다이아몬드에 대해서 알아보자 (1)_본질과 특성

다이아몬드 이미지

 

1. 다이아몬드의 본질 및 형성환경

다이아몬드는 탄소로 구성되어있다. 수년동안 이것은 순수한 탄소라고 생각되었으나 현대의 분석방법에 의하면 여기에 미량의 다른 원소들이 함유되어 있고 그 중 일부에 의해 다이아몬드의 색이 나타나는 것으로 밝혀졌다.

다이아몬드의 결정체는 상이한 결정구조를 가지고 있는 탄소의 동질이상으로 알려져 있습니다. 등축정계로서 단단하고 투명하며 조밀하고 비중은 3.52입니다. 탄소원자가 매우 치밀하게 서로 결합되어 있으며 각 원자는 4개의 다른 원자와 연결되어 있고 이웃 원자로부터 동일한 거리에 있는데 이러한 구조가 다이아몬드를 조밀하고 단단하게 만든다.

다이아몬드는 지하에서 두가지의 다른 환경에서 형성되는데 하나는 페리도타이트와 다른 하나는 에클로자이트와 연관된 환경속에서 만들어진다.

-. 페리도타이트 : 페리도트와 파이록신을 주성분으로 하는 초염기성 완정질의 심성암으로 때때로 스피넬, 크롬철석, 가닛, 각섬석,운모 ,사장석등을 소량 함유하고 있다. 대체적으로 매우 거무스름한 색을 띄고 있으며 다이아몬드를 함유하고 있는 페리도타이트를 킴벌라이트라고 부르고 있다.

-. 에클로자이트 : 암석의 화학 조성이 현무암이나 화성암에 가까우나 대부분 가닛과 파이록신만으로 이루어진 염기성 완정질의 변성암으로, 때때로 소량의 카이야나이트, 루틸, 코에사이트 등을 함유하고 있다. 

-. 형성환경 : 1,000도~1,250도의 온도, 45~60,000대기 압력, 지하130~180km의 깊이

 

2. 다이아몬드 산출국

1989년에 상업적으로 다이아몬드를 산출했던 국가는 세계에서 20개국정도였다. 현재는 더 많은 국가에서 산출되고 있다. 주요 산출국으로는 앙골라, 호주, 남아프리카, 브라질, 중아아프리카, 중국, 가나, 기니아, 인도, 인도네시아, 러시아 등을 들 수 있다.

-. 인도 : 인도는 최초로 다이아몬드가 발견된 지역이자, 다이아몬드를 채광한 최초의 국가로서 브라질에서 다이아몬드 산출지가 발견된 18세기전까지는 세계주요 산출국이었다. 여전히 2개의 원천, 파이프와 충적광상에서 채광되는데 이것은 모두 인도의 북부에 있는 파나지구라는 동일한 지역에 있다.

-. 인도네시아 : 보르네오 섬의 남쪽에 있는 칼리만탄 지역에서 수천명의 원주민 채광업자들이 다이아몬드 채광에 종사하고 있는데 이들은 10~15미터 깊이의 채굴광의 충적광상에서 채광한다. 이 섬에서의 산출량은 연간 보석 품질의 것이 5,000캐럿으로 일반적으로 크기는 작지만 연마가능한 보석의 비율은 높은 편이다.

꾸준하게 기술을 개선하면서 외국 광업회사들의 관심을 끌고 있는데 광상을 주도하는 것은 인도네시아 다이아몬드 공사로서 현대적인 기술을 사용하여 채광하고 있으며, 이들은 우수한 품질의 다이아몬드가 함유된 경제성있는 광상이 있다고 확신하고 있으며 98%가 보석 품질을 가진 1,000캐럿정도의 다이아몬드를 시험산출했다. 

 

 

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3. 원석의 산출상태 및 특성

다이아몬드의 결정면에는 자주 그 특유의 성장 흔적이 나타나는데 그것을 그로스 마킹이라고 한다. 트라이곤과 그루부스를 들 수 있다.

대부분 다이아몬드 산출상태는 크게 코팅된 상태, 서리낀 상태, 산화된 상태, 보어트로 산출되어진다. 

-. 코팅된 상태 : 거친 설탕같은 표면을 보이며 얼핏 보아서는 보어트를 닮았다.

-. 서리낀 상태 : 일반적으로 매우 얇으며 반투명하고 광택이 없는 표면을 가진다.

-. 산화된 상태 : 균열부와 틈새에 산화철을 포함하는 상태이다.

-. 보어트 : 가장 낮은 질의 다이아몬드에게 붙이는 이름으로 파쇄하는 것을 제외하고는 보석용 또는 공업용 목적에도 부적합한 모든 다이아몬드를 의미한다.

다이아몬드는 전기적 특성을 갖는데 천연적으로 청색을 띄는 다이아몬드를 제외한 다이아몬드는 전기를 통하지 않는 부도체이다. 전기는 그 구조내에서 자유전자가 한 방향으로 이동하고 그것들이 남겨놓은 '구멍들'을 다른 전자가 점유하면서 전자들이 이동할 때 도체내에서 흐르게 되는데, 다이아몬드는 실질적으로 그 표면이나 구조내에 자유전자가 전혀 없거나 전기의 흐름을 구성할 자유전자가 충분하지 않기 때문에 우수한 절연체이다.

다이아몬드 결정 구조내에는 실질적으로 자유 결함이 없다. 다시 말해서 자유 전자가 없고 결합되지 않는 연결고리가 없다는 것인데 표면에는 1,000개 중에서 약 한개의 결합만이 공간에 매달려 있다.이 구조는 다이아몬드를 단단하게 해줄뿐아니라 엄청난 압축강도를 준다. 그것은 평방 인치당 125만톤의 힘을 견디는데, 반면에 탄화규소는 그 압력의 15분의 1에서 파괴된다. 경도의 종류에는 여러가지가 있다. 긁힘 경도, 마찰 경도, 압흔 경도를 들 수 있다. 오랫동안 다이아몬드의 경도테스트는 모스경도가 사용되어 왔는데 모스경도에서 모든 물질 중 가장 단단한 다이아몬드를 가장 높은 경도로 꼽았다.

인성을 경도와 혼돈하여서는 안되는데, 일반적인 의미로 이것은 파열에 견디는 광물의 능력을 말한다. 다이아몬드는 바이스에 물려 놓으면 매우 질겨서 엄청난 한계의 압력에 견딘다. 그러나 충격에는 그다지 견디지 못하며 심한 타격에는 쉽게 파괴된다는 것으로, 즉 그것은 매우 부서지기 쉽다.