Pochodzenie
Mechanizm formowania się krystalicznego węgla do postaci bezbarwnego diamentu to zjawisko radykalne, stanowiące spójną opowieść o powolnych, bezlitosnych i niespotykanie potężnych procesach fizykochemicznych zachodzących w zamkniętych układach litosfery. W przeciwieństwie do przytłaczającej większości minerałów, które krystalizują w płytkiej skorupie ziemskiej pod wpływem zjawisk hydrotermalnych, diamenty rodzą się w głębokim płaszczu Ziemi. Aby węgiel elementarny zdołał przyjąć gęsto upakowaną, izometryczną sieć przestrzenną, niezbędne jest zablokowanie procesu jego transformacji w powszechny, miękki grafit. Wymaga to środowiska o rygorystycznych parametrach termodynamicznych: ciśnienie litostatyczne musi oscylować w przedziale od 45 do 60 kilobarów (co stanowi wartość dziesiątki tysięcy razy wyższą od ciśnienia atmosferycznego), przy jednoczesnym utrzymaniu temperatury w wąskim, stałym przedziale pomiędzy 900 a 1300 stopni Celsjusza.
Tak rygorystyczne warunki środowiskowe nie są powszechne w skali globalnej. Występują one wyłącznie w dolnych partiach tzw. korzeni litosferycznych pod najstarszymi, stabilnymi tektonicznie fragmentami kontynentów, zwanymi kratonami. Obszary te, których formacja zakończyła się miliardy lat temu (głównie w eonie archaicznym), posiadają pogrubioną i termicznie wyizolowaną strukturę skalną sięgającą ponad 150 kilometrów w głąb Ziemi. To właśnie tam, w środowisku skał perydotytowych i eklogitowych bogatych w węgiel, atomy ulegają powolnej dyfuzji, krystalizując w formy diamentowe. Znaczna część badanych współcześnie naturalnych diamentów rozpoczęła swój proces wzrostu od jednego do nawet trzech miliardów lat temu, co czyni je najstarszymi dostępnymi materiałami badawczymi, służącymi do analizy chemii prehistorycznego płaszcza planety. Najnowsze badania Instytutu GIA wskazują również na skomplikowane zjawiska sejsmiczne – głębokie wstrząsy tektoniczne (deep-focus earthquakes) mogą prowadzić do pęknięć uwalniających zmineralizowane, uwodnione płyny, które tworzą submikroskopijne środowiska wzrostu dla nowych struktur węglowych w strefach przejściowych płaszcza.
Sam proces formacji głębinowej jest jedynie początkiem złożonego cyklu geologicznego. Pozostając w równowadze termodynamicznej przez eony, diamenty pełnią rolę naturalnych, hermetycznych kapsuł czasu. Ich wyjście na powierzchnię Ziemi odbywa się w drodze niezwykle gwałtownych, rzadkich zjawisk wulkanicznych. Nośnikiem w tej tektonicznej podróży jest specyficzna, ultramaficzna magma o nazwie kimberlit, a w znacznie rzadszych przypadkach – bogaty w potas i magnez lamproit. Magmy te, zasilane wysoką zawartością substancji lotnych (głównie dwutlenku węgla i wody rozpuszczonych pod ekstremalnym ciśnieniem), napotykając strefy osłabienia w skorupie kratonicznej, rozpoczynają erupcję o rosnącej prędkości. Eksplozja ta przedziera się ku powierzchni, tworząc pionowe, lejkowate struktury znane jako diatremy lub kominy kimberlitowe.
Dynamika tego zjawiska jest kluczowym warunkiem przetrwania bezbarwnego diamentu. Transport materiału z głębokości niemal 200 kilometrów musi być błyskawiczny (trwający według szacunków od kilku do kilkunastu godzin), omijając proces powolnej dekompresji. Gdyby magma kimberlitowa wznosiła się powoli, gwałtowny spadek ciśnienia przy wciąż wysokiej temperaturze doprowadziłby do zerwania mocnych wiązań węglowych i nieodwracalnej transformacji krystalicznej minerału w strukturę heksagonalną, zamieniając każdy twardy kryształ z powrotem w grafit. Kimberlit działa więc niczym chłodząca i napędzająca winda, osadzająca nietknięty ładunek diamentowy w stożkach tufowych i kraterach tuż przy powierzchni Ziemi. Badania wykazują, że największe piki aktywności tego specyficznego wulkanizmu miały miejsce w proterozoiku (1200-1075 milionów lat temu) oraz w okresie dewonu (400-350 milionów lat temu).
Eksploatacja złóż na przestrzeni minionego stulecia ukształtowała specyficzny rygor inżynieryjny, dzieląc źródła wydobycia na formacje pierwotne i wtórne. Złoża pierwotne to skomplikowane operacje górnicze prowadzone bezpośrednio na wygasłych kominach kimberlitowych. Obejmują one monumentalne kopalnie odkrywkowe (open-pit mines), takie jak kopalnie Orapa i Jwaneng w Botswanie, formacje w prowincji Kimberley w RPA, rosyjską kopalnię Mir, czy nowożytne, zaawansowane technologicznie odwierty w zmarzlinie północnej Kanady (np. kopalnie Diavik i Ekati). Wraz ze wzrostem głębokości wyrobisk, eksploatacja wymusza przejście na skrajnie drogie i niebezpieczne metody podziemne, angażujące setki ton maszyn kruszących i pasów transmisyjnych w celu odzyskania minimalnych ilości surowca.
Z drugiej strony, natura nieustannie przeprowadza własny, surowy proces separacji grawitacyjnej. Przez setki milionów lat, stożki kimberlitowe wystawione na działanie czynników atmosferycznych ulegały erozji i wietrzeniu. Skrupulatnie rozkruszona skała macierzysta uwalniała zamknięte w niej diamenty. Te gęste i całkowicie niewrażliwe na ścieranie mechaniczne minerały były transportowane przez systemy rzeczne na odległości tysięcy kilometrów. W miejscach, gdzie nurt tracił na dynamice – w zagłębieniach dennych, naturalnych pułapkach koryt rzecznych oraz deltowatych ujściach rzek do oceanu – minerały osadzały się, tworząc złoża wtórne, aluwialne i morskie.