Elmaslar nasıl oluşur?

1.Dünya Mantosunda Elmas Oluşumu

Yerbilimciler, dünyanın ticari elmas yataklarının tümünün mantoda oluştuğunu ve derin kaynaklı volkanik püskürmelerle yüzeye çıktığını düşünüyor. Bu püskürmeler, elmas arayıcıları tarafından peşine düşülen kimberlit ve lamproit bacalarını üretiyor.

Bu bacaların çoğu elmas içermiyor veya ticari ilgi uyandıramayacak kadar az elmas içeriyor. Ancak eğer kâr getirecek kadar elmas içeriyorlarsa, böyle bacalara açık madenler ve yeraltı madenleri kuruluyor. Bu bacaların bazılarından, havanın ve aşınmanın etkisiyle kopan elmaslar da oluyor ve akıntılar ile kıyı şeritlerinin tortu birikintilerinde rastlanabiliyorlar.

Doğal elmasların oluşması için çok yüksek sıcaklıklar ve basınçlar gerekiyor. Bu koşullara, dünya mantosunun sınırlı bölgelerinde rastlanıyor: Yüzeyin 150 km veya daha fazla altında, sıcaklık 1050 C civarında olabiliyor . Elmas oluşumu ve durağanlığı için gereken kritik sıcaklık-basınç ortamı, dünyanın her tarafında mevcut değil. Aslen, kıtasal kabukların durağan iç kısımlarının altındaki mantoda bulunduğu düşünülüyor .

Bu "elmas kararlılık bölgeleri"nde oluşup biriken elmaslar, derin kaynaklı volkanik püskürmeler sırasında dünya yüzeyine fışkırıyor. Böyle püskürmeler manto parçalarını yırtıp, onları hızla yüzeye fırlatabilir . Sayfanın üst görselindeki Konum 1'e bakınız. Bu volkanik püskürme çeşidi aşırı enderdir ve çağdaş insanlar tarafından hiç gözlemlenmemiştir.

Peki bu süreçte kömürün rolü var mı? Kömür bir tortul kayaçtır; dünya yüzeyinde biriken bitki artıklarından oluşmuştur. 3,2 km'den daha fazla derinlikte kömüre pek rastlanmaz. Yerkabuğundan aşağılara, bir kıtasal kabuğun tabanından çok daha derinlere kömürün inme olasılığı çok düşüktür. Manto elmaslarının karbon kaynağı, büyük ihtimalle gezegenin oluşumu sırasında dünyanın içine sıkışıp kalan veya batarak derinlere inen karbondur.

2. Batma Bölgelerinde Elmas Oluşumu

Levha tektoniği süreçleriyle mantonun derinliklerine batmış ve sonra yüzeye geri çıkmış oldukları düşünülen kayalarda küçük elmaslar bulunmuştur . Sayfanın üst görselindeki Konum 2'ye bakınız. Batık bir levhada elmas oluşumu, yüzeyin sadece 80 km altında ve 200 C gibi düşük sıcaklıklarda gerçekleşebilir . Yapılan bir çalışmada, Brezilya'da bulunan elmasların, okyanussal kabuğun minerolojisi ile uyumlu minik mineral katkıları içerdiği keşfedildi . Ayrıca batmış deniz suyunun oluşumlarında rol oynadığına işaret eden katkılara sahip olanlar da vardı .

Başka bir çalışmada ise 650 km kadar büyük derinliklerde oluşan mavi, boron içeren elmasların kökeni incelendi. Bu süper-derin elmaslar da batmış okyanussal kabuktan türetildiklerine işaret eden katkılar içeriyordu .

Süreçte kömürün herhangi bir payı var mı? Bu süreç için kömür olası bir karbon kaynağı değildir. Bir okyanussal levhanın batışıyla oluşan elmasların en muhtemel karbon kaynakları kireç taşı, mermer ve dolomit gibi karbonat kayalar ile kıyı çöküntülerindeki bitki artıkları olabilir.

3. Darbe Alanlarında Elmas Oluşumu

Tarihi boyunca dünyaya defalarca büyük gezegencikler (asteroidler) isabet etmiştir. Bu gezegencikler dünyaya çarptığında, çok yüksek sıcaklıklar ve basınçlar üretilir. Örneğin 10 km genişliğinde bir cisim dünyaya çarparken saniyede 15 ilâ 20 km hızla gidiyor olabilir. Darbeyi takiben bu cisim, çok sayıda nükleer silaha eşdeğer bir enerji patlaması ve güneşin yüzeyinden daha yüksek sıcaklık değerleri ortaya çıkarabilir.

Böyle bir darbenin yüksek sıcaklık ve basınç koşulları, elmas oluşturmak için gerekenden de fazladır. Elmas oluşumunun bu kuramı, çeşitli asteroid çarpma bölgeleri yakınlarında keşfedilen minik elmaslarla desteklenmiştir. Sayfanın üst görselindeki Konum 3'e bakınız. Ufak, milimetreden küçük elmaslar, Arizona'daki Göktaşı Krateri'nde bulunmuştur. Sibirya'daki Popigai Krateri'nde ise 13 mm'ye kadar ulaşan polikristalin endüstriyel elmaslar bulunmuştur.

Kömür sürece dahil olmuş mudur? Böyle darbelerin gerçekleştiği arazilerde kömür mevcut bulunmuş ve elmasların karbon kaynağı olarak iş görmüş olabilir. Kireç taşı, mermer, dolomit ve başka karbon içeren kayaların karbon kaynağı görevi görmüş olması ise daha muhtemeldir.

4. Uzayda Elmas Oluşumu

NASA araştırmacıları bazı meteoritlerde (dünyaya düşmüş göktaşlarında) çok sayıda nano-elmas bulmuştur. Nano-elmaslar, birkaç nanometre büyüklüğündeki elmaslardır. Bu meteoritlerdeki karbonun yaklaşık %3'ü nano-elmas biçiminde bulunur. Bunlar mücevher ya da endüstriyel aşındırıcı olarak kullanılamayacak denli ufaktır ama bir elmas malzemesi kaynağıdırlar . Sayfanın üst görselindeki Konum 4'e bakınız.

Smithsonian araştırmacıları da Allen Hills meteoritinden alınan bir örneği incelediklerinde çok sayıda minik elmas bulmuşlardır . Meteoritlerdeki bu elmasların uzayda yüksek hızlı çarpışmalar yoluyla oluştuğu düşünülmektedir.

Kömürün ilgisi bulunur mu? Kömürün, bu elmasların oluşumu ile ilgisi yoktur. Karbon kaynağı, dünyadan farklı bir cisimdir.

En İkna Edici Kanıt

Elmasların çok büyük bölümünün oluşumu ile kömürün herhangi bir alakasının olmadığının en ikna edici kanıtı, dünyadaki elmasların yaşı ile kara bitkilerinin ortaya çıkış zamanını karşılaştırmaktır.

Kayalarda bulunan elmas yataklarının çoğunun Pre-Kambriyen Dönem'de, yani dünyanın oluşumu ile Kambriyen Dönem arasında geçen süre zarfında oluştuğu belirlenmiştir. Bu da 4.6oo milyon (4,6 milyar) yıl ilâ 542 milyon yıl öncesi dönem demektir. Fakat dünya üzerinde, 450 milyon yıl öncesine kadar kara bitkisi evrilmemiştir. Yani en genç elmasların bile oluşumundan 100 milyon yıl sonra bitkiler karaya çıkmıştır.

Kömür, karada yaşayan bitkilerin kalıntılarından oluştuğuna göre ve en eski kara bitkileri bile oluşum tarihi belirlenen neredeyse tüm elmaslardan genç olduğuna göre, dünyanın doğal elmaslarının oluşumunda kömürün kayda değer bir rolünün olmadığı çıkarımı yapılabilir.

Dünya Yüzeyinde Elmas Oluşumu

1950'lerde dünya yüzeyinde elmas oluşumu için yeni yöntemler keşfedildi. Bilimciler, elmas oluşturmak için gereken sıcaklık ve basınç koşullarını laboratuvarda sağlayabilir duruma geldi. İlk elmasların çoğu mücevher kalitesinde değildi ama matkap uçlarında, kesim aletlerinde ve taşlama çarklarında aşındırıcı granüller olarak kullanılmak için harikaydılar. Kısa süre sonra, eskimeyen rulmanlar, bilgisayar işlemcilerinde ısı emiciler ve yüksek sıcaklıklı pencereler olarak kullanılmak üzere daha büyük laboratuvar kökenli elmaslar üretildi.

Tüm laboratuvar kökenli elmaslar, devasa miktarda elektrik tüketen ekipmanlar kullanılarak üretilebiliyor. Bu elektriğin bir bölümü, kömür yakarak elde edilebilir. Elmas oluşumunda kömürün en büyük katkısı da herhalde ancak böyle olabilir.

Günümüzde endüstriyel süreçlerde kullanılan elmasların hemen hepsi laboratuvarda yapılıyor. Azot eklenerek sarı, boron eklenerek mavi renkte hazırlanabiliyorlar. Yeşil, pembe, turuncu ve başka renk elmaslar da, yetiştirme sonrası işlemlerle elde edilebiliyor. Şu anda laboratuvarda elmas yetiştirmede dünya lideri olan ülke ise Çin.