Diamanten sind eine kristalline Form von Kohlenstoff, die nur unter hohen Druck- und Temperaturbedingungen gebildet werden können. Typische Bedingungen sind Drücke über 5 GPa (~das 50.000-Fache des atmosphärischen Drucks an der Erdoberfläche) und Temperaturen über 1100 ⁰C. Diese Bedingungen herrschen im Erdinneren in einer Tiefe von mehr als 150 km unter der Oberfläche, wo kohlenstoffhaltige Flüssigkeiten im felsigen Erdmantel über Millionen (manchmal Milliarden) von Jahren zu Diamanten kristallisieren können (Abb. a). Diese Diamanten werden später durch sehr explosive Vulkanausbrüche in der Tiefe an die Oberfläche gebracht (d. h. die so genannten Kimberlit-Ausbrüche), bei denen diamanthaltiges Magma in einer vertikalen Leitung mit einer Geschwindigkeit von mehr als 100 km/h aufsteigt! Diese Ausbrüche sind sehr selten und wurden von Menschen nicht beobachtet; der letzte Ausbruch fand vor mehr als 30 Millionen Jahren statt. An den Ausbruchsstellen befinden sich jedoch heute große Tagebauminen, in denen Diamanten abgebaut werden (Abb. b). Die aus der Tiefe der Erde stammenden Diamanten sind oft verstreut und können sich in Flussbetten ansammeln, wo sie ebenfalls abgebaut werden. Diamanten können sich auch an der Erdoberfläche an Einschlagstellen bilden, wo Bruchstücke von planetarischen Körpern (z.B. große Meteoriten und Asteroiden) mit hoher Geschwindigkeit auf die Erde aufschlagen. Durch den Einschlag entstehen hohe Druck- und Temperaturbedingungen, die ausreichen, um aus dem kohlenstoffartigen Gestein im Einschlagskrater Diamanten zu bilden. Ein berühmtes Beispiel ist der Rieskrater in Nördlingen (Bayern), ein Krater mit 26 km Durchmesser, der vor 15 Millionen Jahren durch den Einschlag eines 1 km breiten Asteroiden entstand. In Nördlingen sind Gebäude, die mit Steinen aus dem Krater gebaut wurden, mit Tausenden von mikrometergroßen Diamanten überzogen und glänzen!
Heutzutage können Diamanten im Labor mit Technik hergestellt werden, die die erforderlichen Druck-Temperatur-Bedingungen nachbilden. Der erste synthetische Diamant wurde 1954 unter Verwendung einer Hochdruckzelle hergestellt, in der Kohlenstoff auf die entsprechenden Bedingungen gepresst und erhitzt wurde, und hatte eine Größe von einigen hundert Mikrometern. Gegenwärtig werden hochreine, millimetergroße Diamanten standardmäßig aus kohlenstoffhaltigen Gasen hergestellt, die mit Hilfe von Lasern zu einem Plasma ionisiert werden (Abb. c). Im Labor hergestellte Diamanten können für eine Vielzahl von wissenschaftlich-technischen Anwendungen in der Optik, Elektronik, Chirurgie oder Luftfahrt und anderen Bereichen eingesetzt werden.
Abb. a): Diamanthaltiges Kimberlitgestein aus dem Erdmantel (Quelle: exceptionalminerals.com).
Abb. b): Diavik-Diamantenmine in den Nordwest-Territorien, Kanada (mit freundlicher Genehmigung von Trevor McInnes)
Abb. c): Im Labor hergestellte Diamantplatten (mit freundlicher Genehmigung von Element Six)