HOW IS A DIAMOND FORMED?
How is a diamond formed?
Diamond is an extremely coveted stone and its price increases over the years. Indeed, a precious gift of nature, natural diamonds are exhaustible resources that see their value increase. This pure carbon crystal has an exceptional composition due to its brilliance and hardness. There are different mechanisms for the formation of natural diamonds that explain the rarity of this most precious and oldest stone that the Earth has ever known.
The terrestrial formation of natural diamonds
Diamonds are highly sought-after natural elements. The most common way they are formed is deep below the Earth's surface from pure carbon, where it is present in a liquid state. The production time for diamonds is extremely long. In fact, the creation process occurs over millions (or even billions) of years. Diamonds are formed from carbon under extreme conditions. In fact, the production process requires a sufficient degree of pressure and heat to transform this carbon into a diamond. Once formed, diamonds gradually rise to the Earth's surface and are then extracted by humans in mines to be used to create precious jewelry. In order to reach the Earth's surface, volcanic eruptions, as the
arrive at the Earth's surface at an extremely fast speed.
In other words, the history of diamond formation begins more than three billion years ago at depths of 150 to 200 kilometers from the Earth's surface (what geologists call "the Earth's upper mantle"), within which an extremely high temperature of up to 1500 degrees prevails. In these extreme temperatures, pure carbon will create a diamond by crystallizing. This transparent mineral will rise to the surface of the Earth when the magma of a volcano melts to bring out these diamonds buried more than 150 kilometers below the Earth.
Diamonds have many specific characteristics that experts can observe using a microscope or magnifying glass.
How diamonds form in meteorites
If the formation of diamonds were not limited to their path traveled in the Earth's upper mantle, meteorites would have brought us samples of diamonds. Indeed, coming from the interstellar medium, some grains trapped inside meteorites would have reached us for 4.55 billion years thanks to the absence of chemical interactions with the grains. Thus, the diamonds were located inside the residual powder of the meteorite. Indeed, they were visible using a microscope: small crystals appeared but were not completely visible because they represented the size of fine particles.
Also, asteroid impacts allow the formation of diamonds. Indeed, when an asteroid of a large diameter hits the Earth, the power of the impact is so great that the pressures and temperatures generated during this shock are sufficient to form diamonds.
Diamond formation in subduction zones
Another way diamonds form is in subduction zones. Subduction is a geodynamic process during which a tectonic plate sinks under another plate of lower density (oceanic or continental) and thus sinks into the mantle. This phenomenon can sometimes give rise to volcanism behind the zone. Thus, high temperatures and pressures are recreated which represent favorable development conditions for a diamond because crystallization is favored in these elements.
The different types of deposits
This mineral, founded in great depths below the earth and in extreme conditions, arrives on Earth thanks to eruptions of volcanic rocks: kimberlites and lamproites. These rocks are rich in magnesium and have allowed the transport of diamonds and various materials from the mantle. These two volcanic rocks are therefore not the sources of diamonds but rather have ensured an "elevator" role to bring these diamonds back to the surface of the Earth. There are many and important diamond deposits throughout the world.
Today, it is clear that the world production of diamonds is mainly in Africa, where this resource is much more abundant than in the rest of the world. Indeed, approximately 60% of the world production of diamonds is located in Africa with important deposits such as the Democratic Republic of Congo, Botswana, South Africa, Angola or even Namibia. Other diamond producing countries are Russia but also Australia or Canada.
Due to their high value, diamonds sometimes pose a problem and fuel a conflict of illegitimate diamonds on the market (conflict diamonds). Thus, when purchasing a diamond, a certificate of authenticity is given to the buyer. This identity card of the stone is essential because it brings together all the technical and physical characteristics of your diamond in accordance with the Kimberley process.
Primary deposits
The first deposits were mainly kimberlites and lamproites. These deposits are mainly found in ancient continental areas. These "source rocks" are originally the host rocks of diamonds that allowed diamonds to rise to the surface of the earth. However, not all of these rocks contain diamonds. Indeed, the distribution of diamonds would not be homogeneous.
Mining rough diamonds is the most well-known and is not an easy task and requires a lot of time to dig deep into the earth. On average, to obtain one carat of diamond, it is necessary to extract ten tons of rock. Mining can be done in underground mines, at least one kilometer below the ground, or in open pits with the help of earthmoving equipment or explosives to extract a good quantity of diamonds.
Secondary and alluvial deposits
These deposits result from the erosion of rocks from primary deposits and the reconcentration of the released diamonds in rocks or in particular deposits. These secondary deposits contain minerals and are called "placers" and are diamondiferous rocks or deposits obtained by the erosion and alteration of primary deposits. In these deposits, diamonds are transported by rivers. Alluvial secondary deposits consist of treating river alluvium to find diamonds. This type of work is often carried out in Brazil in artisanal or industrial production but requires a large production of river water.
Underwater deposits
Finally, there are also diamond deposits in the seabed. Indeed, the best known are not located far from Africa and are buried in sediments. The diamonds were carried towards the Atlantic Ocean, not far from the mouth of the Orange River, on the banks of which are located many diamond mines. This deposit, which concerns the coastlines and the seabed, uses earthmoving equipment or explosives to fetch diamonds tens of meters under the sea.
Synthetic diamonds
If we have talked about the formation of natural diamonds, we can also talk about synthetic diamonds which have been integrated for several years, the global jewelry market. Natural diamonds come from volcanic phenomena on Earth while synthetic diamonds are produced in the laboratory in extreme conditions which also reflect what is happening on Earth and make it possible to respond to the problem of the depletion of natural resources. Indeed, synthetic diamonds are infinitely reproducible ( see how to recognize a diamond ).
There are two ways to produce diamonds in laboratories. First, the "HPHT" (High Pressure, High Temperature) method is the one that comes closest to the natural production method. Indeed, graphite (made of pure carbon) is subjected to high pressure and high heat to crystallize into a diamond.
The other method of diamond production is "chemical vapor deposition". In other words, this method produces defects with even fewer defects than those found by man in nature. A piece of diamond is placed in a depressurization chamber and then treated with natural gas and heated.
Synthetic diamonds are therefore the fruit of human inventiveness and have the same characteristics as natural diamonds, with the only difference being that they do not come from nature and cannot be exhausted because they can be reproduced indefinitely by man.
COMMENT SE FORME UN DIAMANT?
Le diamant est une pierre extrêmement convoitée et qui voit son prix augmenter au fil des années. En effet, précieux don de la nature, les diamants naturels sont des ressources épuisables qui voient leur valeur croître. Ce cristal de carbone pure dispose d’une composition exceptionnelle de par son éclat et sa dureté. Il existe différents mécanismes de formations des diamants naturels qui expliquent la rareté de cette pierre la plus précieuse et la plus ancienne que la Terre n’ait connu.
La formation terrestre du diamant naturel
Les diamants sont des éléments naturels très recherchés. Le mode de formation le plus courant s’effectue profondément sous la surface de la Terre à partir de carbone pur, là où il est présent à l’état liquide. Le temps de production des diamants est extrêmement long. En effet, le processus de création se produit sur des millions (voire des milliards d’années). Les diamants se forment à partir de carbone dans des conditions extrêmes. En effet, le processus de production nécessite un degré de pression et de chaleur suffisant pour transformer ce carbone en un diamant. Une fois formés, les diamants remontent progressivement à la surface de la Terre pour ensuite être extraits par les hommes dans des mines afin d’être utilisés pour la création de bijoux précieux. Pour pouvoir arriver à la surface de la Terre, les éruptions volcaniques car les
arrivent à la surface de la Terre à une vitesse extrêmement rapide.
Autrement dit, l’histoire de formation des diamants débute il y a plus de trois milliards d’années à des profondeurs comprises 150 et 200 kilomètres de la surface de la Terre (ce que les géologues appellent « le manteau supérieur de la Terre ») au sein duquel y règne une température extrêmement élevée allant jusqu’à 1500 degrés. Dans ces températures extrêmes, le carbone pur va créer un diamant en se cristallisant. Ce minéral transparent remontera à la surface de la terre lorsque le magma d’un volcan entrera en fusion pour faire ressortir ces diamants enfouis à plus de 150 kilomètres en dessous la Terre.
Les diamants disposent de nombreuses caractéristiques spécifiques que les experts peuvent observer grâce à un microscope ou une loupe grossissante.
La formation du diamant dans les zones de subduction
Un autre mode de formation des diamants se trouve dans les zones de subduction. La subduction est un processus géodynamique durant lequel une plaque tectonique s’enfonce sous une autre plaque de densité plus faible (océanique ou continentale) et s’enfonçant ainsi dans le manteau. Ce phénomène peut parfois donner lieu à un volcanisme de l’arrière de la zone. Ainsi, des températures et des pressions élevées sont recréées ce qui représente des conditions de développement propices pour un diamant car la cristallisation est favorisée dans ces éléments.
Le mode de formation du diamant dans les météorites
Si la formation des diamants ne se limiteraient pas uniquement à leur chemin parcouru dans le manteau supérieur de la Terre, des météorites nous auraient apporté des échantillons de diamants. En effet, venant du milieu interstellaire, certains grains piégés à l’intérieur des météorites seraient parvenus jusqu’à nous pendant 4,55 milliards d’années grâce à l’absence d’interactions chimiques avec les grains. Ainsi, les diamants se situaient à l’intérieur de la poudre résiduelle de la météorite. En effet, ils étaient visibles à l’aide d’un microscope : des petits cristaux apparaissaient mais n’étaient pour autant pas totalement visibles car ils représentaient la taille de fines particules.
Également, des impacts d’astéroïdes permettent la formation de diamants. En effet, lorsqu’un astéroïde d’un diamètre important frappe la Terre, la puissance de l’impact est tellement importante que les pressions et températures générées lors de ce choc suffisent pour former des diamants.
Les différents types de gisements
Ce minéral fondé dans de grandes profondeurs en dessous la terre et dans des conditions extrêmes arrive sur la terre grâce à des irruptions de roches volcaniques : les kimberlites et les lamproïtes. Ces roches sont riches en magnésium et ont permis de transporter les diamants et divers matériaux du manteau. Ces deux roches volcaniques ne sont donc pas les sources des diamants mais ont plutôt assuré un rôle « d’ascenseur » pour faire remonter ces diamants sur la surface de la Terre. Il existe de nombreux et importants gisements de diamants dans le monde entier.
Aujourd’hui, il est clair que la production mondiale de diamant se trouve principalement en Afrique, là ou cette ressource est bien plus abondante que dans le reste du monde. En effet, environ 60% de la production mondiale des diamants se situe en Afrique avec d’importants gisements tels que la République Démocratique du Congo, le Botswana, l’Afrique du Sud, l’Angola ou encore, la Namibie. Les autres pays producteurs de diamants sont la Russie mais également l’Australie ou le Canada.
De par leur valeur élevée, les diamants posent parfois problème et alimentent un conflit de diamant illégitimes sur le marché (les diamants de conflit). Ainsi, lors de l’achat d’un diamant, un certificat d’authenticité est remis à l’acheteur. Cette carte d’identité de la pierre est essentielle car elle regroupe toutes les caractéristiques techniques et physiques de votre diamant conformément au processus de Kimberley.
Les gisements primaires
Les premiers gisements furent essentiellement des kimberlites et des lamproïtes. Ces gisements se trouvent principalement dans les zones continentales anciennes. Ces « roches mères » sont originellement les roches hôtes du diamant qui ont permis aux diamants de s’élever à la surface de la terre. Pour autant, toutes ces roches ne possèdent pas de diamants. En effet, la répartition des diamants ne serait pas homogène.
L’extraction des diamants bruts dans les mines est la plus connue et n’est pas une tâche facile et nécessite beaucoup de temps pour creuser profondément dans la terre. En moyenne, pour obtenir un carat de diamant, il est nécessaire d’extraire dis tonnes de roches. L’extraction peut se faire dans des mines souterraines, d’au moins un kilomètre en dessous du sol, ou bien à ciel ouvert avec l’aide d’engins de terrassement ou d’explosifs pour extraire une bonne quantité de diamants.
Les gisements secondaires et alluvionnaires
Ces gisements résultent de l'érosion des roches des gisements primaires et de la reconcentration des diamants libérés dans des roches ou dans des dépôts particuliers. Ces gisements secondaires contiennent des minéraux et sont appelés « placers » et sont des roches ou des dépôts diamantifères obtenus par l’érosion et l’altération des gisements primaires. Dans ces gisements, les diamants sont transportés par des cours d’eau. Les gisements secondaires alluvionnaires consistent à traiter les alluvions fluviales pour trouver des diamants. Ce type de travail est souvent effectué au Brésil en production artisanale ou industrielle mais nécessitent une grosse production d’eau fluviale.
Les gisements sous-marins
Enfin, il existe également des gisements de diamants dans les fonds marins. En effet, les plus connus ne sont pas situés loin de l’Afrique et sont enfouis dans des sédiments. Les diamants ont été charriés vers l’océan Atlantique, non loin de l’embouchure du fleuve Orange, au bord duquel, siègent de nombreuses mines de diamants. Ce gisement qui concerne les littoraux et les fonds marins utilise des engins de terrassement ou des explosifs pour aller chercher des diamants des dizaines de mètres sous la mer.
Les diamants synthétiques
Si nous avons parlé de la formation des diamants naturels, nous pouvons également parler des diamants synthétiques qui ont intégré depuis plusieurs années, le marché de la joaillerie mondial. Les diamants naturels proviennent des phénomènes volcaniques de la Terre alors que les diamants synthétiques sont produits en laboratoire dans des conditions extrêmes également qui retranscrivent ce qui se passe sur la Terre et permettent de répondre à la problématique de l’épuisement des ressources naturelles. En effet, les diamants synthétiques sont reproductibles à l’infini (voir comment reconnaitre un diamant).
Il existe deux façons de produire des diamants en laboratoires. Tout d’abord, la méthode « HPHT » (Haute Pression, Haute Température) est celle qui se rapproche le plus de la méthode de production naturelle. En effet, le graphite (constitué de carbone pur) est soumis à des hautes pressions et hautes chaleurs pour se cristalliser en un diamant.
L’autre méthode de production de diamant est « le dépôt en phase gazeuse par procédé chimique ». Autrement dit, cette méthode produit des défauts avec en encore moins de défauts que ceux trouvés par l’Homme dans la nature. Un morceau de diamant est placé dans une chambre de dépressurisation puis il est traité avec un gaz naturel et chauffé.
Les diamants de synthèse sont donc le fruit de l’inventivité de l’Homme et disposent des mêmes caractéristiques que les diamants naturels à la seule différence qu’ils ne proviennent pas de la nature et ne peuvent s’épuiser car ils pourront être reproduits indéfiniment par l’Homme.
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