Kim cương vàng, xanh dương, xanh lá cây, đỏ, hồng, nâu có thể hình thành do lẫn tạp chất hoặc tác động từ áp suất. Ảnh: IGI
Theo Luc Doucet, nghiên cứu sinh cao cấp về địa chất tại Đại học Curtin ở Australia, về cơ bản, kim cương được tạo thành từ một nguyên tố duy nhất là carbon. Carbon tinh khiết biến đổi thành kim cương dưới nhiệt độ và áp suất rất cao. Chúng thường ra đời sâu bên dưới bề mặt Trái Đất, hơn 161 km dưới lớp phủ của hành tinh. Tại đây, áp suất và nhiệt độ đủ lớn để các nguyên tử carbon kết hợp với nhau thành mạng lưới chặt chẽ.
Sau khi hình thành, kim cương cần được đẩy lên mặt đất rất nhanh để mang tinh thể vẫn nguyên vẹn, thường xảy ra khi các vụ phun trào núi lửa đẩy các đất đá lên từ độ sâu lớn. Nếu ở lại trong lòng đất, kim cương có thể tan chảy hoặc biến đổi thành graphite trong hàng triệu năm.
Theo Gabriela Farfan, quản lý đá quý và khoáng sản tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia Smithsonian, phần lớn kim cương là không màu nhưng có vài cách khiến kim cương mang màu sắc đặc biệt. Đầu tiên, giống mọi khoáng chất, kim cương có thể lẫn tạp chất khi hình thành do nguyên tố khác ngoài carbon tích hợp vào cấu trúc của viên đá. Do phân tử carbon rất nhỏ và chặt chẽ, cực ít nguyên tố có thể xuất hiện trong kim cương.
Một số ngoại lệ bao gồm nitơ có thể len lỏi vào mạng lưới tinh thể của kim cương, tạo ra kim cương màu vàng hoặc cam. Boron, một nguyên tố có bán kính nguyên tử nhỏ, có thể tạo ra kim cương xanh dương ấn tượng như viên kim cương Hope nổi tiếng. Phóng xạ có thể làm cho kim cương có màu xanh lá cây, xảy ra nếu đất đá nằm gần đó chứa uranium, đẩy các nguyên tử để tạo ra khoảng trống trong cấu trúc kim cương. Kim cương cũng có thể có màu sắc đỏ và hồng thông qua biến dạng cấu trúc do mạng lưới carbon của chúng bị thay đổi khi ở sâu trong lòng đất.
Nếu bị nén theo cách thích hợp, viên kim cương cũng có màu đỏ tươi hoặc ánh hồng. Nếu trải qua áp suất quá lớn, nó có thể chuyển sang màu nâu. Từ cách kim cương đỏ và hồng hình thành, các nhà khoa học có thể phân tích và biết chính xác chúng xuất hiện ở đâu và khi nào trong vỏ Trái Đất.
Chẳng hạn, Doucet từng nghiên cứu kim cương hồng từ mỏ Argyle ở Tây Australia, một trong những mỏ kim cương lớn nhất thế giới. Thông qua xem xét cấu trúc của chúng, ông và cộng sự xác định những viên đá quý này được tạo ra trong quá trình phân tách siêu lục địa đầu tiên của Trái Đất cách đây 1,3 tỷ năm, theo nghiên cứu công bố năm 2023 trên tạp chí Nature Communications. Farfan cũng từng chỉ ra rằng viên kim cương Winston màu đỏ gần đây trưng bày tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia Smithsonian có khả năng đến Venezuela hoặc Brazil dựa trên phân tích công bố trên tạp chí Gems & Gemology.
Nghiên cứu kim cương màu sắc đặc biệt có thể trở thành công cụ hữu ích giúp nhà nghiên cứu nắm rõ quá trình xảy ra bên trong Trái Đất và cách chu kỳ carbon thay đổi trong suốt lịch sử hành tinh.
An Khang (Theo Live Science, Nature)
