triệu năm xói mòn. Hình ảnh của NASA. Hình ảnh phóng to.
Những loại kim cương?
Trong tác động của Popigai, các điều kiện cần thiết để hình thành kim cương đã có mặt ngay lập tức. Sự hình thành đèn flash này đã biến đổi các mảnh than chì trong gneiss than chì-garnet Archean thành kim cương. Nhiều viên kim cương được sản xuất là những viên đá đa tinh thể nhỏ có kích thước và hình dạng tương đương với những mảnh than chì trong gneiss. Hầu hết là những viên đá nhỏ có kích thước dưới 2,0 mm có thể phù hợp để sản xuất đá mài kim cương. Bởi vì những viên kim cương này được hình thành trong một chớp nóng và áp lực, không đủ thời gian cho những viên đá đơn tinh thể lớn, có độ trong và độ tinh khiết lớn để phát triển. Vì lý do đó, Popigai dường như không phải là nơi hoạt động khai thác đá quý kim cương.
Những viên kim cương này sẽ được khai thác?
Những viên kim cương bên dưới miệng núi lửa Popigai có lẽ không phải là mục tiêu khai thác ưu tiên. Ngày nay, hầu hết kim cương công nghiệp trên thế giới là đá tổng hợp. Đối với năm dương lịch 2010, Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ đã báo cáo:
"Kim cương tự nhiên chiếm khoảng 1,4% tổng số kim cương công nghiệp được sử dụng, trong khi kim cương tổng hợp chiếm phần còn lại."Hiệu quả và chi phí sản xuất kim cương tổng hợp đã được cải thiện đều đặn trong vài thập kỷ qua. Bây giờ rẻ hơn để "tạo ra kim cương công nghiệp" so với khai thác chúng. Năm 2010, sản lượng kim cương công nghiệp tổng hợp trên toàn thế giới là khoảng 4,38 tỷ carat trị giá từ 1,65 tỷ đến 2,50 tỷ USD. Đây là mức giá trung bình khoảng 50 xu mỗi carat trở xuống. Các công ty Trung Quốc đã sản xuất hơn 90% kim cương tổng hợp trên thế giới.
Miệng núi lửa Popigai nằm ở một vị trí xa trên Vòng Bắc Cực, trong một môi trường khó khăn, không có cơ sở hạ tầng và không có nguồn nhân viên và hỗ trợ địa phương. Để tiền gửi được khai thác, kim cương phải: 1) đủ lớn để được thu hồi và sử dụng trong công nghiệp; 2) có các tính chất vật lý hữu ích cho ngành công nghiệp; và, 3) có mặt ở nồng độ đủ cao để khai thác kinh tế. Người Nga đã không đưa ra bất kỳ thông tin nào để xác nhận rằng khoản tiền gửi có thể khai thác được.
Lonsdaleite
Một lượng nhỏ lonsdaleite được báo cáo là có mặt trong các tảng đá mang kim cương của miệng núi lửa Popigai. Lonsdaleite là một khoáng vật carbon hiếm có cấu trúc tinh thể hình lục giác được liên kết với kim cương trong thiên thạch và tại các cấu trúc va chạm. Giống như kim cương, nó là một khoáng chất hình thành trong điều kiện nhiệt độ và áp suất rất cao. Nó thường được gọi là "kim cương lục giác."
Một số mẫu vật của lonsdaleite tổng hợp đã được báo cáo có đặc tính độ bền vượt quá kim cương. Những đặc điểm này đã không được báo cáo trong các mẫu vật tự nhiên hoặc trong các mẫu vật được thu thập từ miệng núi lửa Popigai.
Nga là nhà sản xuất kim cương
Người Nga có chuyên môn quan trọng trong khai thác kim cương, sản xuất kim cương tổng hợp và sử dụng kim cương làm nguyên liệu công nghiệp. Alrosa, công ty khai thác kim cương thuộc sở hữu nhà nước của Nga, sản xuất nhiều kim cương tự nhiên hơn bất kỳ công ty nào khác trên thế giới và là nhà sản xuất đáng kể các viên kim cương được trồng trong phòng thí nghiệm. Nga là một quốc gia sản xuất nhiều kim cương đá quý hơn bất kỳ quốc gia nào khác ngoài Botswana. Họ đã khai thác kim cương và sản xuất chúng trong phòng thí nghiệm trong một thời gian dài. Nếu Popigai là một vận may tài chính vì bất kỳ lý do gì, có lẽ họ đã khai thác nó từ lâu.