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Edelsteinchemie: Saures Wasser lässt Diamanten wachsen

Wie Diamanten entstehen, ist umstritten. Säure und Magnesium könnten eine entscheidende Rolle spielen. Experimentelle Befunde stützen die These.
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Diamant gilt als das edelste aller Minerale – wie der transparente Kristall in der Natur entsteht, ist allerdings nur unzureichend geklärt. Zwei plausible Modelle gibt es bislang, doch die dafür nötigen Bedingungen sind so speziell, dass Zweifel bleiben. Nun stellen Dimitri Sverjensky und Fang Huang ein Modell vor, das unter Bedingungen funktioniert, wie sie bei der Reaktion von Wasser mit Gestein auftreten. Demnach bildet sich Diamant, wenn sehr heiße hydrothermale Wässer bei hohem Druck durch Reaktionen mit umgebendem Gestein saurer werden. Dabei verändert sich nichts am Oxidationszustand der Lösung. In den bisherigen Modellen müssen reduzierende, zum Beispiel wasserstoffreiche Fluide mit solchen zusammenkommen, die insgesamt oxidierend sind – eine sehr unwahrscheinliche Kombination.

Bei Temperaturen um 900 Grad und bei 5 Gigapascal Druck ist Diamant in hydrothermalen Fluiden stabil, sofern das Verhältnis von Magnesium zu Wasserstoffionen unter einen bestimmten Wert fällt, sofern also Magnesium aus der Lösung verschwindet, während sie saurer wird. Das geschieht, wie die beiden Wissenschaftler in ihrem Modell zeigen, ganz natürlich, wenn die Fluide die Silikatgesteine der unteren Kruste chemisch verändern. Dadurch gerät die Lösung in das so genannte Stabilitätsfeld von Diamant – jene Kombination von physikalischen Größen, bei der Diamant auf Kosten anderer kohlenstoffhaltiger Minerale wächst, in diesem Fall Karbonaten im Gestein. Tatsächlich entspricht die berechnete Zusammensetzung der Fluide in diesem Stabilitätsfeld jener von Einschlüssen in Diamanten aus einigen Regionen der Welt. Die beiden Wissenschaftler sind deswegen optimistisch, dass ihr Modell die Entstehung zumindest eines Teils der Diamanten erklärt.

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