¿Cómo se forman los diamantes?

Se cree que los diamantes se forman a partir del metamorfismo del carbón. Esa idea sigue siendo la historia de "cómo se forman los diamantes" en muchas aulas de ciencias.. El carbón rara vez, si es que alguna vez, ha jugado un papel en la formación de diamantes. De hecho, la mayoría de los diamantes que han sido encontrados son mucho más antiguos que las primeras plantas terrestres de la

Se cree que los diamantes se forman a partir del metamorfismo del carbón. Esa idea sigue siendo la historia de "cómo se forman los diamantes" en muchas aulas de ciencias..

El carbón rara vez, si es que alguna vez, ha jugado un papel en la formación de diamantes. De hecho, la mayoría de los diamantes que han sido encontrados son mucho más antiguos que las primeras plantas terrestres de la Tierra (de lo que está hecho el carbón). Eso por sí solo debería ser suficiente evidencia para cerrar la idea de que los depósitos de diamantes de la Tierra se formaron a partir del carbón.

Otro problema con la idea es que las capas de carbón son rocas sedimentarias que generalmente ocurren como unidades de roca horizontales o casi horizontales. Sin embargo, las rocas de origen de los diamantes son tuberías verticales llenas de rocas ígneas.

Se cree que cuatro procesos son responsables de prácticamente todos los diamantes naturales que se han encontrado en o cerca de la superficie de la Tierra. Uno de estos procesos representa casi el 100% de todos los diamantes que se han extraído. Los tres restantes son fuentes insignificantes de diamantes comerciales.

Formación de diamantes en el manto de la Tierra

Los geólogos creen que los diamantes en todos los depósitos de diamantes comerciales de la Tierra se formaron en el manto y fueron entregados a la superficie por erupciones volcánicas de origen profundo. Estas erupciones producen las tuberías de kimberlita y lamproita que buscan los buscadores de diamantes.

La mayoría de estos tubos no contienen diamantes, o contienen una cantidad tan pequeña de diamantes que no son de interés comercial. Sin embargo, las minas a cielo abierto y subterráneas se desarrollan en estas tuberías cuando contienen diamantes adecuados para una minería rentable. Los diamantes también se han desgastado y erosionado de algunas de estas tuberías. Esos diamantes ahora están contenidos en los depósitos sedimentarios (placer) de arroyos y costas.

Temperaturas y presiones muy altas

La formación de diamantes naturales requiere temperaturas y presiones muy altas. Estas condiciones ocurren en zonas limitadas del manto de la Tierra a unos 150 kilómetros (90 millas) o más debajo de la superficie, donde las temperaturas son de al menos 2000 grados Fahrenheit (1050 grados Celsius) [1]. El entorno crítico de temperatura y presión para la formación y estabilidad de diamantes no está presente en todo el mundo. En cambio, se cree que está presente principalmente en el manto debajo de los interiores estables de las placas continentales [2].

Los diamantes formados y almacenados en estas "zonas de estabilidad de diamantes" se entregan a la superficie de la Tierra durante las erupciones volcánicas de origen profundo. Estas erupciones arrancan trozos del manto y los llevan rápidamente a la superficie [3]. Vea la ubicación 1 en el diagrama en la parte superior de la página. Este tipo de erupción volcánica es extremadamente rara y nunca ha sido observada por humanos modernos.

¿Está involucrado el carbón?

El carbón es una roca sedimentaria, formada a partir de restos vegetales depositados en la superficie de la Tierra. Raramente está enterrado a profundidades mayores de dos millas (3.2 kilómetros). Es muy poco probable que el carbón se haya movido desde la corteza hacia una profundidad muy por debajo de la base de una placa continental. La fuente de carbono para estos diamantes de manto es muy probablemente carbono atrapado en el interior de la Tierra en el momento de la formación del planeta o entregado a grandes profundidades por subducción.

Formación de diamantes en zonas de subducción

Se han encontrado pequeños diamantes en rocas que se cree que han sido subducidas profundamente en el manto por procesos tectónicos de placas, y luego regresaron a la superficie [4]. (Consulte la ubicación 2 en el diagrama en la parte superior de la página.) La formación de diamantes en una placa subductora puede ocurrir a tan solo 50 millas (80 kilómetros) debajo de la superficie y a temperaturas tan bajas como 390 grados Fahrenheit (200 grados centígrados) [ 1] En otro estudio, se descubrió que los diamantes de Brasil contienen pequeñas inclusiones minerales consistentes con la mineralogía de la corteza oceánica [8]. Otros tienen inclusiones que sugieren que el agua de mar subducida estuvo involucrada en su formación [9].

Un estudio más reciente investigó el origen de los diamantes azules que contienen boro que se formaron a profundidades de hasta 650 kilómetros (400 millas). Estos diamantes súper profundos también contenían inclusiones que indicaban que se derivaban de la corteza oceánica subducida. [10]

¿Está involucrado el carbón?

El carbón no es una fuente probable de carbono para este proceso de formación de diamantes. Las fuentes de carbono más probables de la subducción de una placa oceánica son las rocas carbonatadas, como la piedra caliza, el mármol y la dolomita, y posiblemente partículas de restos vegetales en sedimentos en alta mar.

Formación de diamantes en los sitios de impacto

A lo largo de su historia, la Tierra ha sido golpeada repetidamente por grandes asteroides. Cuando estos asteroides golpean la tierra, se producen temperaturas y presiones extremas. Por ejemplo: cuando un asteroide de seis millas (10 kilómetros) de ancho golpea la tierra, puede viajar a una velocidad de hasta 9 a 12 millas por segundo (15 a 20 kilómetros por segundo). Tras el impacto, este objeto de hipervelocidad produciría una explosión de energía equivalente a muchas armas nucleares y temperaturas más altas que la superficie del sol [5].

Las condiciones de alta temperatura y presión de tal impacto son más que adecuadas para formar diamantes. Esta teoría de la formación de diamantes ha sido respaldada por el descubrimiento de pequeños diamantes alrededor de varios sitios de impacto de asteroides. Vea la ubicación 3 en el diagrama en la parte superior de la página.

Se han encontrado pequeños diamantes submilimétricos en el cráter Meteor en Arizona. Se han encontrado diamantes industriales policristalinos de hasta 13 milímetros de tamaño en el cráter Popigai en el norte de Siberia, Rusia. [7]

¿Está involucrado el carbón?

El carbón podría estar presente en el área objetivo de estos impactos y podría servir como fuente de carbono de los diamantes. Las calizas, mármoles, dolomitas y otras rocas que contienen carbono son fuentes de carbono más probables que el carbón.

Formación en el espacio

Los investigadores de la NASA han detectado grandes cantidades de nanodiamantes en algunos meteoritos. (Los nanodiamantes son diamantes que tienen unos pocos nanómetros ? billonésimas de metro de diámetro). Alrededor del tres por ciento del carbono en estos meteoritos está contenido en forma de nanodiamantes. Estos diamantes son demasiado pequeños para usar como gemas o abrasivos industriales; Sin embargo, son una fuente de material de diamante [6]. Vea la ubicación 4 en el diagrama en la parte superior de la página.

Los investigadores del Smithsonian también encontraron grandes cantidades de pequeños diamantes cuando cortaban una muestra del meteorito Allen Hills [7]. Se cree que estos diamantes en meteoritos se formaron en el espacio a través de colisiones de alta velocidad similares a cómo se forman los diamantes en la Tierra en los sitios de impacto.

¿Está involucrado el carbón?

El carbón no participa en la creación de estos diamantes. La fuente de carbono es de un cuerpo distinto de la Tierra.

☝️ La evidencia más convincente

La evidencia más convincente de que el carbón no jugó un papel en la formación de la mayoría de los diamantes es una comparación entre la edad de los diamantes de la Tierra y la edad de las primeras plantas terrestres.

La mayoría de los depósitos de diamantes alojados en rocas que se han encontrado se formaron durante el Eón Precámbrico, el lapso de tiempo entre la formación de la Tierra (hace unos 4.600 millones de años) y el comienzo del Período Cámbrico (hace aproximadamente 542 millones de años). En contraste, las primeras plantas terrestres no aparecieron en la Tierra hasta hace unos 450 millones de años, casi 100 millones de años después de la formación de la gran mayoría de los diamantes que se han extraído.

Dado que el carbón se forma a partir de restos de plantas terrestres, y las plantas terrestres más antiguas son más jóvenes que casi todos los diamantes que se hayan fechado, es fácil concluir que el carbón no jugó un papel importante en la formación de los diamantes naturales de la Tierra.

🌎 Formación de diamantes en la superficie de la tierra

En la década de 1950, se descubrieron nuevos métodos de formación de diamantes en la superficie de la Tierra. Los científicos pudieron crear las condiciones de temperatura y presión necesarias para crear diamantes en un laboratorio. La mayoría de los primeros diamantes no eran de calidad gema, pero eran perfectos para usar como gránulos abrasivos en brocas, herramientas de corte y muelas abrasivas. Pronto se fabricaron diamantes cultivados en laboratorio más grandes para su uso como cojinetes resistentes al desgaste, disipadores de calor para procesadores informáticos y ventanas de alta temperatura.

Diamantes de laboratorio

Hoy en día, casi todos los diamantes utilizados en procesos industriales son diamantes creados en laboratorio. También se fabrican en calidades lo suficientemente altas como para obtener calificaciones incoloras y muy, muy ligeramente incluidas, de los laboratorios de clasificación de diamantes. Se fabrican en un espectro de colores agregando nitrógeno (amarillo) o boro (azul) al entorno de formación de diamantes. Verde, rosa, naranja y otros colores son posibles con los procesos de tratamiento post-crecimiento. Los diamantes creados en laboratorio se están fabricando en los Estados Unidos y en varios otros países. China es el país líder en la producción de diamantes creados en laboratorio.

Todos los diamantes cultivados en laboratorio se fabrican con equipos que consumen una enorme cantidad de electricidad, que es necesaria para crear las condiciones de temperatura y presión necesarias para cultivar diamantes. Es probable que parte de esa electricidad se genere al quemar carbón. Estos podrían ser los mejores ejemplos de diamantes hechos con carbón.

Referencias

[1] Erlich, E.I.; Dan Hausel, W. (2002). Diamond Deposits. Society for Mining, Metallurgy, and Exploration. pp. 74-94. ISBN 0873352130.

[2] American Museum of Natural History (1998). The Nature of Diamonds ? Diamonds are Found on Continental Cores. American Museum of Natural History.

[3] American Museum of Natural History (1998). The Nature of Diamonds ? Kimberlite and Lamproite. American Museum of Natural History.

[4] American Museum of Natural History (1998). The Nature of Diamonds ? From Continental Collisions, Meteor Impacts and Star Dust. American Museum of Natural History.

[5] Oakes, Maureen (2003). Modeling an Asteroid Impact ? Did It Kill the Dinosaurs?. Los Alamos National Laboratory. URL

[6] Vu, Linda (2008). Spitzer?s Eyes Perfect for Spotting Diamonds in the Sky. NASA/JPL Caltech. URL

[7] Tyson, Peter (2000). Diamonds in the Sky. NOVA Online. URL

[8] Walter, M.J. and others (2011). Diamonds Show Depth of Earth?s Carbon Cycle. Carnegie Institution for Science. URL

[9] Krajick, Kevin (2015). Cracking Open Diamonds for Messages From the Deep Earth. State of the Planet, Earth Institute | Columbia University. URL

[10] Gemological Institute of America (2018). Researchers Discover the Unique Origin of Blue Diamonds, Gemological Institute of America. URL

[11] The Diamond Mines of South Africa: by Gardner F. Williams; The Macmillan Company; 1902, Volume 2, page 152. URL

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