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Processos e métodos da formação dos diamantes

Como se formam os diamantes?
Processes and methods of diamond formation
Formação de diamantes: os diamantes encontrados em ou perto da superfície da Terra se formaram através de quatro processos diferentes. O desenho tectônico da placa acima mostra esses quatro métodos de formação de diamantes. Informações adicionais sobre cada um deles podem ser encontradas nos parágrafos abaixo.

Muitas pessoas acreditam que os diamantes são formados a partir do metamorfismo do carvão.
O carvão raramente desempenha um papel na formação de diamantes. Na verdade, a maioria dos diamantes datados são muito mais antigos que as primeiras plantas terrestres da Terra, o material de origem do carvão! Isso por si só deveria ser evidência suficiente para encerrar a idéia de que os depósitos de diamantes da Terra eram formados a partir do carvão.

Outro problema com a idéia é que as juntas de carvão são rochas sedimentares que geralmente ocorrem como unidades de rocha horizontais ou quase horizontais. No entanto, as rochas de origem dos diamantes são tubos verticais cheios de rochas ígneas.

Espera-se que quatro processos sejam responsáveis ​​por praticamente todos os diamantes naturais que foram encontrados em ou perto da superfície da Terra. Um desses processos representa quase 100% de todos os diamantes que já foram extraídos. Os restantes três são fontes insignificantes de diamantes comerciais.

Esses processos raramente envolvem o carvão.

1) Formação de Diamante no Manto da Terra
Processes and methods of diamond formation
Diamantes de Erupções de Fonte Profunda: A maioria dos depósitos comerciais de diamantes pensa-se ter formado quando uma erupção vulcânica de fonte profunda trazia os diamantes à superfície. Nessas erupções, o magma viaja rapidamente do fundo do manto, muitas vezes passando por uma zona de estabilidade do diamante em sua rota até a superfície. Peças de pedra da zona de estabilidade podem ser quebradas e levadas rapidamente para a superfície. Estes pedaços de rocha são conhecidos como "xenólitos" e podem conter diamantes.
Os geólogos acreditam que todos os depósitos comerciais de diamantes da Terra foram formados no manto e trazidos à superfície por erupções vulcânicas de fontes profundas. Essas erupções produzem os tubos de kimberlite e lamproite que são buscados por prospectores de diamantes. Diamantes resistidos e erosionados a partir desses depósitos eruptivos estão agora contidos nos depósitos sedimentares (placer) de córregos, rios e litorais.

A formação de diamantes naturais requer temperaturas e pressões muito altas. Essas condições ocorrem em zonas limitadas do manto da Terra a cerca de 150 quilômetros abaixo da superfície, onde as temperaturas são de pelo menos 1050º graus celsius. Este ambiente crítico de pressão de temperatura para formação e estabilidade de diamantes não está presente globalmente. Em vez disso, pensa-se que está presente principalmente no manto sob os interiores estáveis ​​de placas continentais.

Os diamantes formados e armazenados nessas "zonas de estabilidade de diamante" são entregues na superfície da Terra durante as erupções vulcânicas de fonte profunda. Essas erupções destroem os pedaços do manto e os levam para a superfície. Este tipo de erupção vulcânica é extremamente raro e não ocorreu desde que os cientistas conseguiram reconhecê-los.

O carvão está envolvido? O carvão é uma rocha sedimentar, formada a partir de detritos de plantas depositados na superfície da Terra. Raramente é enterrado a profundidades maiores do que 3,2 quilômetros. É muito improvável que o carvão tenha sido movido da crosta até uma profundidade bem abaixo da base de uma placa continental. A fonte de carbono para esses diamantes do manto é provavelmente carbono preso no interior da Terra no momento da formação do planeta.

2) Formação de diamante em zonas de subdução
Processes and methods of diamond formation
Diamantes de sedimentos do oceano? As zonas de subdução ocorrem em limites de placas convergentes onde uma placa é forçada para baixo do manto. À medida que esta placa desce, ela é exposta ao aumento da temperatura e pressão. Diamantes foram encontrados em rochas que se pensava terem sido subduzidas e depois retornadas à superfície. Estes tipos de rochas são muito raros, e nenhum depósito de diamante comercial conhecido foi desenvolvido dentro deles. Os diamantes encontrados nestes tipos de depósitos foram muito pequenos e não são adequados para uso comercial.
Pequenos diamantes foram encontrados em rochas que se pensa terem sido subduzidas profundamente no manto por processos tectônicos de placas - depois retornaram à superfície. A formação de diamante em uma placa subduzível pode ocorrer até 80 quilômetros abaixo da superfície e a temperaturas tão baixas quanto 200º graus centígrados. Em outro estudo, em diamantes do Brasil foram encontrados pequenas inclusões minerais consistentes com a mineralogia da crosta oceânica. Já outros têm inclusões que sugerem que a água subcutânea do mar estava envolvida na sua formação.

O carvão está envolvido? O carvão é uma possível fonte de carbono para esse processo de formação de diamante. No entanto, placas oceânicas são mais prováveis ​​candidatos para subdução do que placas continentais devido à sua maior densidade. As fontes de carbono mais prováveis ​​da subdução de uma placa oceânica são rochas de carbonato, como calcário, mármore e dolomite, e possivelmente partículas de detritos de plantas em sedimentos offshore.

3) Formação de diamante em locais de impacto
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Diamantes de impacto de asteróides: foram encontrados diamantes nas crateras e em torno de muitos locais de impacto de asteróides. Um excelente exemplo é Popigai Crater no norte da Sibéria, na Rússia. A Terra tem sido repetidamente atingida por asteróides ao longo de sua história. Esses asteróides atingem com tanta força que são produzidas pressões e temperaturas suficientemente altas para formar diamantes. Se a rocha alvo contém carbono, as condições necessárias para formar diamantes podem ocorrer dentro da área de impacto. Esses tipos de diamantes são raros e não desempenham um papel importante na mineração comercial de diamantes.
Ao longo de sua história, a Terra tem sido repetidamente atingida por grandes asteróides. Quando esses asteróides atingem a Terra, são produzidas temperaturas extremas e pressões. Por exemplo: quando um asteróide de seis milhas de largura atinge a terra, pode viajar de 15 a 20 quilômetros por segundo. Após o impacto, este objeto de hipervelocidade produziria um estouro de energia equivalente a milhões de armas nucleares e temperaturas mais quentes do que a superfície do sol.

As condições de alta temperatura e pressão de tal impacto são mais do que suficientes para formar diamantes. Esta teoria da formação de diamantes foi apoiada pela descoberta de minúsculos diamantes em vários locais de impacto de asteróides.

Pequenos diamantes sub-milímetros foram encontrados no Meteor Crater no Arizona. Diamantes industriais policristalinos de até 13 milímetros de tamanho foram extraídos na Cratera de Popigai, no norte da Sibéria, na Rússia.

O carvão está envolvido? O carvão poderia estar presente na área-alvo desses impactos e poderia servir como fonte de carbono dos diamantes. Calcas, pedras, dolomites e outras rochas de carbono também são potenciais fontes de carbono.

4) Formação no espaço
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Diamantes extraterrestres: diamantes foram descobertos em alguns meteoritos. Acredita-se que esses diamantes se formaram no espaço em resposta a impactos de asteróides ou outros eventos graves.
Pesquisadores da Nasa detectaram grande quantidade de nanodiamantes em alguns meteoritos. (Nanodiamantes são diamantes que tem alguns nanômetros - bilionésimos de um metro de diâmetro.) Cerca de três por cento do carbono nesses meteoritos está contido na forma de nanodiamantes. Esses diamantes são muito pequenos para uso como gemas ou abrasivos industriais; no entanto, eles são uma fonte de material de diamante.

Pesquisadores também encontraram um grande número de minúsculos diamantes quando estavam cortando uma amostra do meteorito Allen Hills. Acredita-se que esses diamantes em meteoritos se formaram no espaço através de colisões de alta velocidade semelhantes à forma como os diamantes se formam na Terra em locais de impacto.

O carvão está envolvido? O carvão não está envolvido na criação desses diamantes. A fonte de carbono é de um corpo diferente da Terra.

A evidência mais convincente
A evidência mais convincente de que o carvão não desempenhou um papel na formação da maioria dos diamantes é uma comparação entre a idade dos diamantes da Terra e a idade das primeiras plantas terrestres.

Quase todos os diamantes datados formaram durante o Eon Precambriano - o período de tempo entre a formação da Terra (há cerca de 4,6 milhões de anos) e o início do Período Cambriano (cerca de 542 milhões de anos atrás). Em contraste, as primeiras plantas terrestres não apareceram na Terra até cerca de 450 milhões de anos atrás - quase 100 milhões de anos após a formação de praticamente todos os diamantes naturais da Terra.

Uma vez que o carvão é formado por detritos de plantas terrestres e as plantas terrestres mais antigas são menores do que quase todos os diamantes já datados, é fácil concluir que o carvão não desempenhou um papel significativo na formação dos diamantes da Terra.

Fonte e Autor:
Hobart M. King, Ph.D.

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