Wie entstehen Diamanten?

Diamanten sind eine kristalline Form von Kohlenstoff, die nur unter hohen Druck- und Temperaturbedingungen gebildet werden k├Ânnen. Typische Bedingungen sind Dr├╝cke ├╝ber 5 GPa (~das 50.000-Fache des atmosph├Ąrischen Drucks an der Erdoberfl├Ąche) und Temperaturen ├╝ber 1100 Ôü░C. Diese Bedingungen herrschen im Erdinneren in einer Tiefe von mehr als 150 km unter der Oberfl├Ąche, wo kohlenstoffhaltige Fl├╝ssigkeiten im felsigen Erdmantel ├╝ber Millionen (manchmal Milliarden) von Jahren zu Diamanten kristallisieren k├Ânnen (Abb. a). Diese Diamanten werden sp├Ąter durch sehr explosive Vulkanausbr├╝che in der Tiefe an die Oberfl├Ąche gebracht (d. h. die so genannten Kimberlit-Ausbr├╝che), bei denen diamanthaltiges Magma in einer vertikalen Leitung mit einer Geschwindigkeit von mehr als 100 km/h aufsteigt! Diese Ausbr├╝che 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 gro├če Tagebauminen, in denen Diamanten abgebaut werden (Abb. b). Die aus der Tiefe der Erde stammenden Diamanten sind oft verstreut und k├Ânnen sich in Flussbetten ansammeln, wo sie ebenfalls abgebaut werden. Diamanten k├Ânnen sich auch an der Erdoberfl├Ąche an Einschlagstellen bilden, wo Bruchst├╝cke von planetarischen K├Ârpern (z.B. gro├če 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 ber├╝hmtes Beispiel ist der Rieskrater in N├Ârdlingen (Bayern), ein Krater mit 26 km Durchmesser, der vor 15 Millionen Jahren durch den Einschlag eines 1 km breiten Asteroiden entstand. In N├Ârdlingen sind Geb├Ąude, die mit Steinen aus dem Krater gebaut wurden, mit Tausenden von mikrometergro├čen Diamanten ├╝berzogen und gl├Ąnzen!

Heutzutage k├Ânnen 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 Gr├Â├če von einigen hundert Mikrometern. Gegenw├Ąrtig werden hochreine, millimetergro├če Diamanten standardm├Ą├čig aus kohlenstoffhaltigen Gasen hergestellt, die mit Hilfe von Lasern zu einem Plasma ionisiert werden (Abb. c). Im Labor hergestellte Diamanten k├Ânnen f├╝r 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)

Prof. Carmen Sanchez-Valle

Institut f├╝r Mineralogie

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