Diamenty rodzą się głęboko we wnętrzu Ziemi. Choć geneza ich złóż wciąż nie jest wyjaśniona co do joty, wiadomo, że krystalizują z magmy na dużych głębokościach (160-200 km), w temperaturze ok. 1350°C i przy ciśnieniu rzędu kilku GPa. Do strefy przypowierzchniowej, zwanej kratonem, trafiają dopiero znacznie później, wraz ze wznoszącą się magmą. Spotyka się je zarówno w złożach pierwotnych, jak i wtórnych.
Wśród złóż pierwotnych najbogatsze w diamenty są złoża typu kimberlitowego, widoczne na powierzchni Ziemi jako olbrzymie, lejkowate zagłębienia zwane kominami. Największy z aktualnie eksploatowanych kominów kimberlitowych, "Premier" w RPA, ma owalny kształt, średnicę 500-800 m i głębokość ok. 185 m. To właśnie tam diamenty osadzone są w tzw. brekcji kominowej, nazywanej przez górników niebieską ziemią (blue ground). W złożach wtórnych diamenty występują natomiast w formie rozproszonej, a najbardziej wydajne są żwiry i piaski w korytach rzek oraz na terenach nadmorskich i w strefach przybrzeżnych mórz.
Magia diamentu tkwi w jego wartości i pięknie zarazem. Wartość bierze się stąd, że w niewielkiej objętości mieści się ogromna cena — dzięki temu ten kamień szlachetny staje się, podobnie jak metale szlachetne, formą lokaty kapitału. Piękno z kolei wynika z charakterystycznych efektów optycznych, potocznie zwanych "ogniem" czy "życiem" kamienia. To połączenie sprawia, że diament należy do najbardziej znanych i pożądanych kamieni szlachetnych na świecie — symbolu piękna, świetności, bogactwa, przepychu i dostojeństwa, zdobiącego korony władców, przedmioty sakralne i wybitne dzieła sztuki złotniczej. Droga, jaką diament przebywa od powstania aż po trafienie w ręce klienta, bywa równie skomplikowana jak miłość, której stał się odwiecznym symbolem.
Diamenty powstały kilkaset milionów lat temu, choć wydobywa się je dopiero od kilku tysięcy lat. Ich łączną produkcję od czasów antycznych szacuje się na 4,5 miliarda karatów, o łącznej wartości ok. 30 miliardów dolarów.
Geneza i powstawanie złóż diamentów
Najnowsze badania, prowadzone zwłaszcza na diamentach z kimberlitu, wskazują, że wykrystalizowały one z alkalicznej magmy maficznej in situ ok. 990-4250 mln lat temu, na dużych głębokościach (zwykle 125-200 km, niekiedy 300-400 km), w temperaturze 900-1300°C i przy ciśnieniu ok. 4,5-6 MPa. Do strefy przypowierzchniowej zostały przetransportowane dopiero później, podczas gwałtownego wznoszenia się magmy i towarzyszących mu silnych ruchów tektonicznych. Hipotezę tę pośrednio potwierdziły prace z początku lat 80., mające ustalić czasookres powstawania diamentów — porównując skład chemiczny inkluzji w diamentach ze składem otaczających skał, ustalono, że diamenty powstały w warunkach fizykochemicznych niezwiązanych z procesami tworzenia się tych skał i są od nich znacznie starsze.
Kolejnym pytaniem było, w jaki sposób węgiel potrzebny do powstania diamentów trafił do niższych warstw geosfery. Odpowiedzi dostarcza teoria płyt tektonicznych — pod stabilną płytę kratonu (sztywny, stabilny fragment kontynentalnej skorupy ziemskiej, podlegający jedynie zróżnicowanym ruchom pionowym, a nie intensywnym fałdowaniom) wsuwa się w wyniku ruchów tektonicznych oceaniczna płyta bazaltowa, wprowadzając ze sobą znaczne ilości skał węglanowych, wapiennych i pokrewnych. Skały te, wraz z minerałami węglanowymi jak kalcyt (CaCO3), trafiają w głębsze warstwy geosfery, gdzie w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury ulegają termicznemu rozkładowi. Powstają wówczas atomy węgla, zdolne łączyć się w różnych konfiguracjach przestrzennych, co daje kilka alotropowych odmian krystalicznych — m.in. heksagonalny grafit oraz regularny diament. W obrębie kratonu, między tymi odmianami, ustala się stan równowagi już na głębokości ok. 160 km, przy ciśnieniu ok. 5,3 GPa i temperaturze ok. 1350°C.
Stabilność takich obszarów diamentonośnych bywa jednak zaburzana różnymi ruchami tektonicznymi, w wyniku których pod kratonem gwałtownie rośnie ciśnienie, prowadząc do erupcji. W ten sposób powstają kominy kimberlitowe — wulkaniczne kominy o owalnym przekroju i średnicy od kilkudziesięciu metrów do ponad 1 km, wypełnione diamentonośną brekcją kimberlitową, która decyduje o typie zawartych w niej diamentów. Komin typu K1 odpowiada diamentom typu perydotytowego, K2 — diamentom typu eklogitowego, K3 jest kominem ubogim w diamenty, a L1 to komin odpowiadający lamproitowej brekcji kominowej (diatremie).
Droga od odkrycia złoża diamentów do wprowadzenia surowca na rynek jest jednak długa. W dalszej części tego cyklu artykułów przybliżamy Czytelnikom genezę, powstawanie i typy złóż diamentów, metody ich wydobycia, sposoby pozyskiwania ze skały pierwotnej, sortowanie surowca, jego wycenę, sprzedaż hurtową, szlifowanie oraz biżuterię diamentową.
Typy złóż diamentów
Złoża diamentów to złoża mineralne — naturalne nagromadzenia kopalin w obrębie skorupy ziemskiej, powstałe w wyniku różnorodnych procesów geologicznych, których eksploatacja jest opłacalna w danych warunkach ekonomicznych i geologicznych. Diamenty koncentrują się w dwóch rodzajach złóż: pierwotnych i wtórnych. Wśród pierwotnych wyróżnia się złoża typu kimberlitowego, perydotytowego, eklogitowego i lamproitowego, natomiast złoża wtórne należą do złóż okruchowych.
Złoża pierwotne diamentów
Największe znaczenie gospodarczo-przemysłowe mają wśród złóż pierwotnych złoża typu kimberlitowego — najbogatsze w diamenty (np. w RPA czy części Brazylii). Duże znaczenie gospodarcze mają też złoża lamproitowe, np. w Australii, Kanadzie i Rosji. Złoża perydotytowe (np. Góry Sajany w Rosji) spotyka się rzadziej, a złoża eklogitowe (np. w Kanadzie) mają już niewielkie znaczenie gospodarcze.
Złoża wtórne diamentów
Do wtórnych złóż okruchowych zalicza się złoża: aluwialne, eluwialne i deluwialne, lodowcowe, pochodzenia morskiego oraz eoliczne. Największą wartość ekonomiczną mają złoża aluwialne, pochodzenia rzecznego lub morskiego, zalegające w korytach rzek i na tarasach wśród piasków i żwirów, a także na terenach nadmorskich i w strefie przybrzeżnej mórz, w obrębie utworów piaszczystych. Powstają z napływów i osadów rzecznych, gromadzących okruchy skalne (piaski, żwiry) lub zawiesiny (muły) niesione przez rzeki, tworząc glebę lub zalegając na dnie mórz — spotyka się je w łożyskach i tarasach rzek współczesnych i dawnych, np. na Borneo, w Birmie, Kongo, Brazylii i RPA.
Złoża eluwialne i deluwialne powstają z kolei w wyniku wietrzenia utworów prekambryjskich, takich jak piaskowiec czy konglomeraty. Eluwialne tworzą się, gdy utwory diamentonośne, podchodząc ku powierzchni, tracą części lekkie i rozpuszczalne (np. w Indiach i Brazylii), a deluwialne powstają z obsunięcia się materiału diamentonośnego, posegregowanego dzięki różnicy ciężarów właściwych poszczególnych składników.
Cennym źródłem diamentów są też złoża lodowcowe, znane ze zlepieńców lodowcowych (np. w Brazylii, Lesotho, Namibii i RPA), oraz złoża pochodzenia morskiego, spotykane na wybrzeżach i tarasach morskich w postaci wąskich pasów równoległych do linii brzegowej (np. w Namibii). Złoża eoliczne nie mają natomiast żadnego znaczenia gospodarczego — znane są jedynie z pustyni Namib w Namibii.
Wywóz urobku z kopalni Finsch(RPA)
Poszukiwania złóż i metody wydobycia
Zanim rozpocznie się poszukiwania złóż diamentów, trzeba jasno określić miejsce lub obszar poszukiwań, techniki działania, cel oraz kolejne etapy prac. Stosuje się trzy podstawowe metody: odwierty przy użyciu różnych technik wiertniczych i wierteł o różnej wielkości, pozwalające pobrać próbki skał z rozmaitych głębokości; pobieranie próbek gleby, skał i osadów rzecznych w poszukiwaniu minerałów towarzyszących kimberlitowi, takich jak granat, ilmenit, spinel, diopsyd chromowy czy sam diament; oraz badania geofizyczne, mające wykryć różnice geologiczne w badanych złożach lub zlokalizować sam kimberlit.
Wykorzystuje się przy tym zaawansowane techniki badawcze — metody grawimetryczne, magnetyczne i elektromagnetyczne. Obecnie międzynarodowe grupy eksploracyjne skupiają się na poszukiwaniach w Angoli, Botswanie, Demokratycznej Republice Konga, Indiach, Kanadzie, Namibii, Rosji i RPA. O skali i intensywności tych poszukiwań świadczy fakt, że tylko w 2007 roku odkryto aż 45 kominów kimberlitowych w Angoli i Demokratycznej Republice Konga. W zależności od typu złoża — pierwotnego (kimberlitowego) czy wtórnego (aluwialnego, morskiego) — stosuje się różne techniki wydobywcze.
Poszukiwania złóż diamentów w kominie kimberlitowym AK6, Orapa(Botswana)
Eksploatacja złóż pierwotnych
Pierwotne złoża typu kimberlitowego wiążą się głównie z występowaniem kominów kimberlitowych i są eksploatowane w kopalniach diamentów — wyodrębnionych technicznie i organizacyjnie zespołach środków oraz urządzeń służących do wydobycia. Wyróżnia się kopalnie podziemne (głębinowe) i naziemne (odkrywkowe).
W kopalniach podziemnych roboty górnicze prowadzi się w głębi ziemi, a złoże udostępnia się i przygotowuje do eksploatacji za pomocą wyrobisk pionowych, poziomych i pochyłych. Podstawowe procesy — urabianie, ładowanie, transport — są tu w dużym stopniu zmechanizowane i zautomatyzowane, co obniża koszty produkcji. Urobek pozyskuje się głównie metodą BHOS (ang. Blast Hole Open Stoping), polegającą na nawiercaniu otworów i zakładaniu w nich ładunków wybuchowych. Tą metodą działają np. kopalnie Cullinan (Premier) w RPA, Finsch w RPA i Snap Lake w Kanadzie.
W kopalniach naziemnych diamenty wydobywa się z odkrywki, zwykle po usunięciu wierzchniej warstwy nadkładu skalnego, a roboty górnicze są zmechanizowane dzięki koparkom, zwałowarkom i przenośnikom taśmowym. Kopalnie odkrywkowe diamentów to najczęściej kopalnie wgłębne, eksploatujące złoże zalegające poniżej otaczającego terenu — należą do nich m.in. Daberas (Namibia), Damtshaa (Botswana), Jwaneng (Botswana), Letlhakane (Botswana), Orapa (Botswana), The Oaks (RPA), Venetia (RPA), Victor (Kanada) oraz Williamson (Tanzania).
Eksploatacja złóż wtórnych
Wtórne złoża aluwialne, eksploatowane na skalę zarówno niewielką, jak i komercyjną, dzieli się na śródlądowe — złoża okruchowe pochodzenia rzecznego, zalegające w korytach rzek i na tarasach wśród piasków i żwirów, także na terenach nadmorskich; plażowe (morskie) — złoża okruchowe na terenach nadmorskich; oraz podmorskie — złoża okruchowe pod dnem morza.
Złoża śródlądowe eksploatuje się, podobnie jak złoża pierwotne, metodą odkrywkową — po usunięciu wierzchniej warstwy nadkładu skalnego, przy pełnej mechanizacji dzięki koparkom, zwałowarkom i przenośnikom taśmowym. Złoża plażowe wydobywa się również odkrywkowo, na samych plażach, w granicach wyznaczonych przez przypływ i odpływ morza — z usuniętego piasku buduje się w odległości ok. 200 m od brzegu specjalny wał, odgradzający kopalnię od morza. Do największych tego typu kopalni odkrywkowych należą Elizabeth Bay (Namibia), Mining Area 1 (Namibia), Namaqualand (RPA) i Oranjemund (Namibia).
Jedna z największych plażowych kopalni odkrywkowych Elizabeth Bay (Nambia)
Złoża podmorskie wymagają z kolei specjalnych statków — każdy z nich jest w istocie pływającą kopalnią diamentów, wydobywającą je spod dna morskiego, aż do granicy szelfu kontynentalnego (podwodnego przedłużenia kontynentów, sięgającego do ok. 200 m głębokości, zanim gwałtownie przejdzie w stok kontynentalny). Szerokość takiego szelfu bywa bardzo różna — od 15-20 km do nawet 1400 km. Granicę występowania morskich złóż okruchowych wzdłuż wybrzeża Namibii i RPA, ciągnących się wąskimi pasami równoległymi do linii brzegowej, nazwano linią ostrygową — nazwa pochodzi od muszli skamieniałych ostryg pokrywających dno tarasów, które tę granicę wyznaczają.
Diamenty spod dna morskiego wydobywa się dwiema metodami — poziomą, w której urobek zasysany jest z dna oceanu do zbiorników statku szlauchami o dużej średnicy i tam poddawany dalszej obróbce, oraz pionową, polegającą na wykonywaniu odwiertów w skale diamentonośnej z dna morskiego przy użyciu wierteł o dużej średnicy. Cała eksploatacja złóż podmorskich jest zdominowana przez De Beers Marine, Ltd. — spółkę zależną od De Beers Consolidated Mines, Ltd., dysponującą flotą kilkunastu statków wydobywczych i kilku pomocniczych, operujących u wybrzeży Namibii. To największe tego typu przedsięwzięcie wydobywcze na świecie.
Sprawdź także ciekawostkę - największy diament świata!