Comment les Diamants se forment-ils?

Contrairement à ce que beaucoup de gens pensent, la plupart des diamants ne sont pas faits de charbon.

Méthodes de Formation de diamant

Beaucoup de gens croient que les diamants sont formés à partir du métamorphisme du charbon. Cette idée continue d’être l’histoire de la formation des diamants dans les écoles scientifiques.

Le charbon a rarement joué un rôle dans la formation des diamants. En fait, la plupart des diamants qui ont été datés sont beaucoup plus âgés que les premières plantes terrestres – qui constituent pourtant la source de charbon!

Cela devrait suffire pour dire que les gisements de diamants de la Terre ne se sont par formés à partir du charbon.

L’autre problème avec cette idée, c’est que les couches de charbon sont des roches sédimentaires qui apparaissent habituellement dans les unités rocheuses horizontales ou presque horizontales.

Cependant, les roches mères de diamants sont des conduits verticaux remplis avec des roches magmatiques.

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Les diamants trouvés près de la surface terrestre sont formés selon quatre méthodes différentes. L’illustration ci-dessus de la tectonique des plaques présente ces quatre méthodes de formation du diamant. Vous trouverez des informations supplémentaires sur chacun de ses quatre méthodes dans les paragraphes et illustrations suivantes.

Aujourd’hui, on pense qu’il existe quatre processus qui interviennent dans la formation des diamants sur terre. Un de ces procédés représente près de 100% de tous les diamants exploités. Les trois autres constituent des sources négligeables de diamants commerciaux.

Ces processus impliquent rarement le charbon.

1) Formation de diamant dans le manteau terrestre

Les géologues pensent que les diamants dans l’ensemble des gisements de diamants de la Terre ont été formés dans le manteau et livrés à la surface par de profondes éruptions volcaniques.

Ces éruptions produisent des cheminées de kimberlite et lamproïte qui sont recherchés par les chercheurs de diamants.

Les diamants altérés et érodés de ces dépôts éruptifs sont maintenant contenus dans les sédiments des dépôts de rivières et du littoral.

La formation des diamants naturels nécessite de très hautes températures et pressions.

Ces conditions se produisent dans certaines régions du manteau terrestre à environ 90 miles (150 kilomètres) au-dessous de la surface où la température est d’au moins 2000 degrés Fahrenheit (1050 degrés Celsius) (1). Ces températures et pressions critiques pour la formation et la stabilité du diamant ne sont pas présentes partout. Elles sont présentes principalement dans le manteau sous les plaques continentales (2).

Les diamants formés et stockés dans ces « zones de stabilité du diamant » sont livrés à la surface de la Terre au cours de profondes éruptions volcaniques.

Ces éruptions arrachent des morceaux du manteau et les portent rapidement à la surface (3), Image 1 dans les illustration ci-dessus et à droite.

Ce type d’éruption volcanique est extrêmement rare et ne s’est pas produit depuis que les scientifiques ont été en mesure de les reconnaître.

Qu’en est-il du charbon? Le charbon est une roche sédimentaire, formé de débris végétaux déposés à la surface de la Terre.

Il se trouve rarement à une profondeur de plus de deux miles (3,2 kilomètres). Il est très peu probable que le charbon ait été déplacé d’une plus grande profondeur.

La source de carbone pour ces diamants est plus susceptible d’être du carbone piégé à l’intérieur de la Terre au moment de la formation de la planète.

2) Formation de diamant dans les zones de subduction

De minuscules diamants ont été trouvés dans des roches qui seraient issues de la subduction dans le manteau profond lors des processus de tectonique des plaques – puis renvoyés à la surface (4). (Voir 2 dans les schémas ci-dessus et à droite.)

La formation de diamant dans une plaque en subduction pourrait se produire à 50 miles (80 kilomètres) au-dessous de la surface et à des températures aussi basses que 390 degrés Fahrenheit (200 degrés Celsius) (1) . Selon une autre étude, les diamants en provenance du Brésil se sont révélés contenir de minuscules inclusions minérales conformes à la minéralogie de la croûte océanique. (8)

Et le charbon? Le charbon est une source de carbone possible pour ce processus de formation de diamant.

Cependant, les plaques océaniques sont des candidats plus probables pour la subduction que les plaques continentales en raison de leur densité plus élevée.

Les sources de carbone les plus probables de la subduction d’une plaque océanique sont les roches carbonatées telles que le calcaire, le marbre et la dolomie et éventuellement des particules de débris végétaux dans les sédiments au large.

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Formation dans les zones de subduction : Les zones de subduction apparaissent au niveau des frontières des plaques convergentes, où une plaque s’enfonce dans le manteau. Comme cette plaque s’enfonce il est exposé à des températures et des pressions élevées. Des diamants ont été trouvés dans des roches en subduction, puis remontées à la surface. Ces types de roches sont très rares et ne font pas l’objet de gisements commerciaux. Les diamants trouvés dans ces types de dépôts sont très faibles et ne conviennent pas à des fins commerciales.

3) Formation de diamant sur les sites d’impact

Tout au long de son histoire, la Terre a été frappée à plusieurs reprises par des grands astéroïdes. Lorsque ces astéroïdes frappent la terre des températures et des pressions extrêmes sont produites.

Par exemple: quand un astéroïde de 10km de large frappe la terre, et qui voyageait à 10-20 kilomètres par seconde. Lors de l’impact cet objet pourrait produire une poussée d’énergie équivalente à des millions d’armes nucléaires et des températures plus chaudes que la surface du soleil (5).

Les conditions de haute température et de pression d’un tel impact sont plus que suffisantes pour former des diamants.

Cette théorie de la formation du diamant a été soutenue par la découverte de diamants minuscules autour de plusieurs sites d’impact d’astéroïdes. Voir l’emplacement 3 dans les diagrammes ci-dessus et à droite.

Des Minuscules et submillimétriques diamants ont été trouvés à Meteor Crater en Arizona.

Des diamants poly cristallins industriels jusqu’à 13 millimètres ont été exploités au Cratère Popigai dans le nord de la Sibérie, en Russie. [7]

Le charbon est-il impliqué? Le charbon peut être présent dans la zone cible de ces impacts et pourrait servir comme source de carbone pour les diamants.

Calcaires, marbres, dolomies et autres roches porteurs de carbone sont également des sources potentielles de carbone..

4) Formation dans l’espace

Les chercheurs de la NASA ont détecté un grand nombre de nano diamants dans certaines météorites (les nano diamants sont des diamants qui ont quelques nanomètres – milliardièmes du mètre de diamètre).

Environ trois pour cent du carbone dans ces météorites est contenue dans ces formes de nano diamants.

Ces diamants sont trop petits pour une utilisation pour les pierres précieuses ou d’abrasifs industriels, cependant, ils sont une source pour les matériaux faits de diamant (6), Voir 4 dans les schémas ci-dessus et à droite.

Les chercheurs du Smithsonian ont également constaté un grand nombre de petits diamants quand ils coupaient un échantillon de la météorite Allen Hills (7). Ces diamants dans les météorites sont censés avoir été formés dans l’espace par des collisions à grande vitesse similaires à la façon dont les diamants se forment sur Terre sur les sites d’impact.

Le charbon est-il impliqué? Le charbon n’est pas impliqué dans la formation de ces diamants. La source de carbone provient d’un corps autre que la Terre.

La preuve la plus convaincante

La preuve la plus convaincante que le charbon ne joue pas un rôle dans la formation de la plupart des diamants est une comparaison entre l’âge des diamants de la Terre et de l’âge des premières plantes terrestres.

Presque tous les diamants qui ont été formés au cours du Précambrien Eon – le laps de temps entre la formation de la Terre (environ 4600 millions d’années) et le début de la période cambrienne (environ 542 millions d’années).

En revanche, les premières plantes terrestres n’apparaissent sur Terre que vers 450 millions d’années – près de 100 millions d’années après la formation de la quasi-totalité des diamants naturels de la Terre.

Depuis le charbon est formé de débris végétaux terrestres et les plantes terrestres les plus anciennes sont plus jeunes que presque tous les diamants qui aient jamais été datés, il est facile de conclure que le charbon n’a pas joué un rôle important dans la formation des diamants sur Terre.

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