Mineral

Bagaimana Bentuk Berlian?



Berlawanan dengan apa yang diyakini banyak orang, berlian tidak terbentuk dari batu bara.


Pembentukan berlian: Berlian yang ditemukan di atau dekat permukaan bumi telah terbentuk melalui empat proses berbeda. Kartun lempeng tektonik di atas menyajikan empat metode pembentukan berlian ini. Informasi tambahan tentang masing-masing dapat ditemukan dalam paragraf dan kartun kecil di bawah ini.

Daftar Isi


Metode Pembentukan Berlian
1) Formasi Berlian di Mantel Bumi
2) Formasi Berlian di Zona Subduksi
3) Formasi Berlian di Situs Dampak
4) Formasi di Luar Angkasa
Bukti Paling Meyakinkan
Formasi Berlian di Permukaan Bumi

Metode Pembentukan Berlian

Banyak orang percaya bahwa berlian terbentuk dari metamorfisme batubara. Gagasan itu terus menjadi kisah "bagaimana berlian terbentuk" di banyak kelas sains.

Batubara jarang - jika pernah - berperan dalam pembentukan berlian. Faktanya, sebagian besar berlian yang telah berumur lebih tua dari tanaman darat pertama di Bumi - bahan sumber batu bara! Itu saja seharusnya menjadi bukti yang cukup untuk menutup gagasan bahwa deposit intan bumi terbentuk dari batu bara.

Masalah lain dengan idenya adalah bahwa lapisan batubara adalah batuan sedimen yang biasanya terjadi sebagai satuan batuan horizontal atau hampir horizontal. Namun, sumber batu intan adalah pipa vertikal yang diisi dengan batuan beku.

Empat proses dianggap bertanggung jawab atas hampir semua berlian alami yang telah ditemukan di atau dekat permukaan bumi. Salah satu dari proses ini menyumbang hampir 100% dari semua berlian yang pernah ditambang. Tiga sisanya adalah sumber berlian komersial yang tidak signifikan.

Proses ini jarang - jika pernah - melibatkan batubara.

Intan dari Erupsi Sumber Dalam: Kebanyakan endapan intan komersial diperkirakan terbentuk ketika letusan gunung berapi sumber dalam mengirimkan intan ke permukaan. Dalam letusan ini, magma bergerak cepat dari dalam mantel, sering melewati zona stabilitas berlian pada rute menuju permukaan. Potongan-potongan batu dari zona stabilitas berlian dapat sobek dan dibawa dengan cepat ke atas ke permukaan. Potongan-potongan batu ini dikenal sebagai "xenoliths" dan mungkin mengandung berlian.

1) Formasi Berlian di Mantel Bumi

Ahli geologi percaya bahwa intan di semua endapan intan komersial Bumi terbentuk di mantel dan dikirim ke permukaan oleh letusan gunung berapi sumber dalam. Letusan ini menghasilkan pipa kimberlite dan lamproite yang dicari oleh para pencari emas.

Sebagian besar pipa ini tidak mengandung intan, atau mengandung intan dalam jumlah kecil sehingga tidak memiliki kepentingan komersial. Namun, tambang terbuka dan tambang bawah tanah dikembangkan dalam pipa-pipa ini ketika mengandung berlian yang memadai untuk penambangan yang menguntungkan. Berlian juga telah lapuk dan terkikis dari beberapa pipa ini. Berlian-berlian itu sekarang terkandung dalam endapan (placer) endapan sungai dan garis pantai.

Pembentukan berlian alami membutuhkan suhu dan tekanan yang sangat tinggi. Kondisi ini terjadi di zona terbatas mantel Bumi sekitar 90 mil (150 kilometer) atau lebih di bawah permukaan, di mana suhu setidaknya 2.000 derajat Fahrenheit (1050 derajat Celcius) 1. Lingkungan tekanan suhu kritis untuk pembentukan dan stabilitas berlian tidak hadir secara global. Sebaliknya itu dianggap hadir terutama di mantel di bawah interior yang stabil dari lempeng benua 2.

Berlian yang terbentuk dan disimpan di "zona stabilitas berlian" ini dikirimkan ke permukaan bumi selama letusan gunung berapi sumber dalam. Letusan ini merobek potongan mantel dan membawanya dengan cepat ke permukaan 3. Lihat Lokasi 1 pada diagram di bagian atas halaman. Jenis letusan gunung berapi ini sangat langka dan belum pernah diamati oleh manusia modern.

Apakah batubara terlibat? Batubara adalah batuan sedimen, terbentuk dari puing-puing tanaman yang diendapkan di permukaan bumi. Jarang terkubur di kedalaman lebih dari dua mil (3,2 kilometer). Sangat tidak mungkin bahwa batubara telah dipindahkan dari kerak ke kedalaman di bawah dasar lempeng benua. Sumber karbon untuk berlian mantel ini kemungkinan besar adalah karbon yang terperangkap di bagian dalam bumi pada saat pembentukan planet ini atau dikirim ke kedalaman yang sangat besar melalui subduksi.

Berlian Dari Sedimen Laut? Zona subduksi terjadi pada batas lempeng konvergen di mana satu lempeng dipaksa turun ke mantel. Saat pelat ini turun, ia terkena peningkatan suhu dan tekanan. Berlian telah ditemukan di bebatuan yang diperkirakan telah ditundukkan dan kemudian kembali ke permukaan. Jenis batuan ini sangat langka, dan tidak ada endapan intan komersial yang diketahui telah dikembangkan di dalamnya. Berlian yang ditemukan dalam jenis endapan ini sangat kecil dan tidak cocok untuk penggunaan komersial.

2) Formasi Berlian di Zona Subduksi

Berlian kecil telah ditemukan di bebatuan yang diduga telah mengalami subduksi jauh ke dalam mantel melalui proses tektonik lempeng - kemudian dikembalikan ke permukaan 4. (Lihat Lokasi 2 pada diagram di bagian atas halaman.) Pembentukan berlian dalam subduksi lempeng dapat terjadi sedikitnya 50 mil (80 kilometer) di bawah permukaan dan pada suhu serendah 390 derajat Fahrenheit (200 derajat Celcius) 1. Dalam penelitian lain, berlian dari Brasil ditemukan mengandung mineral inklusi kecil yang konsisten dengan mineralogi dari kerak samudera 8. Yang lain memiliki inklusi yang menunjukkan bahwa air laut yang ditransformasikan terlibat dalam pembentukannya 9.

Sebuah studi yang lebih baru menyelidiki asal-usul pada berlian biru yang mengandung boron yang terbentuk pada kedalaman hingga 400 mil (650 kilometer). Berlian super-dalam ini juga mengandung inklusi yang menunjukkan bahwa mereka berasal dari kerak samudera yang ditundukkan. 10

Apakah batubara terlibat? Batubara bukanlah sumber karbon yang mungkin untuk proses pembentukan berlian ini. Sumber karbon yang paling mungkin dari subduksi lempeng samudera adalah batuan karbonat seperti batu kapur, marmer, dan dolomit, dan kemungkinan partikel puing-puing tanaman di sedimen lepas pantai.

Berlian Dampak Asteroid: Berlian telah ditemukan di dan sekitar kawah dari banyak situs dampak asteroid. Contoh yang sangat baik adalah Kawah Popigai di Siberia utara, Rusia. Bumi telah berulang kali dihantam oleh asteroid sepanjang sejarahnya. Asteroid ini dipukul dengan kekuatan sedemikian rupa sehingga tekanan dan suhu yang cukup tinggi untuk membentuk berlian dihasilkan. Jika batuan target mengandung karbon, kondisi yang diperlukan untuk membentuk berlian mungkin terjadi di dalam area dampak. Jenis berlian ini jarang dan tidak memainkan peran penting dalam penambangan berlian komersial.

3) Formasi Berlian di Situs Dampak

Sepanjang sejarahnya, Bumi telah berulang kali dilanda asteroid besar. Ketika asteroid ini menyerang bumi, suhu dan tekanan ekstrem dihasilkan. Misalnya: ketika asteroid selebar enam mil (10 kilometer) menghantam bumi, ia dapat melaju hingga 9 hingga 12 mil per detik (15 hingga 20 kilometer per detik). Saat terkena dampak, objek hipervelocity ini akan menghasilkan ledakan energi yang setara dengan banyak senjata nuklir dan suhu yang lebih panas daripada permukaan matahari 5.

Temperatur dan kondisi tekanan tinggi dari dampak semacam itu lebih dari cukup untuk membentuk berlian. Teori pembentukan berlian ini telah didukung oleh penemuan berlian kecil di sekitar beberapa situs dampak asteroid. Lihat Lokasi 3 pada diagram di bagian atas halaman.

Tiny, berlian sub-milimeter telah ditemukan di Meteor Crater di Arizona. Berlian industri polikristalin hingga 13 milimeter telah ditemukan di Kawah Popigai di Siberia utara, Rusia. 7

Apakah batubara terlibat? Batubara dapat hadir di daerah sasaran dampak ini dan dapat berfungsi sebagai sumber karbon berlian. Batugamping, kelereng, dolomit, dan batuan pembawa karbon lainnya lebih mungkin merupakan sumber karbon daripada batubara.

Berlian Extraterrestrial: Berlian telah ditemukan di beberapa meteorit. Berlian ini diperkirakan telah terbentuk di ruang angkasa sebagai tanggapan terhadap dampak asteroid atau peristiwa parah lainnya.

4) Formasi di Luar Angkasa

Peneliti NASA telah mendeteksi sejumlah besar nanodiamond di beberapa meteorit. (Nanodiamond adalah berlian yang berdiameter beberapa nanometer - sepersejuta meter). Sekitar tiga persen karbon dalam meteorit ini terkandung dalam bentuk nanodiamond. Berlian ini terlalu kecil untuk digunakan sebagai permata atau abrasive industri; namun, mereka adalah sumber dari bahan intan 6. Lihat Lokasi 4 pada diagram di bagian atas halaman.

Peneliti Smithsonian juga menemukan sejumlah besar berlian kecil ketika mereka memotong sampel dari meteorit Allen Hills 7. Berlian-berlian ini dalam meteorit diperkirakan telah terbentuk di ruang angkasa melalui tabrakan berkecepatan tinggi mirip dengan bagaimana berlian terbentuk di Bumi di lokasi yang terkena dampak.

Apakah batubara terlibat? Batubara tidak terlibat dalam pembuatan berlian ini. Sumber karbon berasal dari benda selain Bumi.

"Aku sering ditanya," Apa teorimu tentang kristalisasi asli berlian? "
"Yang bisa dikatakan adalah bahwa dengan cara yang tidak diketahui, karbon, yang ada jauh di dalam wilayah internal Bumi, diubah dari penampilannya yang hitam dan tidak menarik menjadi permata terindah yang pernah melihat cahaya hari."
Gardner F. Williams, Manajer Umum De Beers Consolidated Mines, Ltd., 1887 hingga 1905. 11

Bukti Paling Meyakinkan

Bukti paling meyakinkan bahwa batu bara tidak berperan dalam pembentukan sebagian besar intan adalah perbandingan antara usia intan bumi dan umur tanaman darat paling awal.

Sebagian besar endapan intan batu yang telah ditemukan telah terbentuk selama Masa Pra-Kambria - rentang waktu antara pembentukan Bumi (sekitar 4.600 juta tahun lalu) dan dimulainya Zaman Kambrium (sekitar 542 juta tahun yang lalu). Sebaliknya, tanaman darat paling awal tidak muncul di Bumi sampai sekitar 450 juta tahun yang lalu - hampir 100 juta tahun setelah pembentukan sebagian besar berlian yang telah ditambang.

Karena batu bara terbentuk dari puing-puing tanaman darat, dan tanaman darat tertua lebih muda dari hampir setiap berlian yang pernah ada, mudah untuk menyimpulkan bahwa batu bara tidak memainkan peran penting dalam pembentukan berlian alami bumi.

Referensi
1 Erlich, E.I .; Dan Hausel, W. (2002). Deposit Berlian. Masyarakat untuk Penambangan, Metalurgi, dan Eksplorasi. hlm. 74-94. ISBN 0873352130.
2 Museum Sejarah Alam Amerika (1998). The Nature of Diamonds - Diamonds Ditemukan di Continental Cores. Museum Sejarah Alam Amerika.
3 American Museum of Natural History (1998). The Nature of Diamonds - Kimberlite dan Lamproite. Museum Sejarah Alam Amerika.
4 American Museum of Natural History (1998). Sifat Berlian - Dari Tabrakan Kontinental, Tumbukan Meteor, dan Debu Bintang. Museum Sejarah Alam Amerika.
5 Oakes, Maureen (2003). Memodelkan Dampak Asteroid - Apakah Itu Membunuh Dinosaurus ?. Laboratorium Nasional Los Alamos. URL
6 Vu, Linda (2008). Mata Spitzer Sempurna untuk Melihat Berlian di Langit. NASA / JPL Caltech. URL
7 Tyson, Peter (2000). Berlian di langit. NOVA Online. URL
8 Walter, M.J. dan lainnya (2011). Berlian Menunjukkan Kedalaman Siklus Karbon Bumi. Carnegie Institution for Science. URL
9 Krajick, Kevin (2015). Memecahkan Berlian Terbuka untuk Pesan dari Deep Earth. Keadaan Planet, Lembaga Bumi | Universitas Columbia. URL
10 Gemological Institute of America (2018). Peneliti Temukan Asal Unik Blue Diamonds, Gemological Institute of America. URL
11 Tambang Berlian Afrika Selatan: oleh Gardner F. Williams; Perusahaan Macmillan; 1902, Volume 2, halaman 152. URL

Formasi Berlian di Permukaan Bumi

Pada 1950-an, metode baru pembentukan intan ditemukan di permukaan bumi. Para ilmuwan mampu menciptakan kondisi suhu dan tekanan yang dibutuhkan untuk membuat berlian di laboratorium. Sebagian besar berlian awal tidak berkualitas permata, tetapi mereka sempurna untuk digunakan sebagai butiran abrasif dalam mata bor, alat pemotong, dan roda gerinda. Segera berlian yang lebih besar tumbuh di laboratorium dibuat untuk digunakan sebagai bantalan tahan aus, pendingin untuk prosesor komputer, dan jendela suhu tinggi.

Saat ini hampir semua berlian yang digunakan dalam proses industri adalah berlian yang dibuat di laboratorium. Mereka juga dibuat dalam kualitas yang cukup tinggi untuk mendapatkan nilai tidak berwarna dan sangat sedikit termasuk nilai dari laboratorium pemeringkatan berlian. Mereka dibuat dalam spektrum warna dengan menambahkan nitrogen (kuning) atau boron (biru) ke lingkungan pembentuk berlian. Hijau, merah muda, oranye dan warna lain dimungkinkan dengan proses perawatan pasca-pertumbuhan. Berlian buatan laboratorium sedang dibuat di Amerika Serikat dan beberapa negara lain. Cina adalah negara terkemuka yang memproduksi berlian buatan laboratorium.

Semua berlian yang ditanam di laboratorium dibuat menggunakan peralatan yang mengkonsumsi banyak listrik, yang diperlukan untuk menciptakan kondisi suhu dan tekanan yang diperlukan untuk menumbuhkan berlian. Sebagian dari listrik itu kemungkinan dihasilkan dari pembakaran batu bara. Ini mungkin contoh terbaik dari berlian yang dibuat menggunakan batu bara.