En contra de lo que mucha gente cree, los diamantes no se forman a partir del carbón.
Formación del diamante: Los diamantes que se encuentran en la superficie de la Tierra o cerca de ella se han formado mediante cuatro procesos diferentes. La viñeta de la tectónica de placas anterior presenta estos cuatro métodos de formación de diamantes. Se puede encontrar información adicional sobre cada uno de ellos en los párrafos y pequeños dibujos animados que aparecen a continuación.
Métodos de formación del diamante
Mucha gente 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 -o nunca- ha desempeñado un papel en la formación de los diamantes. De hecho, la mayoría de los diamantes que se han datado son mucho más antiguos que las primeras plantas terrestres de la Tierra, ¡la materia prima del carbón! Esto debería ser suficiente evidencia para descartar la idea de que los depósitos de diamantes de la Tierra se formaron a partir del carbón.
Otro problema con la idea es que los filones de carbón son rocas sedimentarias que normalmente se presentan como unidades de roca horizontales o casi horizontales. Sin embargo, las rocas madre de los diamantes son tubos verticales rellenos de rocas ígneas.
Se cree que cuatro procesos son responsables de prácticamente todos los diamantes naturales que se han encontrado en la superficie de la Tierra o cerca de ella. Uno de estos procesos es responsable de casi el 100% de todos los diamantes que se han extraído. Los tres restantes son fuentes insignificantes de diamantes comerciales.
Estos procesos rara vez – o nunca – involucran al carbón.
Diamantes procedentes de erupciones de origen profundo: Se cree que la mayoría de los yacimientos comerciales de diamantes se formaron cuando una erupción volcánica de origen profundo llevó los diamantes a la superficie. En estas erupciones, el magma se desplaza rápidamente desde las profundidades del manto, pasando a menudo por una zona de estabilidad del diamante en su camino hacia la superficie. Los trozos de roca de la zona de estabilidad del diamante pueden desprenderse y ser transportados rápidamente hacia la superficie. Estos trozos de roca se conocen como “xenolitos” y pueden contener diamantes.
1) Formación de diamantes en el manto terrestre
Los geólogos creen que los diamantes de todos los yacimientos comerciales de la Tierra se formaron en el manto y salieron a la superficie mediante erupciones volcánicas de origen profundo. Estas erupciones producen los tubos 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 tienen interés comercial. Sin embargo, se desarrollan minas a cielo abierto y subterráneas en estos conductos cuando contienen diamantes suficientes para una explotación rentable. Los diamantes también han sido erosionados y extraídos de algunos de estos tubos. Esos diamantes se encuentran ahora en los depósitos sedimentarios (placer) de los arroyos y las costas.
La formación de diamantes naturales requiere temperaturas y presiones muy elevadas. Estas condiciones se dan en zonas limitadas del manto terrestre a unos 150 kilómetros por debajo de la superficie, donde las temperaturas son de al menos 2.000 grados Fahrenheit (1050 grados Celsius) [1]. El entorno crítico de temperatura y presión para la formación y estabilidad del diamante no está presente en todo el mundo. En cambio, se cree que está presente principalmente en el manto bajo los interiores estables de las placas continentales [2].
Los diamantes formados y almacenados en estas “zonas de estabilidad de los diamantes” llegan 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]. Véase la localización 1 en el diagrama de la parte superior de la página. Este tipo de erupción volcánica es extremadamente rara y nunca ha sido observada por los humanos modernos.
¿Está implicado el carbón? El carbón es una roca sedimentaria, formada por restos vegetales depositados en la superficie de la Tierra. Rara vez está enterrado a profundidades superiores a 3,2 kilómetros. Es muy poco probable que el carbón se haya desplazado desde la corteza hasta una profundidad muy inferior a la base de una placa continental. Lo más probable es que la fuente de carbono de estos diamantes del manto sea el carbono atrapado en el interior de la Tierra en el momento de la formación del planeta o llevado a grandes profundidades por la subducción.
¿Diamantes de los sedimentos oceánicos? Las zonas de subducción se producen en los límites de las placas convergentes, donde una placa es forzada a descender al manto. A medida que esta placa desciende, queda expuesta a un aumento de la temperatura y la presión. Se han encontrado diamantes en rocas que se cree que han sido subducidas y luego devueltas a la superficie. Este tipo de rocas son muy raras y no se conocen depósitos comerciales de diamantes en ellas. Los diamantes encontrados en este tipo de yacimientos han sido muy pequeños y no son adecuados para su uso comercial.
2) Formación de diamantes en zonas de subducción
Se han encontrado diamantes diminutos en rocas que se cree que han sido subductadas en lo más profundo del manto por procesos de tectónica de placas – y que luego han vuelto a la superficie [4]. (La formación de diamantes en una placa en subducción podría producirse a tan sólo 80 kilómetros por 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 contenían pequeñas inclusiones minerales que coincidían con la mineralogía de la corteza oceánica [8]. Otros tienen inclusiones que sugieren que el agua de mar subductada participó en su formación [9].
Un estudio más reciente investigó el origen de los diamantes azules que contienen boro y que se formaron a profundidades de hasta 400 millas (650 kilómetros). Estos diamantes superprofundos también contenían inclusiones que indicaban que procedían de la corteza oceánica subducida. [10]
¿Está implicado 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 caliza, el mármol y la dolomita, y posiblemente las partículas de restos vegetales en los sedimentos de alta mar.
Diamantes de impactos de asteroides: Se han encontrado diamantes en los cráteres de muchos impactos de asteroides y en sus alrededores. Un excelente ejemplo es el cráter Popigai, en el norte de Siberia (Rusia). La Tierra ha sido golpeada repetidamente por asteroides a lo largo de su historia. Estos asteroides golpean con tal fuerza que se producen presiones y temperaturas lo suficientemente altas como para formar diamantes. Si la roca objetivo contiene carbono, las condiciones necesarias para formar diamantes podrían darse en la zona de impacto. Estos tipos de diamantes son raros y no desempeñan un papel importante en la extracción comercial de diamantes.
3) Formación de diamantes en lugares 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 10 kilómetros de ancho choca contra la Tierra, puede viajar a una velocidad de entre 9 y 12 millas por segundo (entre 15 y 20 kilómetros por segundo). Tras el impacto, este objeto de hipervelocidad produciría una explosión de energía equivalente a la de muchas armas nucleares y temperaturas más calientes 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 apoyada por el descubrimiento de pequeños diamantes alrededor de varios lugares de impacto de asteroides. Véase la localización 3 en el diagrama de la parte superior de la página.
En el cráter del meteorito, en Arizona, se han encontrado diamantes diminutos y submilimétricos. Se han encontrado diamantes industriales policristalinos de hasta 13 milímetros en el cráter Popigai, en el norte de Siberia, Rusia. [7]
¿Hay carbón? El carbón podría estar presente en la zona objetivo de estos impactos y podría servir como fuente de carbono de los diamantes. Las calizas, los mármoles, las dolomitas y otras rocas que contienen carbono son fuentes de carbono más probables que el carbón.
Diamantes extraterrestres: Se han descubierto diamantes en algunos meteoritos. Se cree que estos diamantes se han formado en el espacio como respuesta a impactos de asteroides u otros eventos severos.
4) Formación en el espacio
Investigadores de la NASA han detectado un gran número de nanodiamantes en algunos meteoritos. (Los nanodiamantes son diamantes de unos pocos nanómetros -milmillonésimas partes de un metro- de diámetro). Alrededor del tres por ciento del carbono de estos meteoritos está contenido en forma de nanodiamantes. Estos diamantes son demasiado pequeños para ser utilizados como gemas o abrasivos industriales; sin embargo, son una fuente de material diamantino [6]. Véase la localización 4 en el diagrama de la parte superior de la página.
Los investigadores del Smithsonian también encontraron un gran número de diamantes diminutos cuando cortaron una muestra del meteorito Allen Hills [7]. Se cree que estos diamantes en los meteoritos se han formado en el espacio a través de colisiones de alta velocidad, de forma similar a como se forman los diamantes en la Tierra en los lugares de impacto.
¿Está implicado el carbón? El carbón no está implicado en la creación de estos diamantes. La fuente de carbono proviene de un cuerpo distinto a 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 yacimientos 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 unos 542 millones de años). En cambio, las primeras plantas terrestres no aparecieron en la Tierra hasta hace unos 450 millones de años, es decir, 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 que las plantas terrestres más antiguas son más jóvenes que casi todos los diamantes que se han datado, es fácil concluir que el carbón no desempeñó 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 fueron capaces de 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 su uso como gránulos abrasivos en brocas, herramientas de corte y muelas. Pronto se fabricaron diamantes más grandes cultivados en laboratorio para utilizarlos como cojinetes resistentes al desgaste, disipadores de calor para procesadores informáticos y ventanas de alta temperatura.
En la actualidad, casi todos los diamantes utilizados en los procesos industriales son diamantes creados en laboratorio. Además, se fabrican en calidades lo suficientemente altas como para obtener grados incoloros y muy poco incluidos de los laboratorios de clasificación de diamantes. Se fabrican en un espectro de colores añadiendo nitrógeno (amarillo) o boro (azul) al entorno de formación del diamante. Los colores verde, rosa, naranja y otros son posibles con procesos de tratamiento posteriores al crecimiento. Los diamantes creados en laboratorio se fabrican en Estados Unidos y otros países. China es el principal país productor de diamantes creados en laboratorio.
Todos los diamantes cultivados en laboratorio se fabrican con equipos que consumen una enorme cantidad de electricidad, necesaria para crear las condiciones de temperatura y presión necesarias para el crecimiento de los diamantes. Es probable que parte de esa electricidad se genere a partir de la quema de carbón. Estos podrían ser los mejores ejemplos de diamantes fabricados con carbón.
