Diamond (Diamant)

Entstehung

Von allen Edelsteinen dieser Welt ist über die Entstehung von Diamanten am meisten bekannt. Es ist heute wissenschaftlich belegt, dass der Diamant unter Temperaturen von 1250 bis 1500 °C und unter einem Druck von 100 bis 150 Kilobar entsteht. Solche extremen Bedingungen herrschen auf der Erde ab einer Tiefe von etwa 150 km. Die Schicht, in der solche Bedingungen vorherrschen gehört zum Oberen Erdmantel, der nach heutigen Vorstellungen von ultramafischen Gesteinen wie Peridotit und Eklogit mit örtlichen Magmenherden gebildet wird. Das der Diamant in diesen Zonen gebildet wird beweist das ultramafische Muttergestein (z.B.: Kimberlit) und die Einschlüsse die man in den Diamanten findet.

Auf Grund tektonischer Bewegungen kam es zu einer Differenzierung des basischen Magmas in der Tiefe und es kam zur Umwandlung der Tiefengesteine in neue, metamorphe Gesteine. Dabei entstanden neue gesteinsbildende und akzessorische Begleitmineralien – unter diesen ist auch der Diamant.

Nach Meinung der Forscher gibt es drei verschiedene Arten über die chemische Reaktion bei der Entstehung.

Die 1. behaupten es findet eine Reduktion von Kohlendioxid (CO₂) einem normalen Bauelement des Erdmantels statt. Die sich so abspielen würde:

2FeS + CO₂ = 2FeO + S₂ + C

Oder eine andere, aus den vorhandenen Elementen im Erdmantel, Entwicklungsmöglichkeit:

2FeO + CO₂ = Fe₂O₃ + CO 2FeO + CO = Fe₂O₃ + C

oder als dritte Variante:

H₂ + CO₂ = H₂O + CO 4H + CO₂ CH<i>4</i> + 2H₂O CH₄ + CO H₂O + H₂ + C (Diamant)

Über die genauen chemischen Abläufe streiten sich die Gelehrten heute noch. Doch im Allgemeinen wird von einer Reduktion des CO₂ ausgegangen.

Die Kristallisation von Diamanten findet nur sehr langsam statt. Im Gegensatz dazu geht die Abkühlung extrem schnell von statten, wodurch der Diamant nicht die Möglichkeiten bekommt sich in Graphit umzuwandeln.

An die Erdoberfläche gelangt Diamant später bei Vulkanausbrüchen, wenn die emporsteigende Lava Brocken des Tiefengesteins mitreißt. Aus diesem Lava- und Gesteins-Gemisch des Vulkanschlots bilden sich anschließend die Gesteine Kimberlit oder Lamproit, die nun die Fundorte des Diamanten darstellen, nicht jedoch seinen Ursprungsort.

Lit.:
I. D. Ryabchikov: Conditions of diamond formation in the Earth’s lower mantle. Doklady Earth Sciences Volume 438, Number 2 (2011) S.788-791.
Litvin, Yuri A. (2017): Genesis of Diamonds and Associated Phases. Springer; Berlin.
Sofia Lorenzon; Davide Novella; Paolo Nimis; Steven D. Jacobsen; Emilie Thomassot, Martha G. Pamato; Loredana Prosperi; Alessandra Lorenzetti; Matteo Alvaro; Frank Brenker; Franco Salvadego; Fabrizio Nestola: Ringwoodite and zirconia inclusions indicate downward travel of super-deep diamonds. Geology Vol. 50, Nr. 9 (2022) S. 996-1000. Open Access

Namen

Synonyme gibt es einige, wenn auch zumeist veraltete: Adamant, Adamas, Anachites, Diamas, Iras, Itam und das lyrische "Mond der Berge". Unedle, undurchsichtige Diamanten werden Ballas, Bort oder Carbonado genannt, winzig kleine Steine heißen im Handel Salzkörner. Edle Stücke mit einem Farbwechsel von blauweiß nach gelblich schlicht "Prernier". Geschliffene Diamanten werden je nach Schliff-Form auch Brillant, Rautenstein, Spitzstein oder Tafelstein genannt.

Mit Bort werden polykristalline Formen von Diamant bezeichnet. Williams (1932) unterscheidet dabei

• common bort
• magnetic bort oder stewartite
• hailstone bort
• framesite
• short bort oder ballas

Diamant Einschlüsse von ???, Simbabwe, Durchmessser der Scheibe 1 cm (längste Seite) Copyright: Stefan; Contribution: Stefan Location: Simbabwe Mineral: Diamond Image: 1382813158 License: Usage for Mineralienatlas project only Original size - Additional info - Insert picture into forum - Discussion

Diamant

Einschlüsse von ???, Simbabwe, Durchmessser der Scheibe 1 cm (längste Seite)

Stefan

Wissenschaftliches

Der Diamant spielt nicht nur in der Industrie eine bedeutende Rolle sondern ist auch geologisch sehr wertvoll. Aus Einschlüssen in Diamanten kann auf die Zusammensetzung des Erdinneren in bestimmten Tiefen geschlossen werden. So wurden Diamanten aus Tiefe von über 700 km durch ihre Einschlüsse nachgewiesen. (Bestimmte Gesteine können nur unter diesem Druck und Tiefe entstehen). Das Gro der Diamanten dürfte in einer Tiefe von 140 bis 150 km im oberen Erdmantel entstehen.

Geschichte

Der erste bestätigte Diamantenfund kommt aus Indien ca. 4000 Jahre vor Chr.. Es wurden in Tempeln und alten Schriften Hinweise gefunden in denen behauptet wird, dass indische Priester goldene Schilder mit einem Diamanten in der Mitte trugen. Da Zeichnung und Nachbauten von diesen Schildern aber ergaben das die Diamanten so groß wie der heutige Koh-i-Noor gewesen sein mussten, glaubt die Fachwelt, dass es sich um Bergkristalle handelte. Dennoch finden sich in den alten Schriften immer wieder Hinweise, die auf Diamantenfunde und deren Verwendung schließen lassen.

Im 6 Jahrh. n. Chr. wurden die ersten Diamantenfunde aus Indonesien gemeldet, was jedoch nicht für bedeutend gehalten wurde, da die Ausbeute zu gering und der Abtransport zu aufwendig gewesen war.

Als im 17.-18. Jahrhundert die portugiesische und spanische Herrschaft in Südamerika auf dem Höhepunkt war, entdeckte man die ersten Diamanten bei der Goldsuche im Amazonasgebiet des heutigen Brasiliens. Diese Funde verursachten einen "Diamantenrausch" welcher hunderte Abenteurer anlockte. Noch heute werden von Brasilien Diamanten geliefert, welche aber in der Menge längst nicht denen früherer Funde entsprechen.

Älteste Diamanten der Welt entdeckt

In Australien haben Forscher Diamanten gefunden, die mehr als vier Milliarden Jahre alt sind und damit nur wenig jünger als die Erde selbst. Für die Forschung sind diese mikroskopisch kleinen Mineralien sehr wertvoll, denn sie erlauben Rückschlüsse auf die Frühgeschichte der Erde.

4,252 Milliarden Jahre (+-7 Ma) alt sind die Diamanten, die Forscher der Universität Münster in Australien ausgegraben haben. "Wir haben mit den Diamanten die ältesten Kohlenstoffrelikte in der Hand", sagte der Mineraloge Thorsten Geisler. Kohlenstoff ist ein Grundbaustein des Lebens.

Von ihrem Fund berichten Geisler und seine Mitarbeiterin Martina Menneken in der britischen Wissenschaftzeitschrift "Nature" (Bd. 448, S. 917). Zwar kann man Diamanten nicht direkt datieren, doch sind diese Schmuckstücke aus der Frühgeschichte der Erde in das Mineral Zirkon eingeschlossen. Und das Alter von Zirkonen lässt sich durchaus bestimmen.

Wenige Felsen der Erdkruste seien älter als 3,7 Milliarden Jahre und keine älter als 4,03 Milliarden Jahre, schreibt der australische Geowissenschaftler Ian Williams in einem Begleitartikel in "Nature". Der Zufallsfund - eigentlich untersuchen Geisler, Menneken und ihr Team ja Zirkone - ist wegen seines ungeheuren Alters überaus bedeutsam für die Erforschung der Erdgeschichte. "Die früheste Periode der planetaren Geschichte zwischen der Entstehung der Erde vor rund 4,5 Milliarden Jahren und der Bildung der ältesten bekannten Gesteine 500 Millionen Jahre später ist die geologische Entsprechung des Mittelalters", schreibt Williams.

Und über dieses Mittelalter streiten die Geologen heftig. Erkaltete die junge Erde rasch, so dass sich Felsen (und später auch das erste Leben) schneller bilden konnten als vermutet? "Möglicherweise hat die Abkühlung der Erde und damit die Entstehung einer festen Kruste viel früher begonnen als bislang gedacht", sagte Geisler. Damit könnten sich auch die Kontinente und das erste Leben auf der einst unwirtlichen Erde schon früher als bislang vermutet entwickelt haben. Die bisher ältesten gefundenen Diamanten waren auf ein Alter von rund 3,3 Milliarden Jahren datiert worden.

Auch das Gegenteil ist denkbar. Mit einer Analyse der Stickstoff-Spuren in den Fundstücken soll nun geprüft werden, ob die Diamanten nur relativ kurze Zeit aber unter hohem Druck im Erdmantel verbrachten oder aber relativ lang unter geringerem Druck entstanden, bevor sie in Zirkon eingeschlossen wurden.

Martina Menneken hatte Zirkon-Einschlüsse in den australischen Sedimenten untersucht. Eher zufällig fand sie in 45 von 1000 analysierten Zirkonen schließlich die Diamantkristalle. Sie sind allerdings nur zwischen 10 und 60 Mikrometern groß - zu klein für das menschliche Auge und nur unter dem Mikroskop zu erkennen.

Künstliche / Synthetische Diamanten

Künstliche Diamanten werden primär unter möglichst naturähnlichen Bedingungen hergestellt; unter hoher Temperatur von ca. 1500°C - 3000°C und extrem viel Druck - ca. 55 - 60 Kilobar, was dem Druck in 140 km - 150 km unter der Erdoberfläche entspricht. Zu diesem Zweck werden leistungsfähige hydraulische Pressen verwendet.

Erste künstliche Diamanten wurden in den 50er Jahren hergestellt. 2001 gelang es Wissenschaftlern am Bremer Institut für angewandte Strahltechnik (BIAS) erstmals Diamanten auch an der Luft zu züchten. Ein sog. Photonen-Plasmatron ermöglicht die Diamantabscheidung an der offenen Luftatmosphäre.

War es anfänglich nur möglich kleine Diamanten zu züchten, ist es heute auch möglich kostengünstig große Diamanten herzustellen. Künstliche Diamanten können wegen ihrer gleichmäßigen Wachstumsbedingungen und Reinheit von echten Diamaten, die unregelmäßiger Wachsen unterschieden werden. Aber auch hier wird u.a. mit Hilfe künstlicher Verunreinigungen die Natur zunehmends nachempfunden und die Unterscheidung schwieriger. Der Laie, wie auch der Fachmann kann ohne spezielle Messgeräte kaum noch eine Unterscheidung treffen.

Künstliche Diamanten finden ihre Anwendung in speziellen Beschichtungen, der Forschung, Lasertechnik und zunehmend im Halbleiterbereich.

Angebote aus Teilen eingeäscherter Angehöriger Diamanten herzustellen sollten hinterfragt werden da bei den üblichen Einäscherungstemperaturen zu erwarten ist, dass sämtlicher Kohlestoff verflüchtigt wird, also keine Grundlage für Diamantwachstum aus den verbleibenden Strukturen gegeben ist.

siehe auch > Falsche Diamanten, Künstliche Kristalle

Farben

Diamanten können in allerlei Farben vorkommen. Reine Diamanten wären farblos. Je nach Zusatzelementen ergeben sich verschiedene Farbtöne. So erzeugt der Zusatz von Stickstoff einen gelben Farbton während der Zusatz von Bor einen bläulichen Farbton erzeugt. Diamanten kommen in zahlreichen Farbtönen bis schwarz vor. Strukturmerkmale und Unregelmäßigkeiten in der Struktur (s.g. Grainings) können ebenfalls Farbveränderungen bewirken. So können Linien, Winkel und Kurven im Kristall auftreten. Durch die Merkmale kann es zu besonderer Lichtbrechung kommen die den Diamant z.B. rosa erscheinen lassen.

Die häufigste Diamantfarbe braun ist oftmals auf "Grainings" zurück zu führen. Diese Linien sind sehr fein, nur etwa einige Hundertstel Millimeter und sind in diesem Fall bräunlich. Seltener ist die Ursache für braune Diamanten auf das Zusammenspiel chemischer Elemente zurück zu führen.

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ca. 2 mm großer Diamantwürfel

Stefan

Diamant Eisblauer, tetrakishexaedrischer Diamantkristall aus der Republik Südafrika. Größe etwa 4 mm. Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer Collection: Klaus Schäfer, Collection number: SyS-C-1-1-183 Location: Südafrika Mineral: Diamond Image: 1609065684 License: Usage for Mineralienatlas project only Original size - Additional info - Insert picture into forum - Discussion

Diamant (SNr: SyS-C-1-1-183)

Eisblauer, tetrakishexaedrischer Diamantkristall aus der Republik Südafrika. Größe etwa 4 mm.

Klaus Schäfer

Diamant Dieser fast kugelig gerundete, aber erkennbar hexakisoktaedrische Diamantkristall stammt aus der Argyle Mine in Australien. Seine Größe beträgt etwa 2,8 mm. Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer Collection: Klaus Schäfer, Collection number: SyS-C-1-1-12 Location: Australien/Western Australia/Derby-West Kimberley Shire/Kimberley/Kununurra/Argyle Mine Mineral: Diamond Image: 1608908801 License: Usage for Mineralienatlas project only Original size - Additional info - Insert picture into forum - Discussion

Diamant (SNr: SyS-C-1-1-12)

Dieser fast kugelig gerundete, aber erkennbar hexakisoktaedrische Diamantkristall stammt aus der Argyle Mine in Australien. Seine Größe beträgt etwa 2,8 mm.

Klaus Schäfer

Diamant Dieser durch eine Vielzahl an Einschlüssen fast schwarz gefärbte Diamantkristall stammt aus der Republik Südafrika. Größe etwa 5 mm. Copyright: Klaus Schäfer; Contribution: Klaus Schäfer Collection: Klaus Schäfer, Collection number: SyS-C-1-1-15 Location: Südafrika Mineral: Diamond Image: 1608805395 License: Usage for Mineralienatlas project only Original size - Additional info - Insert picture into forum - Discussion

Diamant (SNr: SyS-C-1-1-15)

Dieser durch eine Vielzahl an Einschlüssen fast schwarz gefärbte Diamantkristall stammt aus der Republik Südafrika. Größe etwa 5 mm.

Klaus Schäfer

Diamant Argyle Mine, Australien; Größe: 6,7 x 6,0 mm; Gewicht: 1,42 Ct. Copyright: Guy Heinen; Contribution: guyhein Collection: Guy Heinen Location: Australien/Western Australia/Derby-West Kimberley Shire/Kimberley/Kununurra/Argyle Mine Mineral: Diamond Image: 1636624015 License: Usage for Mineralienatlas project only Original size - Additional info - Insert picture into forum - Discussion

Diamant

Argyle Mine, Australien; Größe: 6,7 x 6,0 mm; Gewicht: 1,42 Ct.

Guy Heinen

Weblinks

• http://www.seilnacht.com/kohlens.htm

• Williams, AF (1932) The Genesis of Diamond. Two Volumes. Ernest Benn Ltd., London
• Handbook of Mineralogy (Anthony et al.), 1 (1990), 131
• Lehrbuch der Mineralogie/Rösler (1991)
  
• Tappert, Ralf, Tappert, Michelle C.: Diamonds in Nature - A Guide to Rough Diamonds. Springer; Berlin. 122 S.
• Yuriy A. Litvin (2017): Genesis of Diamonds and Associated Phases. Springer; 137 S.
• Reviews in Mineralogy and Geochemistry Vol. 88, Nr. 1 (2022). Themenheft "Diamond: Genesis, Mineralogy and Geochemistry". Das Heft enthält 15 Arbeiten verschiedener Autoren. https://doi.org/10.2138/rmg.2022.88.00
• Andy Moore, Herwart Helmstaedt: Origin of framesite revisited: Possible implications for the formation of CLIPPIR diamonds. Earth-Science Reviews Vol. 241 (2023) Art.-Nr. 104434. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2023.104434
• A. D. Pavlushina, D. V. Konogorova: Crystallogenetic Causes of the Unique Shape of the Matryoshka Diamond: The Effect of Capturing a Diamond Inclusion of Twin Diamond Crystals. Geochemistry International Vol. 61, Nr. 3 (2023) S. 252-264.
• Valentin Afanasiev, Vladimir Kovalevsky, Alexander Yelisseyev, Rudolf Mashkovtsev, Sergey Gromilov, Sargylana Ugapeva, Ekaterina Barabash, Oksana Ivanova, Anton Pavlushin: About the Origin of Carbonado. Minerals Vol. 14, Nr. 9 (2024) Art.-Nr. 927. Open Access; DOI: 10.3390/min14090927