Minerais

Como se formam os diamantes?



Ao contrário do que muitas pessoas acreditam, os diamantes não se formam a partir do carvão.


Formação de diamante: Os diamantes encontrados na superfície da Terra ou nas proximidades se formaram através de quatro processos diferentes. O desenho de placas tectônicas acima apresenta esses quatro métodos de formação de diamante. Informações adicionais sobre cada um deles podem ser encontradas nos parágrafos e pequenos desenhos abaixo.

Índice


Métodos de formação de diamante
1) Formação de diamantes no manto da Terra
2) Formação de diamantes em zonas de subducção
3) Formação de diamantes em locais de impacto
4) Formação no espaço
A evidência mais convincente
Formação de diamantes na superfície da Terra

Métodos de formação de diamante

Muitas pessoas acreditam que os diamantes são formados a partir do metamorfismo do carvão. Essa idéia continua sendo a história de "como os diamantes se formam" em muitas salas de aula de ciências.

O carvão raramente - ou nunca - desempenhou um papel na formação de diamantes. De fato, a maioria dos diamantes datados são muito mais antigos que as primeiras usinas terrestres da Terra - o material de origem do carvão! Isso por si só deve ser evidência suficiente para interromper a ideia de que os depósitos de diamantes da Terra foram formados a partir de carvão.

Outro problema com a idéia é que as costuras de carvão são rochas sedimentares que geralmente ocorrem como unidades de rocha horizontais ou quase horizontais. No entanto, as rochas-fonte dos diamantes são tubos verticais cheios de rochas ígneas.

Acredita-se que quatro processos sejam responsáveis ​​por praticamente todos os diamantes naturais encontrados na superfície da Terra ou nas proximidades. Um desses processos é responsável por quase 100% de todos os diamantes que já foram extraídos. Os três restantes são fontes insignificantes de diamantes comerciais.

Esses processos raramente - ou nunca - envolvem carvão.

Diamantes de erupções profundas: Pensa-se que a maioria dos depósitos comerciais de diamantes tenha se formado quando uma erupção vulcânica de fonte profunda entregou diamantes à superfície. Nessas erupções, o magma viaja rapidamente das profundezas do manto, passando frequentemente por uma zona de estabilidade do diamante em sua rota para a superfície. Pedaços de rocha da zona de estabilidade do diamante podem ser rasgados e transportados rapidamente para cima até a superfície. Esses pedaços de rocha são conhecidos como "xenólitos" e podem conter diamantes.

1) Formação de diamantes no manto da Terra

Os geólogos acreditam que os diamantes em todos os depósitos comerciais de diamantes da Terra foram formados no manto e entregues à superfície por erupções vulcânicas de fontes profundas. Essas erupções produzem os tubos de kimberlita e lamproita, procurados pelos garimpeiros de diamantes.

A maioria desses tubos não contém diamante, ou contém uma quantidade tão pequena de diamante que eles não são de interesse comercial. No entanto, minas a céu aberto e subterrâneas são desenvolvidas nesses tubos quando contêm diamantes adequados para mineração lucrativa. Os diamantes também foram desgastados e desgastados por alguns desses tubos. Esses diamantes estão agora contidos nos depósitos sedimentares (placer) de córregos e costas.

A formação de diamantes naturais requer temperaturas e pressões muito altas. Essas condições ocorrem em zonas limitadas do manto da Terra a cerca de 150 quilômetros ou mais abaixo da superfície, onde as temperaturas são de pelo menos 1050 graus Celsius. 1. O ambiente crítico de pressão e temperatura para a formação e estabilidade de diamantes não é presente globalmente. Em vez disso, acredita-se que ele esteja presente principalmente no manto sob os interiores estáveis ​​das placas continentais 2.

Os diamantes formados e armazenados nessas "zonas de estabilidade do diamante" são entregues à superfície da Terra durante erupções vulcânicas de fontes profundas. Essas erupções arrancam pedaços do manto e os transportam rapidamente para a superfície 3. Veja o Local 1 no diagrama na parte superior da página. Este tipo de erupção vulcânica é extremamente raro e nunca foi observado pelos seres humanos modernos.

O carvão está envolvido? O carvão é uma rocha sedimentar, formada a partir de detritos vegetais depositados na superfície da Terra. Raramente é enterrado a profundidades superiores a 3,2 quilômetros. É muito improvável que o carvão tenha sido movido da crosta para uma profundidade bem abaixo da base de uma placa continental. A fonte de carbono para esses diamantes do manto é provavelmente o carbono preso no interior da Terra no momento da formação do planeta ou entregue a grandes profundidades por subducção.

Diamantes dos sedimentos oceânicos? As zonas de subducção ocorrem nos limites convergentes da placa, onde uma placa é forçada para baixo no manto. À medida que esta placa desce, é exposta ao aumento da temperatura e pressão. Diamantes foram encontrados em rochas que se acredita terem sido subdivididas e depois devolvidas à superfície. Esses tipos de rochas são muito raros e nenhum depósito comercial conhecido de diamante foi desenvolvido dentro deles. Os diamantes encontrados nesses tipos de depósitos são muito pequenos e não são adequados para uso comercial.

2) Formação de diamantes em zonas de subducção

Minúsculos diamantes foram encontrados em rochas que se acredita terem sido subdivididas profundamente no manto por processos tectônicos de placas - depois retornadas à superfície 4. (Veja o Local 2 no diagrama na parte superior da página.) Formação de diamantes em uma subducção a placa pode ocorrer a apenas 80 km abaixo da superfície e a temperaturas inferiores a 200 graus centígrados. 1. Em outro estudo, descobriu-se que os diamantes do Brasil continham pequenas inclusões minerais consistentes com a mineralogia da água. crosta oceânica 8. Outros possuem inclusões que sugerem que a água do mar subdividida estava envolvida em sua formação 9.

Um estudo mais recente investigou a origem de diamantes azuis contendo boro que se formaram em profundidades de até 650 quilômetros. Esses diamantes superprofundos também continham inclusões indicando que eram derivados de crosta oceânica subdividida. 10

O carvão está envolvido? O carvão não é uma fonte provável de carbono para esse processo de formação de diamante. As fontes de carbono mais prováveis ​​da subducção de uma placa oceânica são as rochas carbonáticas, como calcário, mármore e dolomita, e possivelmente partículas de detritos vegetais em sedimentos no mar.

Diamantes de impacto de asteróides: Diamantes foram encontrados dentro e ao redor das crateras de muitos locais de impacto de asteróides. Um excelente exemplo é a Cratera Popigai, no norte da Sibéria, na Rússia. A Terra foi atingida repetidamente por asteróides ao longo de sua história. Esses asteróides atingem com tanta força que são produzidas pressões e temperaturas altas o suficiente para formar diamantes. Se a rocha alvo contiver carbono, as condições necessárias para formar diamantes podem ocorrer dentro da área de impacto. Esses tipos de diamantes são raros e não desempenham um papel importante na mineração comercial de diamantes.

3) Formação de diamantes em locais de impacto

Ao longo de sua história, a Terra foi repetidamente atingida por grandes asteróides. Quando esses asteróides atingem a Terra, temperaturas e pressões extremas são produzidas. Por exemplo: quando um asteróide de 10 km de largura atinge a Terra, ele pode viajar até 9 a 12 milhas por segundo (15 a 20 quilômetros por segundo). Com o impacto, esse objeto de hipervelocidade produziria uma explosão de energia equivalente a muitas armas nucleares e temperaturas mais quentes que a superfície do sol 5.

As condições de alta temperatura e pressão de tal impacto são mais do que suficientes para formar diamantes. Esta teoria da formação de diamantes foi apoiada pela descoberta de pequenos diamantes em torno de vários locais de impacto de asteróides. Veja o Local 3 no diagrama na parte superior da página.

Minúsculos diamantes abaixo do milímetro foram encontrados na Meteor Crater, no Arizona. Diamantes industriais policristalinos de até 13 milímetros de tamanho foram encontrados na Cratera Popigai, no norte da Sibéria, na Rússia. 7

O carvão está envolvido? O carvão pode estar presente na área alvo desses impactos e pode servir como fonte de carbono dos diamantes. Calcários, bolinhas de gude, dolomitas e outras rochas contendo carbono são fontes de carbono mais prováveis ​​que o carvão.

Diamantes extraterrestres: Diamantes foram descobertos em alguns meteoritos. Pensa-se que esses diamantes tenham se formado no espaço em resposta a impactos de asteróides ou outros eventos graves.

4) Formação no espaço

Pesquisadores da NASA detectaram um grande número de nanodiamantes em alguns meteoritos. (Nanodiamantes são diamantes de alguns nanômetros - bilionésimos de metro em diâmetro.) Cerca de três por cento do carbono desses meteoritos está contido na forma de nanodiamantes. Esses diamantes são pequenos demais para serem usados ​​como gemas ou abrasivos industriais; no entanto, eles são uma fonte de material de diamante 6. Consulte o Local 4 no diagrama na parte superior da página.

Pesquisadores do Smithsonian também descobriram um grande número de pequenos diamantes quando estavam cortando uma amostra do meteorito de Allen Hills 7. Pensa-se que esses diamantes nos meteoritos tenham se formado no espaço através de colisões em alta velocidade, semelhantes à forma como os diamantes se formam na Terra nos locais de impacto.

O carvão está envolvido? O carvão não está envolvido na criação desses diamantes. A fonte de carbono é de um corpo diferente da Terra.

"Muitas vezes me perguntam:" Qual é a sua teoria da cristalização original do diamante? "
"Tudo o que se pode dizer é que, de alguma maneira desconhecida, o carbono, que existia nas regiões internas da Terra, foi alterado de sua aparência negra e pouco convidativa para a mais bela jóia que já viu a luz do dia".
Gardner F. Williams, gerente geral da De Beers Consolidated Mines, Ltd., 1887 a 1905. 11

A evidência mais convincente

A evidência mais convincente de que o carvão não desempenhou um papel na formação da maioria dos diamantes é uma comparação entre a idade dos diamantes da Terra e a idade das primeiras plantas terrestres.

A maioria dos depósitos de diamantes encontrados em rochas foi formada durante o Éon Pré-Cambriano - o período de tempo entre a formação da Terra (cerca de 4.600 milhões de anos atrás) e o início do Período Cambriano (cerca de 542 milhões de anos atrás). Por outro lado, as primeiras plantas terrestres não apareceram na Terra até cerca de 450 milhões de anos atrás - quase 100 milhões de anos após a formação da grande maioria dos diamantes que foram extraídos.

Como o carvão é formado a partir de detritos de plantas terrestres e as plantas terrestres mais antigas são mais jovens do que quase todos os diamantes já datados, é fácil concluir que o carvão não teve um papel significativo na formação dos diamantes naturais da Terra.

Referências
1 Erlich, E.I .; Dan Hausel, W. (2002). Depósitos de diamante. Sociedade de Mineração, Metalurgia e Exploração. 74-94. ISBN 0873352130.
2 Museu Americano de História Natural (1998). A natureza dos diamantes - os diamantes são encontrados nos núcleos continentais. Museu americano de história natural.
3 Museu Americano de História Natural (1998). A natureza dos diamantes - Kimberlite e Lamproite. Museu americano de história natural.
4 Museu Americano de História Natural (1998). A natureza dos diamantes - de colisões continentais, impactos de meteoros e poeira estelar. Museu americano de história natural.
5 Oakes, Maureen (2003). Modelando um impacto de asteróide - matou os dinossauros ?. Laboratório Nacional Los Alamos. URL
6 Vu, Linda (2008). Olhos do Spitzer Perfeitos para identificar diamantes no céu. NASA / JPL Caltech. URL
7 Tyson, Peter (2000). Diamantes no céu. NOVA Online. URL
8 Walter, M.J. e outros (2011). Os diamantes mostram a profundidade do ciclo de carbono da Terra. Instituição Carnegie para a Ciência. URL
9 Krajick, Kevin (2015). Quebrando diamantes abertos para mensagens da Terra Profunda. Estado do Planeta, Instituto Terra | Universidade Columbia. URL
10 Instituto Gemológico da América (2018). Pesquisadores descobrem a origem única dos diamantes azuis, Gemological Institute of America. URL
11 As minas de diamante da África do Sul: por Gardner F. Williams; A empresa Macmillan; 1902, volume 2, página 152. URL

Formação de diamantes na superfície da Terra

Na década de 1950, novos métodos de formação de diamante foram descobertos na superfície da Terra. Os cientistas foram capazes de criar as condições de temperatura e pressão necessárias para criar diamantes em um laboratório. A maioria dos diamantes iniciais não era de qualidade de gemas, mas eram perfeitos para uso como grânulos abrasivos em brocas, ferramentas de corte e rebolos. Logo, diamantes maiores criados em laboratório estavam sendo fabricados para uso como rolamentos resistentes ao desgaste, dissipadores de calor para processadores de computador e janelas de alta temperatura.

Hoje, quase todos os diamantes usados ​​em processos industriais são diamantes criados em laboratório. Eles também estão sendo fabricados com qualidades suficientemente altas para obter notas incolores e muito pouco incluídas nos laboratórios de classificação de diamantes. Eles são fabricados em um espectro de cores adicionando nitrogênio (amarelo) ou boro (azul) ao ambiente de formação de diamante. Cores verde, rosa, laranja e outras cores são possíveis nos processos de tratamento pós-crescimento. Os diamantes criados em laboratório estão sendo fabricados nos Estados Unidos e em vários outros países. A China é o país líder na produção de diamantes criados em laboratório.

Todos os diamantes produzidos em laboratório são fabricados com equipamentos que consomem uma quantidade enorme de eletricidade, necessária para criar as condições de temperatura e pressão necessárias para produzir diamantes. É provável que parte dessa eletricidade seja gerada pela queima de carvão. Esses podem ser os melhores exemplos de diamantes sendo feitos usando carvão.


Assista o vídeo: Como nasce um diamante veja e Confira (Outubro 2021).