Zaznacz stronę

Diament

Od starożytności zaliczany do najcenniejszych kamieni szlachetnych, diament zawsze przykuwał uwagę swoimi nieprzeciętnymi cechami. Jest najtwardszym minerałem (stopień 10 w skali Mohsa), nie rozpuszcza się w kwasach ani zasadach, ale jednocześnie ulega spaleniu do czystego dwutlenku węgla, a przy podgrzewaniu bez dostępu tlenu staje się grafitem.

Te nietypowe cechy wynikają z faktu, że diament jest zbudowany wyłącznie z pierwiastkowego węgla. Inne pierwiastki i związki chemiczne pojawiają się jedynie w postaci wrostków w kryształach. Wrostki w diamentach są zresztą dość częste. Najczęściej są nimi drobne kryształki innych diamentów, cyrkonów, rutylu, grafitu, magnetytu, ilmenitu. Wrostki powstają razem z diamentem lub mogą pojawić się w nim później, skupiając się wzdłuż pęknięć i szczelinek wewnątrz kryształu.

Diament w kimberlicie - © Kacpura - Fotolia.com.

Diament w kimberlicie – © Kacpura – Fotolia.com.

Cechy diamentu

Twardość diamentu jest o wiele większa niż można to sobie wyobrazić biorąc pod uwagę stopień w skali Mohsa. Ta skala twardości nie jest liniowa, to znaczy diament (stopień 10) nie jest 50% twardszy od kwarcu (stopień 7), ale w rzeczywistości ponad tysiąc razy!

Ta cecha ma duże znaczenie w jubilerstwie. Ozdoby zawierające oszlifowane diamenty – czyli tak zwane brylanty – nie starzeją się. Kamień nie zaokrągla się ani nie traci swojego charakterystycznego, ognistego połysku.

Kryształy diamentu mogą być bezbarwne lub zabarwione na różne kolory. Niektóre są przezroczyste, inne – nie. Tylko te pierwsze mają znaczenie jubilerskie. Największą wartość mają kamienie, które są zarówno przezroczyste, jak i bezbarwne lub z delikatnym odcieniem niebieskawym. Okazy zabarwione w szczególnie oryginalny lub intensywny sposób (tak zwane „diamenty fantazyjne”) również mogą uzyskiwać wysokie ceny. W przypadku diamentów zbliżonych do bezbarwnych nawet bardzo subtelne różnice odcieni mają ogromne znaczenie dla oceny kamienia: to dlatego trzeba je oglądać w określonych przez specjalistów warunkach oświetlenia, korzystając z wzorca barw lub zestawu okazów porównawczych.

Czysty diament jest bezbarwny, ale kryształy tego minerału mają najczęściej przynajmniej lekko żółtawy odcień. Dość często spotykane są też odmiany szare, brunatne, czarne oraz zielone – dwie ostatnie są charakterystyczne dla okazów południowoamerykańskich. Zabarwienie ma związek z obecnością wrostków, nieprawidłowościami w sieci krystalicznej, a także pojawieniem się w niej tlenków żelaza i tytanu. Wrostki rutylu i hematytu są przykładowo odpowiedzialne za barwę brunatną.

Cechy optyczne diamentu wyróżniają go na tle innych minerałów. Ma on wysoki współczynnik załamania światła, a ponadto rozszczepia białe światło na części składowe (czyli wykazuje silną dyspersję). Po oszlifowaniu daje to bardzo silny połysk, nazywany ogniem, który w mineralogii nosi nazwę połysku diamentowego. Rozszczepienie światła powoduje też świetlisty poblask wokół brylantu, wywołany grą barw odbitych promieni świetlnych. Diamenty wykazują również fotoluminescencję, czyli zjawisko emitowania pochłoniętej energii świetlnej, przede wszystkim w postaci światła niebieskiego, żółtego oraz zielonego.

Choć diamenty są twarde (czyli bardzo trudne do zarysowania), to są też kruche. Kryształy tego minerału mogą się rozpaść nawet na skutek niezbyt mocnego uderzenia. Nie jest trudne całkowite zniszczenie kryształu poprzez rozbicie go na drobniutki proszek. Diament wykazuje łupliwość: powierzchnię pęknięcia kryształu są zatem płaskie, najczęściej równoległe do ścian ośmiościanu.

Diament.

Diamenty – takie, jak widoczny na zdjęciu – mogą zostać wykorzystane do badania obiegu materii wewnątrz Ziemi (fot. Rob Lavinsky).

Diament tworzy kryształy o pokroju izometrycznym. Oznacza to, że ich trzy główne osie są zbliżonej długości. Najczęściej spotykane są ośmiościany, rzadziej 12-ściany oraz sześciany. Dwa pojedyncze kryształy mogą być zrośnięte – tworzą one wtedy tak zwane zbliźniaczenie. Oprócz zwykłych bliźniaków znane są też bliźniaki wielokrotne, czyli zrosty wielu kryształów. Bardzo często diamenty tworzą również zbite, drobnokrystaliczne skupienia. Nie przydają się one w jubilerstwie, ale – ze względu na swoją twardość – mają duże znaczenie przemysłowe.

Kryształy stosowane w przemyśle znane są między innymi z Brazylii. Tamtejsze szare i czarne diamenty – tak zwane karbonado – tworzą skupienia ziarniste o różnej wielkości i najczęściej owalnym kształcie. Znane są też nieregularne i promieniste zrosty drobnych, nieprzezroczystych kryształków. Najdrobniejsze i najmniej atrakcyjne skupienia diamentów mogą zostać wykorzystane jako proszki ścierne, choć w tej roli są one zastępowane okazami syntetycznymi. Kryształy przemysłowe są stosowane także do wyrobu koronek wiertniczych, narzędzi do oznaczania twardości, tarcz do pił.

O wartości diamentu stanowi również trudność w znalezieniu substancji, które mogłyby go imitować. Wśród minerałów podobne cechy optyczne wykazuje cyrkon, jednak od diamentu odróżnia do wyraźnie dwójłomność – zdolność do podwójnego załamywania światła. Również syntetyczne substancje zbliżone do diamentu (na przykład cyrkonię) można stosunkowo łatwo odróżnić od naturalnych okazów.

Diament jest doskonałym przykładem wpływu sieci krystalicznej na cechy minerału. Tak jak grafit zbudowany jest on z pierwiastkowego węgla. Układ atomów w sieci krystalicznej jest jednak inny w obu przypadkach, co powoduje, że diament jest bardzo twardym minerałem, niemożliwymi do starcia nawet najtwardszą stalą, podczas gdy grafit – maksymalnie miękkim, ścierającym się nawet na papierze.

Nazwę „diament” nadaje się niekiedy innym minerałom. Przykładowo, drobne i krótkie, silnie połyskujące kryształy kwarcu (kryształu górskiego) znajdowane w skałach osadowych okruchowych Karpat (tak zwanym fliszu karpackim) noszą miano diamentów marmaroskich.

Słynne diamenty

Niektóre diamenty otrzymały własne nazwy i stały się powszechnie znane. Dotyczy to między innymi:

  • indyjskiego diamentu Koh-i-Noor (brylant o wadze 109 karatów – jeden karat to 0,2 grama),
  • diamentu Regent (140 karatów, odznacza się fantastycznie wykonanym szlifem),
  • brazylijskiego diamentu Prezydent Vargas (wykonano z niego prawie 30 brylantów),
  • Jonker (RPA, bardzo czysty diament, z którego wykonano kilkanaście brylantów, w tym największy o wadze ponad 140 karatów),
  • Jubilee (RPA, 245 karatów po oszlifowaniu),
  • brylantu Hope’a (tylko 44 karatów, ale za to jest to diament zabarwiony na niebiesko).

Wśród największych diamentów królują Cullinan (RPA, w stanie surowym ważył 3106 karatów, po oszlifowaniu uzyskano z niego ponad sto brylantów o łącznej masie ponad tysiąca karatów; największy Cullinan I ma 530 karatów), a także Excelsior (również RPA, w stanie surowym 995 karatów, po oszlifowaniu dał 11 brylantów, w tym największy o masie blisko 70 karatów).

Diament Cullinan - największy diament świata w stanie surowym, przed obróbką.

Diament Cullinan – największy diament świata w stanie surowym, przed obróbką. Fot. Asscher., J., 1908. The Cullinan.

 

Brylanty Cullinan III oraz IV.

Brylanty Cullinan III oraz IV. Fot. Asscher., J., 1908. The Cullinan.

Jak powstają diamenty?

Diamenty znane są ze stosunkowo rzadkich skał nazywanych kimberlitami oraz perydotytami. Składają się one głównie z minerałów z grupy oliwinów. Charakterystycznym składnikiem kimberlitów są ponadto granaty. Szczególnie ciekawy jest sposób występowania skał kimberlitowych. Tworzą one kominy w obrębie starszych skał. Kominami tymi prawdopodobnie wydobywał się na powierzchnię Ziemi – tak jak typowymi kominami wulkanicznymi – gorący stop skalny (czyli magma), ubogi w dwutlenek krzemu, ale wzbogacony w węgiel.

Kominy kimberlitowe znajdują się na terenie bardzo starych tarcz kontynentalnych, zbudowanych ze skał liczących sobie zazwyczaj ponad dwa miliardy lat. Takich skał nie ma na terenie Polski – nie tylko nie pojawiają się one na powierzchni, ale są też niezwykle rzadkie na głębokościach do co najmniej dwóch kilometrów. To dlatego na terenie naszego kraju nie ma złóż diamentów. Minerał ten stanowi zresztą dużą rzadkość na terenie całej Europy, będącej stosunkowo młodym kontynentem.

Duże ciśnienia generowane podczas przeciskania się magmy kimberlitowej przez kominy w sztywnych, starych skałach kontynentalnych pozwalają na wykrystalizowanie węgla w postaci diamentów. Ciśnienia te muszą wynosić wiele atmosfer i są osiągalne tylko na głębokościach rzędu 100-300 kilometrów. Większość intruzji magmowych powstaje jednak o wiele płycej – to także dlatego diamenty są tak rzadkie. Temperatury, w których krystalizuje ten minerał, przekraczają tysiąc stopni Celsjusza.

Skały powstające w kominach kimberlitowych (czyli kimberlity) są zresztą ogólnie twarde i trudne w rozkruszeniu. Eksploatacja cennych minerałów długo wymagała uprzedniego składowania wydobytego urobku na hałdach: dopiero po jego wstępnym zwietrzeniu na skutek działania czynników atmosferycznych wyodrębnienie diamentów stawało się możliwe.

W kominie kimberlitowym eksploatowana jest znajdująca się w jego górnej części gliniasta skała określana mianem „żółtej ziemi” (yellow ground), będąca produktem wietrzenia kimberlitu, a także położona poniżej „ziemia niebieska” (blue ground), czyli świeża skała kimberlitowa. Po eksploatacji najsłynniejszego komina kimberlitowego Kimberley w RPA pozostało wyrobisko o średnicy do 460 metrów i głębokości ponad kilometra! Przed zamknięciem w 1914 roku wydobyto w tej kopalni prawie trzy tony diamentów.

Skąd pochodzą diamenty?

Diamenty wydobywane są z kominów kimberlitowych przede wszystkim na terenie południowej i centralnej Afryki, a także na Syberii. Spośród innych miejsc występowania diamentów szczególną pozycję zajmuje Brazylia, gdzie eksploatowana jest ich czarna odmiana, nosząca nazwę karbonado (carbonado). Ich pierwsze znalezisko (ze stanu Bahia) pochodzi z 1843 roku.

Wiele diamentów pochodzi również z Indii. Do XVIII wieku diamenty pozyskiwano zresztą wyłącznie w Indiach i na Borneo. Przed odkryciem złóż brazylijskich (w 1725 roku w stanie Minas Gerais) uważano, że są to jedyne na świecie miejsca występowania tego minerału. Najbardziej obfite złoża z RPA i Rosji zlokalizowano jeszcze później. W Republice Południowej Afryki pierwsze diamenty pozyskano w 1867 roku – ten kraj był najważniejszym producentem diamentów aż do 1970 roku. Inne stanowiska występowania diamentów znane są z Australii, Kanady oraz Stanów Zjednoczonych.

Najlepsze południowoafrykańskie złoża diamentów zaczęto rozpoznawać w końcu lat 60-tych XIX wieku, a więc stosunkowo niedawno. Pierwsza kopalnia powstała na terenie RPA w 1872 roku. Później odkryto złoża namibijskie, a także na terenie dzisiejszych DR Konga i Angoli (w roku 1910). W ciągu kilkudziesięciu lat obszar ten stał się głównym dostawcą diamentów, wyprzedzając razem nawet RPA. W dwudziestoleciu międzywojennym odkryto złoża położone jeszcze dalej na północ, w Ghanie i Sierra Leone.

Diamenty indyjskie były z kolei znane w starożytności. W 1725 roku odkryto diamenty brazylijskie. Najpóźniej rozpoznane zostały natomiast złoża syberyjskie: choć diamenty pochodzące stamtąd znane były już w końcu XIX wieku, to ich eksploatacja zaczęła się na dużą skalę w drugiej połowie XX wieku.

Obecnie największym producentem diamentów na świecie jest Australia (kopalnie Argyle i Merlin). Poza tym diamenty są też pozyskiwane w wielu krajach afrykańskich (poza Namibią i RPA), w tym w Angoli, Botswanie, Gwinei i Sierra Leone. Spore wydobycie odnotowują także Chiny i Rosja.

Zanim rozpoznano sposób występowania diamentów w kominach kimberlitowych (dopiero w 1871 roku!), czyli w ich złożach pierwotnych (w skale, w której diamenty wykrystalizowały), pozyskiwano je wyłącznie ze złóż wtórnych, aluwialnych – czyli z osadów rzecznych wzbogaconych w minerały pochodzące z niszczenia skał kimberlitowych. Złoża aluwialne znane są zwłaszcza z terenu Brazylii. Mniej istotne są złoża wtórne w osadach morskich – największe z nich znajdują się na terenie Namibii (zostały odkryte w 1908 roku). Złoża aluwialne położone są zarówno w dolinach współczesnych rzek, jak i osadach rzek kopalnych, czyli płynących w przeszłości, niekiedy bardzo odległej. Warunkiem jest, by rzeki te przepływały przez obszary, w których na powierzchni pojawiają się kimberlity.