AhA: Warum sind Diamanten so hart?

Vulkanausbrüche lassen die gewaltige Wärmeenergie erahnen, die in der Erde steckt. Sie befördern Millionen Tonnen geschmolzenes und pulverisiertes Gestein an die Erdoberfläche. Manche Eruptionen, die die Erdkruste durchbrechen, hinterlassen tiefe, enge Schlote voller erstarrter Lava.

Im südafrikanischen Kimberley entdeckte man in einem solchen Schlot im Jahr 1869 Diamanten. Die Gegend geriet in einen Diamantenrausch. Innerhalb weniger Jahrzehnte hob man aus dem erloschenen Vulkan ein mehr als 200 Meter tiefes Loch aus. Allein dieses „Big Hole“ enthielt fast 3000 Kilogramm Diamanten.

Die Edelsteine stammen aus dem oberen Erdmantel. Man schätzt, dass Diamanten in mindestens 200 Kilometern Tiefe bei Temperaturen von mehr als 1000 Grad Celsius und unter extrem hohem Druck zusammengebacken werden. Die begehrten Schmucksteine sind die härtesten bekannten Minerale überhaupt.

Dabei unterscheiden sie sich, was ihre stoffliche Zusammensetzung betrifft, kaum von einer Bleistiftmine. Sie bestehen wie Grafit oder Ruß aus Kohlenstoff. „Der Unterschied liegt in der Art und Weise, wie die Atome miteinander verbunden sind“, sagt der Mineraloge Heiner Vollstädt, Geschäftsführer der Vollstädt Diamant GmbH in Seddin. In Grafit liegen die Kohlenstoffatome in Schichten übereinander. Diese Lagen lassen sich schon bei leichtem Druck auf die Bleistiftspitze voneinander trennen. Im Diamanten bilden die Atome dagegen ein dreidimensionales Kristallgitter. „Sie haben eine enge, feste Bindung.“ Womit sich auch die optischen Eigenschaften völlig verändern.

Heute lassen sich Diamanten bei Temperaturen von 1400 bis 1800 Grad Celsius und einem Druck von 50 000 Atmosphären auch künstlich erzeugen. Die meisten Industriediamanten seien weniger als ein Millimeter groß, erzählt Vollstädt, dessen Firma die Qualität solcher Steine prüft. Wegen ihrer Härte werden sie für Sägen, Bohrer, Schleifscheiben oder Augenskalpelle benötigt.

Diamanten kann man auch in Deutschland finden. Im Erzgebirge entdeckten Forscher Körnchen, die weniger als einen Zehntel Millimeter groß sind und sich vor mehr als 300 Millionen Jahren gebildet haben, als zwei Erdplatten zusammenstießen und das Erzgebirge emporhoben. Auch im Nördlinger Ries gibt es winzige Diamanten. Sie sind gewissermaßen vom Himmel gefallen: Der gewaltige Druck beim Einschlag eines Meteoriten hat den Kohlenstoff derart veredelt.