Hoe worden diamanten gevormd?
diamanten worden gevormd diep in de aarde ongeveer 100 mijl onder het oppervlak in de bovenste mantel. In dat deel van de aarde is het duidelijk erg heet. Er is veel druk, het gewicht van het bovenliggende gesteente naar beneden, dus die combinatie van hoge temperatuur en hoge druk is wat nodig is om diamantkristallen in de aarde te laten groeien., Voor zover we weten, zijn alle diamanten die in de aarde gevormd onder dit soort omstandigheden en, natuurlijk, dat is een deel van de aarde dat we niet direct kunnen bemonsteren. We hebben geen enkele manier om tot die diepte te boren of een andere manier om naar de bovenmantel van de aarde te reizen.
Hoe reizen diamanten naar het aardoppervlak?
de diamanten die we aan het oppervlak zien zijn degenen die dan naar het oppervlak worden gebracht door een zeer diepgewortelde vulkaanuitbarsting. Het is een zeer speciale soort uitbarsting, waarvan men dacht dat het behoorlijk gewelddadig was, die lang geleden plaatsvond in de geschiedenis van de aarde., Zulke uitbarstingen hebben we de laatste tijd niet gezien. Ze waren waarschijnlijk in een tijd dat de aarde warmer was, en dat is waarschijnlijk de reden waarom die uitbarstingen dieper geworteld waren. Deze uitbarstingen droegen de reeds gevormde diamanten van de bovenmantel naar het aardoppervlak. Toen de uitbarsting het oppervlak bereikte, bouwde het een berg vulkanisch materiaal op dat uiteindelijk afkoelde, en de diamanten zitten daarin. Dit zijn de zogenaamde Kimberlieten die typisch de bronnen zijn van veel van ‘ s werelds gedolven diamanten.,een van de dingen die we daarom weten over alle diamanten die naar de oppervlakte werden gebracht, is dat het proces van de kimberliet-uitbarsting die de diamanten van de bovenmantel naar de oppervlakte van de aarde bracht, zeer snel moest gebeuren, omdat als ze te lang en te langzaam zouden reizen, ze onderweg letterlijk tot grafiet zouden zijn veranderd. Door snel te bewegen werden ze op hun plaats opgesloten in de diamantstructuur., Zodra de diamanten zeer snel van hoge temperatuur naar lage temperatuur zijn gebracht—en met snel bedoelen we in een paar uur—kunnen deze uitbarstingen, deze kimberliet buizen die naar de oppervlakte gingen, met snelheden van 20 tot 30 mijl per uur hebben gereisd. Als de diamanten eenmaal aan de oppervlakte zijn gebracht en relatief snel zijn afgekoeld, worden die koolstofatomen op hun plaats gehouden en is er gewoon niet genoeg energie om ze nu te herschikken in grafiet.
Wat is de rol van koolstof bij het vormen van diamanten?,
Diamanten zijn gemaakt van koolstof en vormen zich onder hoge temperatuur en druk als koolstofatomen. Vanwege de temperatuur en druk, onder deze omstandigheden, zullen koolstofatomen zich aan elkaar binden in dit zeer sterke type binding waarbij elk koolstofatoom is gebonden aan vier andere koolstofatomen. Daarom is een diamant zo ‘ n hard materiaal omdat elk koolstofatoom deelneemt aan vier van deze zeer sterke covalente bindingen die zich tussen koolstofatomen vormen. Als gevolg daarvan krijg je dit harde materiaal., Nogmaals, waar de koolstof vandaan komt, hoe snel ze groeien, dat zijn allemaal nog steeds open vragen, maar natuurlijk zijn de omstandigheden zodanig dat je een groep koolstofatomen hebt die dicht genoeg bij elkaar staan dat ze zich gaan binden. Als andere koolstofatomen in de omgeving bewegen zullen ze zich hechten aan. Zo groeit elk kristal. Het is het proces van atomen op hun plaats die dit zich herhalende netwerk produceert, deze structuur van koolstofatomen, die uiteindelijk groot genoeg wordt om kristallen te produceren die we kunnen zien., Elk van deze kristallen, elke diamant, één karaat diamant, vertegenwoordigt letterlijk miljarden en miljarden koolstofatomen die allemaal op hun plaats moesten vastzetten om deze zeer ordelijke kristallijne structuur te vormen.
u zei dat wetenschappers niet weten waar de koolstof vandaan komt. Wat zijn enkele mogelijke bronnen?
in sommige gevallen lijkt de koolstof te zijn ontstaan in de mantel van de aarde, dus koolstof die al in de aarde was. In andere gevallen is er bewijs dat heel vreemd suggereert dat de koolstof misschien dichtbij het aardoppervlak is ontstaan., De gedachte is dat deze koolstof letterlijk koolstof kon zijn die deel uitmaakte van carbonaatsedimenten of dieren, planten, schelpen, wat dan ook, die naar beneden werd gebracht in de bovenste mantel van de aarde door het platentektoniekmechanisme genaamd subductie.
hoe lang duurt het om diamanten te vormen?
we weten echt niet hoe lang het duurt. Er zijn pogingen geweest om te proberen om insluitsels in verschillende delen van diamanten te dateren, en die zijn grotendeels mislukt. Het kan zijn dat diamanten zich vormen in perioden zo kort als dagen, weken, maanden tot miljoenen jaren., Typisch, zoals met veel kristallen die op aarde groeien, is het geen continu proces. De diamanten kunnen beginnen te groeien en dan kan er een onderbreking zijn om een of andere reden – een verandering in omstandigheden, temperatuur, druk, bron van koolstof, wat dan ook—en ze kunnen miljoenen, honderden miljoenen jaren zitten, en dan weer beginnen te groeien. Dat is een deel van het probleem van het proberen om een soort van groeiperiode op hen te zetten; dingen gebeuren niet altijd continu in de aarde.
We kunnen diamanten laten groeien in het lab en we kunnen daar de omstandigheden simuleren., Maar er zijn dingen die we moeten doen om diamanten te kweken in het laboratorium die niet duidelijk zijn hoe het op aarde gebeurt. In het laboratorium worden ze meestal gekweekt, maar er is een katalysator. Sommige metalen worden vaak toegevoegd om de diamanten te laten groeien, maar dezelfde katalysatoren worden niet waargenomen in de diamanten uit de bovenste mantel van de aarde.
hoe oud zijn diamanten dan?
alle diamanten, voor zover we weten, zijn vrij oud in de aarde. De meeste diamantvorming vond waarschijnlijk plaats in de eerste paar miljard jaar van de geschiedenis van de aarde., Er zijn diamantafzettingen ontdekt die jonger zijn—het gesteente zelf, de kimberliet, is misschien slechts tientallen honderden miljoenen jaren oud. De manier waarop ze diamanten dateren is meestal kijken naar insluitsels van andere mineralen in de diamant die radioactief gedateerd kunnen worden. De diamanten zelf kunnen niet gedateerd worden. Maar als de minerale insluitsels bevatten bepaalde elementen zoals kalium en dingen die kunnen worden gebruikt in een radioactieve datering schema, dan door datering van de opname in de diamant krijg je een gevoel van de leeftijd van de diamant zelf., En die data suggereren altijd dat de diamanten vrij oud zijn. Minstens honderden miljoenen jaren oud, maar in de meeste gevallen miljarden jaren oud, ergens tussen één en drie miljard jaar oud, een tijd waarin de aarde waarschijnlijk warmer was dan ze nu is en dus waren de omstandigheden misschien meer geschikt voor diamantgroei.
hoe oud is de beroemde Hope-Diamant te zien in het Smithsonian ‘ s Natural History Museum?
De Hope-Diamant is minstens een miljard jaar oud., Je ziet niet de originele steen die de diamanten naar de oppervlakte bracht, maar ze hebben een aantal Kimberlieten in India gevonden die bewijs van diamanten in zich hebben. Die Kimberlieten zijn minstens een miljard jaar oud. Dat suggereert dat de Hope-Diamant en soortgelijke diamanten die in India werden gevonden, minstens een miljard jaar geleden naar de oppervlakte werden gebracht en misschien langer geleden. Dus we kunnen gerust zeggen dat de Hope Diamant minstens een miljard jaar oud is. Als je kijkt naar de leeftijdspreiding van de meeste andere diamanten, is het waarschijnlijk veel ouder dan dat.
wat maakt de Hope Diamant zo ongewoon?,
De grootte en kleur maken het zeer ongebruikelijk. Als je denkt aan de geschiedenis van mensen die diamanten delven, is er maar één diamant gevonden die een donkerblauwe diamant heeft opgeleverd ter grootte en kwaliteit van de Hope Diamant. Dat geeft je een idee van hoe ongewoon en hoe Opmerkelijk het is. Nogmaals, ik heb altijd betoogd dat het net zo opmerkelijk is als een natuurhistorisch object, als een product van de aarde, als een door mensen gesneden edelsteen. Meestal als mensen schrijven over de Hope Diamond waarmee ze beginnen, ” nou, het werd gevonden in India.,”Een deel van het punt dat ik altijd probeer te maken aan mensen is echt het verhaal begon veel eerder. Veel diamanten komen nooit tot dat punt omdat ze al deze dingen die moeten zijn gebeurd gewoon niet hebben overleefd.
in deel twee, leer over gekleurde diamanten, hoe wetenschappers synthetische versies kweken in het lab, en wereldwijde inspanningen om de verkoop van conflictdiamanten te beteugelen. Ontdek in de laatste aflevering van deze driedelige serie de fascinerende verhalen achter de collectie van het Smithsonian.