تعدين الماس
يتكون الماس في الأساس من الكربون فقط، وهو أحد العناصر الأكثر شيوعاً. لكننا عادة ما نجد الكربون مركباً مع عناصر أخرى، وعندما يوجد كربون نقي على سطح الأرض، فإنه يتخذ شكل الغرافيت. ويتطلب صنع الماس درجات حرارة وضغطا أعلى بكثير- مثل التي توجد فقط داخل وشاح Mantle الأرض على أعماق تصل إلى 100 ميل أو أكثر. قد يكون هناك الكثير من الماس هناك- ربما بقدر كوادريليون طن- لكن يتعذر الوصول إليها تماماً.
هل كنتَ تعلم؟
الماس الدم هو الماس المستخرج في مناطق الحروب
تتمثل الطريقة الوحيدة لإيصال مادة الوشاح إلى السطح بالثورات البركانية، وحالياً لا يحدث هذا بعمق كافٍ لاستخراج الماس. لكن منذ بلايين السنين، عندما كانت الأرض أكثر سخونة، حدثت مثل هذه الانفجارات البركانية. فقد نتجت من أعمدة عمودية من الصخور نشأت في عمق الوشاح، وبعض هذه الأنابيب- تسمى أنابيب الكمبرلايت- تحتوي على الماس.
عندما ينكشف الكمبرلايت على السطح، فإنه يتآكل مثل أي صخرة أخرى، ولقرون كانت نواتج هذه التعرية، والتي توجد عادة في مجاري الأنهار، هي المصدر الوحيد للماس. وبعد ذلك، في نحو عام ،1867 عثر صبي يبلغ من العمر 15 عاماً يُدعى إيراسموس جاكوبس Erasmus Jacobs على ماسة على ضفة نهر أورانج في جنوب إفريقيا. وقد أدت الدراسات اللاحقة إلى اكتشاف أول نتوءات صلبة من الكمبرلايت، التي سميت على اسم مدينة كيمبرلي التي نشأت حولها.
يمكن تعدين أنابيب الكيمبرلايت بطريقتين: إما تحت الأرض عبر الأنفاق، أو في المناجم المفتوحة حيث أزيلت أي طبقات علوية. قد يبدو هذا مشابهاً لتعدين الفحم، ولكن في حين أن الفحم هو صخور صلبة يمكن تكسيرها واستخدامها على الفور تقريباً، فإن الماس لا يشكل سوى نسبة ضئيلة من الكمبرلايت. يجب استخراج نحو 250 طناً من الخام لإنتاج ماسة واحدة بجودة الأحجار الكريمة عيار قيراط واحد فقط، أو 200 ملغم.
المفتاح
♦ الكيمبرلايت العقيم Barren kimberlite(الماس النادر)
♦ حامل للماس Diamond-bearing(منخفض الجدوى الاقتصادية)
♦ أساسي ثانوي Minor primary(ترسبات الكيمبرلايت)
♦ أساسي رئيسي Major primary(ترسبات الكيمبرلايت)
♦ كراتون Craton (صخور قديمة)
تاريخياً، كان مركز نشاط تعدين الماس في إفريقيا، ولكن عُثر مؤخراً على الماس في أجزاء أخرى كثيرة من العالم. لا تزال إفريقيا تؤدي دوراً رائداً، حيث تنتج دول مثل بوتسوانا وأنغولا وجنوب إفريقيا وناميبيا وجمهورية الكونغو الديمقراطية أكثر من مليون قيراط من الماس سنوياً. لكن الإنتاج المشترك لتلك البلدان الخمسة- نحو 30 مليون قيراط- قد تجاوزته دولتان غير إفريقيتين، هما روسيا وكندا، اللتين تنتجان معاً 41 مليون قيراط. وتنتج العديد من البلدان الأخرى كميات أصغر من الماس بجودة الأحجار الكريمة، بما في ذلك أستراليا والبرازيل وغيانا.
هل كنت تعلم؟
قد تتكون بعض النجوم القزمة البيضاء من الكربون المتبلور، مما يجعلها فعلياً ماسات بحجم الأرض.
أنابيب الكيمبرلايت
يتشكل الماس في أعماق الأرض، لكنه قد يصل إلى السطح عبر الأنابيب البركانية
السماء المتلألئة
على الرغم من أننا نفكر في الماس على أنه نادر جداً، إلا أن الظروف التي أنتجته تحدث على نطاق واسع في كافة أرجاء الكون. نتيجة لذلك، هناك حقاً ”ألماس في السماء“. لدينا دليل مباشر على ذلك في شكل أحجار نيزكية- والتي نشأت في وقت مبكر جداً من تاريخ المجموعة الشمسية- تحتوي على الماس. بالانتقال السريع إلى يومنا هذا، فإن الأرض ليست الكوكب الوحيد في المجموعة الشمسية الذي يمكن العثور فيه على الماس. في أعماق الغلاف الجوي للعملاقين الجليديين نبتون وأورانوس، يتعرض الكربون للضغط الشديد ودرجات الحرارة اللازمة لتكوين الماس، والذي يغوص إلى أنوية الكواكب على شكل ”مطر ماسي“ مذهل. بالنظر إلى ما وراء المجموعة الشمسية، قد يُحتمل العثور على كواكب بها من الماس أكثر مما على الأرض. يُفترض أن الكواكب التي تدور حول نجوم غنية بالكربون تحتوي على ماس أكثر بكثير من محتوى كوكبنا. قبل بضع سنوات، ظهرت موجة من الإثارة حول كوكب نجمي، هو 55 كانكري إي 55 Cancri e، والذي رحّب به على أنه ”كوكب الماس“ لأنه كان يعتقد أنه غني بشكل خاص بالماس. ولكن على الرغم من أن هذه النظرية لم تُدحض بالكامل، إلا أنها تبدو أقل احتمالاً الآن.
مصنّعة في المختبر
لا يوجد شيء غامض أو خارق للطبيعة في الماس- إنه ببساطة الشكل الذي يتخذه الكربون في ظل ظروف معينة من الحرارة والضغط. تشكّل الماس الطبيعي حيث توجد هذه الظروف في باطن الأرض، لكن يمكن أيضاً تهيئة الظروف اللازمة بشكل مصطنع. منذ خمسينات القرن العشرين بدأ تصنيع الماس الاصطناعي على نطاق تجاري. وتحاول طريقة تسمى تقنية الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية High-pressure, high- temperature – (اختصاراً: التقنية HPHT) محاكاة العملية الطبيعية. وفي طريقة أخرى، هي الترسيب الكيميائي للبخار Chemical vapor deposition (اختصاراً: الترسيب CVD)، تلزم درجات حرارة وضغطا أقل تطرفاً. في البداية، كان الماس الاصطناعي رديئاً من حيث الجودة وكان مناسباً فقط للأغراض الصناعية، لكن يمكن حالياً جعله جذاباً بدرجة كافية لاستخدامه في المجوهرات.
إنتاج الماس الاصطناعي
تحاكي تقنية الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية عملية صنع الماس الطبيعي لإنشاء الأحجار الكريمة في المختبر
1 خلية النمو
تحتوي على بذرة ألماس صغيرة محاطة بمعدن مصهور مع ذرات كربون مذابة فيه.
2 سندان الكربيد
يضغط زوج من المكابس شديدة التحمل على خلية النمو لإنتاج الضغط العالي المطلوب.
3 حلقة الكربيد
تساعد هذه الحلقة الصلبة على توليد الضغط اللازم لترسيب ذرات الكربون على بذرة الماس.
4 وسط ناقل للضغط
يضمن هذا أن القوى التي أنشأتها المكابس والحلقة تُوزّع بشكل متجانس على خلية النمو.
5 سخان الغرافيت
ينتج السخان العامل الآخر، إلى جانب الضغط، اللازم لنمو الماس: درجة حرارة مرتفعة.
