Print this pageEmail this pageDecrease font sizeReset font sizeIncrease font size

Η γέννηση των διαμαντιών



Ας πάρουμε τα πράγματα με τη σειρά. Πώς δηλαδή εμφανίζονται τα διαμάντια στην επιφάνεια της γης και πώς και πού τα βρίσκει ο άνθρωπος.

Στην αρχή της ιστορίας ο άνθρωπος δεν μπορούσε να καταλάβει πώς φτάνουν τα διαμάντια στην επιφάνεια της γης. Γι' αυτό, όπως είδαμε και στην ενότητα «μυθολογικά στοιχεία», πίστευαν ότι έπεφταν από τα αστέρια ή ότι τα δημιουργούσαν οι θεοί.

Λίγο αργότερα διαπίστωσαν ότι τα ποτάμια συσσώρευαν τα διαμάντια σε συγκεκριμένες τοποθεσίες. Όμως ακόμα δεν γνώριζαν την πρωτογενή πηγή τους, από πού δηλαδή ξεκινάνε. Πρίν από λίγους μόνο αιώνες ανακάλυψαν το μητρικό πέτρωμα που φέρει τα διαμάντια στη μάζα του, και από το οποίο ξεκινά η διασπορά τους στην επιφάνεια της γης. Δηλαδή, με την επιφανειακή διάβρωση του αναγλύφου της γης μέσω των ποταμιών και των χειμάρρων, τα διαμάντια μπορούν να ταξιδέψουν πολλά χιλιόμετρα μακριά από την πηγή τους, στις κοίτες των ποταμιών, στα δέλτα, στα παράλια και σε πεδιάδες, εκεί όπου αρχικά τα έβρισκε (αλουβιακές αποθέσεις).

Το πέτρωμα αυτό ονομάστηκε κιμπερλίτης από την περιοχή Kimberley της Νότιας Αφρικής. Στη συνέχεια όταν αναπτύχθηκε η επιστήμη της γεωλογίας και ο κλάδος της πετρολογίας, ανακαλύφθηκε πως τα διαμάντια εμφανίζονται στη μάζα συγκεκριμένων πυριγενών πετρωμάτων που οι πετρολόγοι τα ονομάζουν λαμπροφύρες. Οι λαμπροφύρες είναι σπάνια υπερμαφικά πετρώματα (δηλαδή συνίστανται από ορυκτά που είναι σιδηρομαγνησιούχα και έχουν μεγάλη πυκνότητα) και ασυνήθιστα πλούσια σε κάλιο. Ο κιμπερλίτης είναι ένα τέτοιο λαμπροφυρικό πέτρωμα, που συνήθως φέρει διαμάντια. Δεν παρουσιάζουν όμως όλοι οι κιμπερλίτες αδαμαντοφορία, ενώ έχει παρατηρηθεί ότι κι άλλα είδη λαμπροφυριτών είναι αδαμαντοφόρα - αυτά ονομάζονται λαμπροΐτες.












Κρύσταλλος διαμαντιού μέσα σε κιμπερλιτικό πέτρωμα.

Ας δούμε τι είδους πετρώματα είναι οι λαμπροφύρες. Τα πετρώματα χωρίζονται σε τρεις μεγάλες κατηγορίες: τα ιζηματογενή, τα πυριγενή και τα μεταμορφωμένα. Τα ιζηματογενή πετρώματα χρειάζονται το υγρό στοιχείο για να δημιουργηθούν. Σχηματίζονται μέσα από φυσικοχημικές διεργασίες στις θάλασσες, στους ωκεανούς και στις λίμνες. Τα πυριγενή, όπως προδίδει και το όνομά τους, χρειάζονται το πυρ. Δηλαδή σχηματίζονται είτε από τη λάβα των ηφαιστείων (ηφαιστειακά) είτε στο εσωτερικό της από το μάγμα (=το ρευστό υλικό υψηλής θερμοκρασίας που προέρχεται από τη μερική τήξη των πετρωμάτων του εσωτερικού του γης) αυτά ονομάζονται πλουτώνια. Και τέλος τα μεταμορφωμένα πετρώματα δημιουργούνται από τα πετρώματα των δύο προηγούμενων κατηγοριών. Το κάθε πέτρωμα έχει συγκεκριμένες συνθήκες πιέσεων και θερμοκρασιών που παραμένουν σταθερές. Εάν αυτές μεταβληθούν για κάποιο λόγο, τότε αλλάζει η δομή του και η ορυκτολογική του σύσταση. Αυτές οι αλλαγές ονομάζονται μεταμόρφωση των πετρωμάτων.

Τα λαμπροφυρικά πετρώματα είναι πυριγενή πετρώματα και κατά κάποιον τρόπο θα λέγαμε ότι είναι και πλουτώνια και ηφαιστειακά. Συνήθως εμφανίζονται στην επιφάνεια της γης με τα λεγόμενα διατρήματα. Τα διατρήματα μοιάζουν με ηφαιστειακούς σωλήνες πολύ μεγάλου βάθους και κατά κανόνα καταλήγουν σε φλέβες (σχήμα 1). Η προέλευση των πλούσιων σε κάλιο (K) μαγμάτων είναι προβληματική και ακόμα δεν έχει διευκρινιστεί πλήρως ο τρόπος και οι συνθήκες γέννησής τους. Έχουν γίνει πολυάριθμες υποθέσεις, πολύ περισσότερες από όσες για οποιοδήποτε άλλο μαγματικό πέτρωμα. Οι περισσότερες έρευνες συμφωνούν ότι προέρχονται από τη μερική τήξη ενός ασυνήθιστα πλούσιου σε K μανδυακού υλικού, ενώ σίγουρα υπάρχει και «μόλυνσή» τους από υλικά της λιθόσφαιρας (μπορείτε να ανατρέξετε στα σχήματα της ενότητας «Διαμάντι και επιστήμη»). Σε αυτό το σημείο οι ερευνητές επιστήμονες έχουν μεγάλο προβληματισμό διότι, εκτός των κιμβερλιτών που όλοι συμφωνούν ότι έχουν καθαρά μανδυακή προέλευση, τα υπόλοιπα πλούσια σε K λαμπροφυρικά πετρώματα, πρέπει να έχουν λιγότερο ή περισσότερο ρυπανθεί με υλικό του φλοιού, όπως αποδεικνύεται από την ισοτοπική τους μελέτη. Όμως μόλυνση από τον στερεό φλοιό θα έπρεπε να οδηγεί και σε υψηλό ποσοστό πυριτίου (Si) και αργιλίου (Al) καθώς και σε πτωχό σίδηρο (Fe) και μαγνήσιο (Mg). Εδώ συμβαίνει το ακριβώς αντίθετο, τα πλούσια σε K μαφικά πετρώματα όπως είναι οι λαμπροφύρες, είναι φτωχά σε Si και Al και πλούσια σε Fe και Mg. Επομένως τα αρχικά μάγματα που γεννούν τα πλούσια σε K πετρώματα που μεταφέρουν τα διαμάντια στην επιφάνεια, προέρχονται από πλούσιες σε κάλιο (K) μανδυακές εστίες, ενώ σίγουρα στην εξέλιξή τους έχουν υποβληθεί σε κάποιους μηχανισμούς ρύπανσης.

Από όσα αναφέραμε ως τώρα, βλέπουμε πως το διαμάντι συνεχίζει να αποτελεί ιδιαίτερη περίπτωση. Στην ορυκτολογική του περιγραφή διαπιστώσαμε πόσο ξεχωριστή κρυσταλλοχημική δομή έχει, ενώ η γέννησή του αποτελεί άλυτο μυστήριο ακόμα και τώρα που υπάρχει τόση πρόοδος και υψηλή τεχνολογία.

Οι κιμπερλίτες και οι λαμπροΐτες, τα πετρώματα στα οποία απαντούν τα διαμάντια, ενώ είναι πλουτώνιας προέλευσης, εμφανίζονται στην επιφάνεια με ηφαιστειακές διαδικασίες. Δηλαδή έχουν διεισδύσει στον στερεό φλοιό της γης με μεγάλη ταχύτητα όπως αποδεικνύεται. Η λάβα και το μάγμα προκαλούν αλλοίωση στα γειτονικά πετρώματα με τα οποία έρχονται σε επαφή, διότι και η λάβα και το μάγμα έχουν υψηλές θερμοκρασίες που ψήνουν τα γύρω πετρώματα. Αυτό το ψήσιμο ονομάζεται μεταμόρφωση επαφής, η οποία όμως δεν παρατηρείται στα πετρώματα όπου έχουν διεισδύσει οι κιμπερλίτες και οι λαμπροΐτες. Αυτό δηλώνει υψηλή ταχύτητα ανόδου και μη ρευστή κατάσταση. Δηλαδή ο κιμπερλίτης δεν εκχύνεται σε ρευστή κατάσταση όπως τα ηφαίστεια ή οι γρανίτες, αλλά πρέπει να επικρατεί ημιστερεή κατάσταση με θερμά αέρια υψηλών ταχυτήτων που ανεβάζουν τα είδη αυτών των πετρωμάτων στην επιφάνεια.

Για να γίνει αυτό πιο κατανοητό, θα αναφέρουμε ένα απλοϊκό μοντέλο ανόδου, σύμφωνα με το μοντέλο στο οποίο έχουν καταλήξει οι περισσότεροι ερευνητές, που και οι ίδιοι δεν είναι σίγουροι ότι είναι 100% σωστό.

Τα κιμπερλιτικά και λαμπροϊκά μάγματα περιέχουν πολλά πτητικά συστατικά, κυρίως διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Τα πτητικά συστατικά, λόγω των τεραστίων πιέσεων που επικρατούν σε αυτά τα βάθη (μέσο όρο 180 km), είναι διαλυμένα μέσα στο μάγμα. Το είδος αυτού του μάγματος ξεκινά την άνοδό του με υψηλή ταχύτητα, όπως παραδείγματος χάριν η οδοντόπαστα βγαίνει από το σωληνάριο. Το ημίρρευστο αυτό μάγμα δημιουργεί εκρηξιγενείς ρωγμές στον στερεό φλοιό, καθώς διεισδύει διαστέλλοντας και ρηγματώνοντας τη λιθόσφαιρα. Σε κάποιο σημείο κι όταν η άνοδος έχει προχωρήσει αρκετά, η πίεση που ασκείται από πάνω στο μάγμα γίνεται μικρότερη από την πίεση της ροής του. Τότε τα διαλυμένα πτητικά συστατικά του διαχωρίζονται διαστελλόμενα από το μάγμα, και αυτό οδηγεί σε μεγαλύτερη ρευστότητα και αύξηση του όγκου, με αποτέλεσμα να συμβαίνουν εκρηκτικά φαινόμενα στο μάγμα και στα πτητικά συστατικά που πλέον είναι ξεχωριστό σώμα, ενώ ακόμα βρίσκονται στο εσωτερικό της γης. Αυτό δημιουργεί επιπλέον σπασίματα στο φλοιό. Φανταστείτε σαν ένα ανάλογο φαινόμενο το να ανοίγουμε ένα ζεστό μπουκάλι σαμπάνιας. Από αυτό το σημείο και μετά η άνοδος, λόγω των αερίων που αποδεσμεύτηκαν από το μάγμα, έχει εξαιρετικά μεγάλη ταχύτητα και οδηγεί αυτό το συνονθύλευμα στην επιφάνεια σε σχεδόν στερεή κατάσταση. Αυτό δύναται να επαναληφθεί αρκετές φορές μέχρι την τελική έξοδο του κιμπερλίτη ή των υπολοίπων λαμπροφυρικών πετρωμάτων. Τώρα το χρονικό διάστημα μεταξύ των επαναλαμβανόμενων εσωτερικών εκρήξεων δεν είναι γνωστό, και πιθανολογείται από μέρες έως και αρκετές εκατοντάδες ή και χιλιάδες χρόνια.

Ένα άλλο κοινό γνώρισμα των μανδυακών αυτών πετρωμάτων που μεταφέρουν τα διαμάντια στην επιφάνεια, είναι ότι εμφανίζονται σε συγκεκριμένες γεωτεκτονικές ζώνες και ιδίως στο εσωτερικό των μεγάλων ηπειρωτικών μαζών, όπως είναι η Αφρική, η Αυστραλία, η Ινδία, η Σιβηρία κ.ά. Αυτό πιθανότατα εξηγείται από το γεγονός ότι το διαμάντι είναι το χαμηλών θερμοκρασιών αλλά υψηλών πιέσεων πολύμορφο του άνθρακα. Κάτω από τις ηπείρους το πάχος του φλοιού είναι μεγάλο δημιουργούνται και μεγάλες πιέσεις, ενώ η λιθόσφαιρα στα σημεία αυτά δεν έχει μεγάλη θερμοκρασία όπως στον ωκεανικό φλοιό, επομένως ο μανδύας κάτω από τις μεγάλες ηπείρους είναι το ιδανικό μέρος για να κρυσταλλωθούν τα διαμάντια (σχήμα 2).



Σχήμα 2. Το σκιασμένο τμήμα κάτω από την ήπειρο αντιστοιχεί σε μανδύα χαμηλότερης θερμοκρασίας, που ευνοεί τη γέννηση των διαμαντιών. Μέσα σε αυτή τη ζώνη χαμηλότερης θερμοκρασίας έχουμε και τη ζώνη εξόδου των κιμπερλιτών.



Τώρα τίθεται ένα μεγάλο ερώτημα, πώς και από πού βρίσκεται ελεύθερος άνθρακας σε αυτά τα βάθη. Υπάρχουν κι εδώ διάφορες θεωρίες, όπως ότι η μερική τήξη του μανδύα, δηλαδή η τήξη συγκεκριμένων ορυκτών τα οποία είναι ανθρακικά και περιέχουν την ανθρακική ρίζα στην χημική τους σύσταση (CO3-2), απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα (CO2), και στη συνέχεια μέσω θερμοδυναμικών διεργασιών προκύπτει ελεύθερος άνθρακας. Πρόκειται για πολύ εξειδικευμένες πληροφορίες και, όταν θα βρούμε πηγή αξιόπιστη και απλοποιημένη, θα σας ενημερώσουμε για ό,τι καινούργιο.

Όμως μη νομίζετε ότι η γένεση του διαμαντιού τελείωσε εδώ. Μόλις οι εξειδικευμένοι πετρολόγοι ερεύνησαν και έφτασαν σε ένα συμπέρασμα για τα καλιούχα πετρώματα μανδυακής προέλευσης, που στη μάζα τους ταξιδεύουν τα διαμάντια μέχρι την επιφάνεια, έκαναν μια διαπίστωση που τους ανάγκασε να ξεκινήσουν την έρευνα από την αρχή.

Πριν αναφέρουμε ποια είναι η ανακάλυψη αυτή, πρέπει πρώτα να σας πληροφορήσουμε για κάτι άλλο. Οι κιμπερλίτες είναι ένα χαοτικό πέτρωμα, μέσα στη μάζα του οποίου, ένα μεγάλο ποσοστό δεν είναι το κυρίως πέτρωμα που προέκυψε από το μάγμα που ανήλθε από τον μανδύα. Δηλαδή, καθώς το μάγμα με τα αέρια που περιγράψαμε πιο πάνω, ανεβαίνει και διαρρηγνύει τη λιθόσφαιρα, παρασύρει στο πέρασμά του πάρα πολλά τεμάχια από τα πετρώματα που συναντά στην άνοδό του. Δηλαδή, ο κιμπερλίτης και όλα τα λαμπροφυρικά πετρώματα περιέχουν κι άλλα πετρώματα, από τον μανδύα αλλά και από τα στρώματα της λιθόσφαιρας. Αυτό τα κάνει τρομερά δύσκολα στην μελέτη τους, όμως μας προσφέρουν τεράστια ποσότητα πληροφοριών, διότι μας φέρνουν στην επιφάνεια δείγματα από το εσωτερικό της γης που ποτέ δεν θα βλέπαμε. Η γεωλογία έχει αποκομίσει πολλά οφέλη από τη μελέτη των ορυκτών αυτών πετρωμάτων (δες ενότητα «Διαμάντι και επιστήμη»).

Εφόσον αναφέραμε κι αυτή την ιδιαιτερότητα των αδαμαντοφόρων πετρωμάτων, προχωράμε. Με την πάροδο του χρόνου κι όταν η μελέτη σπάνιων πετρωμάτων εμπλουτίστηκε, έφτασαν μηνύματα από όλον τον κόσμο, για μια καινούργια διαπίστωση. Τα διαμάντια δεν ήταν συστατικά των κιμπερλιτών ή των άλλων λαμπροφυρικών πετρωμάτων, αλλά ορυκτά συστατικά των ξενολίθων τους. Δηλαδή τα διαμάντια ανήκαν σε αυτά τα παρασυρμένα κατά την άνοδο πετρώματα που συναντούσε στο διάβα του το κιμπερλιτικό μάγμα. Εφόσον αυτό το γεγονός έγινε αποδεκτό από την επιστημονική κοινότητα, ήλθε και μια πιο εξειδικευμένη πληροφορία. Αναλυτικότερες μελέτες απέδειξαν ότι μόνο σε δύο συγκεκριμένα είδη πετρωμάτων, από τα πολλά που κουβαλάνε οι κιμπερλίτες απαντούν τα διαμάντια. Τα πετρώματα αυτά είναι οι χαρτσβουργίτες και οι εκλογίτες.

Οι χαρτσβουργίτες (που πήραν το όνομα τους από τα όρη Χαρτς της Γερμανίας) είναι κι αυτοί υπερμαφικά πλουτώνια πυριγενή πετρώματα που δομούν κάποια μεγάλα τμήματα του μανδύα. Υπό φυσιολογικές συνθήκες τέτοια πετρώματα δεν θα έβλεπαν ποτέ το φως της επιφανείας. Μελέτες γύρω από τους χαρτσβουργίτες έχουν δείξει ότι προέρχονται από τη μερική τήξη του μανδύα, και πιο συγκεκριμένα από ό,τι απομένει μετά την τήξη των πετρωμάτων του μανδύα. Δηλαδή ο μανδύας αποτελείται από ένα άλλο υπερμαφικό πέτρωμα, τον λερζόλιθο. Ο λερζολιθικός μανδύας τήκεται μερικώς, αποχωρίζονται έτσι κάποιες ορυκτές φάσεις και οι εναπομείνασες δίνουν ένα καινούργιο πέτρωμα, τον χαρτσβουργίτη. Οι χαρτσβουργίτες αποτελούνται από γρανάτες, ολιβίνες και πυρόξενους. Όσοι από αυτούς περιέχουν και διαμάντια εμφανίζουν μια άλλη σύμπτωση, ο κυρίαρχος γρανάτης τους είναι το πυρωπό. Αυτή λοιπόν η μερική τήξη του λερζόλιθου έχει οπωσδήποτε κάποια σχέση με την απελευθέρωση άνθρακα για την κρυστάλλωση των διαμαντιών στον χαρτσβουργιτικό υπολειμματικό μανδύα.

Οι εκλογίτες είναι μεταμορφωμένα πετρώματα που προκύπτουν όταν εφαρμοστούν κυρίως υψηλές πιέσεις. Οι εκλογίτες λόγω της υψηλής τους πυκνότητας και της ελαστικότητάς τους, μας φανερώνουν ότι ανήκουν στα μανδυακά πετρώματα. Είναι σπάνια πετρώματα και τα βλέπουμε μόνο από τους κιμπερλίτες και ορισμένα ηφαιστειακά πετρώματα που έρχονται απευθείας από τον μανδύα. Η θέση τους τοποθετείται από τους γεωλόγους στο κατώτερο τμήμα της λιθόσφαιρας και φυσικά στον μανδύα της γης. Υπάρχουν δύο θεωρίες για τη δημιουργία των εκλογιτικών πετρωμάτων. Η πρώτη ότι πρόκειται για μεταμόρφωση υπαρχόντων πετρωμάτων της κατώτατης λιθόσφαιρας και του άνω μανδύα, αλλά και ότι ενδέχεται να έχουν προκύψει από μεταμόρφωση μανδυακού μάγματος μετά την κρυστάλλωσή του μέσα στα όρια του μανδύα. Υπάρχουν σοβαρές ενδείξεις ότι το 7% του μανδύα συνίσταται από εκλογιτικά πετρώματα.

Τα διαμάντια που προέρχονται από εκλογίτες έχουν διαφορές από τα διαμάντια των χαρτσβουργιτών. Έχουν διαφορετικά εγκλείσματα και διαφορετική ισοτοπική αναλογία, ενώ τα εκλογιτικά διαμάντια περιέχουν σαφώς μεγαλύτερες συγκεντρώσεις αζώτου στην κρυσταλλική τους δομή.

Ύστερα από όλη αυτή τη μικρή μελέτη γύρω από τη γέννηση και τη δημιουργία των διαμαντιών, καταλαβαίνουμε πόσο πολύ βοήθησε η έρευνα της καταγωγής του διαμαντιού την επιστήμη της γεωλογίας και της πετρολογίας, δίνοντας ώθηση στην κατανόηση του εσωτερικού του πλανήτης μας, αναλύοντας τα ορυκτά και τα εγκλείσματα αυτών των πετρωμάτων.

Βιβλιογραφία

The nature of diamonds - George E. Harlow
Igneous petrology - Anthony Hall (2η έκδοση)
Μαγματικά πετρώματα - Ανδρέας Κοκκινάκης