UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA
MINERALOGÍA
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN: “EN GENERAL… DIAMANTE”
18 DE NOVIEMBRE DE 2009
ÍNDICE
1. JUSTIFICACIÓN DEL TEMA 2. OBJETIVOS 3. INTRODUCCIÓN E HISTORIA 3.1. ¿QUÉ ES EL DIAMANTE? 3.2. GÉNESIS 4. QUÍMICA 4.1. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA 5. PROPIEDADES MINERALES 5.1. FORMA CRISTALINA 5.2. TAMAÑO 5.3. DENSIDAD 5.4. CLIVAJE 5.5. DUREZA 5.6. TRANSPARENCIA 5.7. LUSTRE 5.8. REFRACCIÓN DE LA LUZ Y DISPERSIÓN 5.9. COLOR 6. ACONTECIEMIENTOS 6.1. DIAMANTE ARTIFICIAL 7. APLICACIÓN 7.1. GEMAS 7.2. GRADO INDUSTRIAL 8. OTRAS HISTORIAS 8.1. FAMA 9. CONCLUSIONES 10.REFERENCIAS
1. JUSTIFICACIÓN DEL TEMA Los minerales son de los componentes más abundantes en la Tierra y el Universo, sin embargo, desde el punto de vista económico solo algunos tienen importancia para el hombre y la industria. De este grupo sobresalen los que, por sus propiedades, resaltan estéticamente de entre todos y se han posicionado como gemas o piedras preciosas y de este selecto grupo existe un mineral en especial que sobre todos ha resaltado en toda la historia del hombre y ha creado sus propias historias, el diamante. El diamante es bello y tiene un gran valor pero ¿Qué hay detrás de él? Mucha gente las usamos y decimos conocerlo solo porque lo hemos visto cuando realmente no sabemos nada, lo que yo busco con este trabajo es presentar de una manera sencilla y fácil lo que realmente es el diamante, lo que ha representado para el hombre y lo que se desenvuelve en su derredor.
2. OBJETIVO Conocer y analizar de una manera sencilla y clara porque el diamante ha sobresalido entre los minerales partiendo de todo lo que se desenvuelve en su derredor; sus implicaciones en el mercado, génesis y localización de los principales yacimientos en el mundo, las propiedades que posee y que lo han colocado en esa posición, la historia que nos puede contar de acuerdo a un significado geológico, su historia en las manos del hombre y en este sentido las consecuencias que han venido por la importancia que se le ha dado.
3. INTRODUCCIÓN E HISTORIA Los diamantes han sido encontrados en todos los continentes del mundo y han sido explotados de cientos de depósitos desde 800 a.C. sin embargo era conocido desde antes del 3000 a.C. en la India, aunque raro en la antigüedad, el diamante ha sido una de las gemas mas codiciadas desde que el hombre los descubrió, esto ha llevado a la sociedad a grandes problemas y a la búsqueda de sus soluciones. Incuestionablemente excede a todas las rocas en interés, importancia y valor. Su dureza, claridad y transparencia, su única constante de refracción óptica y dispersión y finalmente en la maravillosa perfección de su lustre, el diamante sobrepasa a todos los minerales. Por estas razones y por la gran cantidad de aplicaciones técnicas tiene el valor de una gema dedicándole un espacio importante para su estudio como mineral.
3.1 ¿QUÉ ES EL DIAMANTE? El diamante es la sustancia natural mas dura que se conoce, muy apreciado como una gema escasa y preciosa en particular, el diamante tiene la más alta conductividad térmica de todos los materiales comunes. Etimológicamente diamante significa del griego “adamas”, “invencible”.
3.2 GÉNESIS Los diamantes se forman en condiciones de alta temperatura cerca de 2000 °C y altas presiones de alrededor de 200 km debajo de la superficie terrestre generalmente en el manto. Los diamantes son llevados cerca a la superficie de la Tierra a través de erupciones volcánicas profundas por un magma, que se enfría en rocas ígneas conocidas como kimberlitas y lamproitas. Los diamantes también pueden ser producidos sintéticamente en un proceso de alta presión y alta temperatura que simula aproximadamente las condiciones en el manto de la Tierra. El diamante no es solo constituyente de la Tierra también se ha encontrado diamante en meteoritos como microcristales. Actualmente incluso se puede crear diamante a partir del tequila.
Los diamantes también pueden formarse en otros eventos naturales de alta presión. Se han encontrado diamantes muy pequeños, conocidos como microdiamantes o nanodiamantes, en los cráteres de impacto de meteorito. Tales eventos de impacto crean zonas de choque de alta presión y temperatura, idóneas para la formación de di amantes.
4. QUÍMICA El diamante es un mineral nativo cuya composición química es C (carbono), el alótropo donde los átomos de carbono están dispuestos en una variante de la estructura cristalina cúbica centrada en la cara denominada red de diamante, lo que la diferencia de las otras formas del carbono. El diamante tiene renombre específicamente como un material con características físicas superlativas, muchas de las cuales derivan del fuerte enlace covalente entre sus átomos. Estas propiedades determinan que la aplicación industrial principal del diamante sea en herramientas de corte y de pulido.
4.1 CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA Y REACTIVIDAD Algunos diamantes azules son semiconductores naturales, en contraste a la mayoría de otros diamantes, son excelentes aislantes eléctricos. La conductividad y color azul se originan de la impureza de boro. El boro sustituye a átomos de carbono en la red de diamante, donando un hueco en la banda de valencia. El diamante es resistente al ataque de ácidos y de álcalis; sus cristales trasparentes, calentados en una atmósfera de oxígeno, arden cuando alcanzan una temperatura de unos 800º C, formando dióxido de carbono. Y si se calientan al vacio forma grafito.
5. PROPIEDADES MINERALES 5.1 FORMA CRISTALINA El diamante es uno de los más perfectos minerales cristalizados, pertenece al sistema cúbico y de acuerdo con los putos de vista con la mayoría de los mineralogistas a la clase tetrahedral-hemihedral de este sistema, sin embargo, algunos lo consideran holohedral. La forma octaédrica ligeramente distorsionada de este cristal de diamante bruto en matriz es típica del mineral. Los diamantes ocurren más frecuentemente como octaedros eudrales o redondeados y octaedros gemelados denominados maclas. Como la estructura del cristal de diamante tiene una disposición cúbica de los átomos, tienen muchas facetas que pertenecen a un cubo, octaedro, rombicosidodecaedro, tetraquishexaedro o hexaquisoctaedro. Los cristales pueden redondearse y las aristas inexpresivas pueden alongarse. Algunas veces se les encuentra crecidos juntos o formando cristales dobles "gemelados" en las superficies del octaedro.
5.2 TAMAÑO Los diamantes de tamaño pequeño ocurren en gran número, los de gran tamaño son mas limitados y los verdaderamente grandes son extremadamente raros y valiosos por esta razón se les conoce con nombres distintivos como el “Braganza” de la corona Portuguesa
que podría ser el diamante mas grande clasificado que se halla encontrado, se dice que pesa 1680 quilates, o “ La Estrella del Sur” el diamante Brasileño mas famoso con un peso en bruto de 254 1/2 quilates.
5.3 DENSIDAD La densidad de los diamantes varia entre 3.3 y 3.7 g/cm 3, estas variaciones se deben a si el material es puro o tiene impurezas esto se refleja por ejemplo en los diamantes de colores los cuales tienen diferente densidad aunque las variaciones son relativamente pequeñas, por ejemplo los diamantes verdes tienen 3.52 y los naranja 3.55 g/cm 3, también puede influir la procedencia del diamante aunque los que proceden de un mismo lugar pueden tener diferente densidad, los diamantes con menor densidad (negro carbonado) que han sido determinados tienen 3.141-3.416 y se debe a la naturaleza del material, numerosos espacios de aire encerrados y los diamantes mas puros tienen densidad de 3.52.
5.4 CLIVAJE Las superficies de separación o clivaje del diamante pueden ser encontrados siempre en direcciones definidas siendo paralelas a una o más caras del octaedro, sin embargo no es posible producir un clivaje en las direcciones paralelas al cubo, en esas direcciones solamente hay superficies con fractura irregular. El clivaje es una propiedad importante en los diamantes sin forma cristalina externa pues por el clivaje se pueden obtener caras paralelas al octaedro.
5.5 DUREZA En respecto a la dureza el diamante se posiciona solo sobre todas las sustancias naturales y artificiales ubicándose en el número 10 de la escala de dureza de Mohs. Debido a que sólo pueden ser rayados por otros diamantes, mantienen su pulido extremadamente bien. Algunos diamantes son más duros que otros, así que un diamante puede rayar a otro por ser mas duro por ejemplo los diamantes Australianos son mas duros que los de Sudáfrica o los diamantes negros de Borneo son más duros que los de otros colores de ese lugar. Así los únicos enemigos que pueden rayar un diamante son: otro diamante, los agregados nanocristalinos de diamantes producidos por tratamiento de presión alta y temperatura alta del grafito o fulerita (C60), Nitruro de boro cúbico (Borazón), una forma hexagonal del diamante denominada lonsdaleíta, que se ha predicho teóricamente ser 58% más fuerte que el diamante.
5.6 TRANSPARENCIA En su pura condición el diamante tiene la más hermosa claridad y transparencia, sin embargo, la presencia de inclusiones en algunos casos puede causar que sea opaco, incluso los diamantes negros o cafés son transparentes. La transparencia del cristal depende de las condiciones de su superficie, si el cristal es maltratado puede parecer opaco aunque en su interior sea transparente. La transparencia de un diamante se compara con la del agua y así para los diamantes que no son transparentes y que no pueden ser usados como gemas tienen un uso tecnológico.
5.7 LUSTRE El lustre de la suave cara del diamante es extraordinariamente fuerte y brillante, es muy peculiar intermedio entre el lustre de vidrio y metal. Siendo característico del diamante es conocido como lustre adamantino y solo muy pocos minerales lo poseen, el lustre es tan característico que incluso por el lu stre se puede reconocer un diamante.
5.8 REFRACCIÓN DE LA LUZ Y DISPERSIÓN Como las otras sustancias que cristalizan en el sistema cubico el diamante tiene refracción simple, su índice de refracción es de 2.42 el cual es alto. En cuanto a dispersión una característica marcable pues la luz blanca que atraviesa el diamante puede ser descompuesta en el espectro por su alto índice de refracción, sin embargo no todos los diamantes se comportan igual.
5.9 COLOR Los colores en el diamante se originan de defectos de red e impurezas. La red cristalina de diamante es excepcionalmente fuerte y sólo pueden ser introducidos átomos de nitrógeno, boro e hidrógeno en un diamante durante el crecimiento. Los metales de transición Ni y Co, que se usan comúnmente para el crecimiento de diamante sintético por las técnicas de presión alta y temperatura alta, han sido detectados en los diamantes como átomos individuales. El nitrógeno es la impureza más común encontrada en las gemas diamantes. El nitrógeno es responsable del amarillo y marrón en los diamantes. El boro es responsable del color azul grisáceo, el color en los diamantes tiene dos fuentes adicionales: irradiación (usualmente por partículas alfa), que ocasiona el color en los diamantes verdes, y deformaciones físicas del cristal de diamante conocidas como deformaciones plásticas causa del color en ciertos diamantes marrones y tal vez en algunos rosados y rojos. En orden de rareza, los diamantes incoloros, por mucho los más comunes, son seguidos por los amarillos y marrones, luego por los azules, verdes, negros, blancos translúcidos,
rosados, violetas, naranjas, morados, y el más raro, rojo. Los diamantes "negros" o carbonado, diamantes que no son verdaderamente negros, pero en vez de eso contienen numerosas inclusiones oscuras que le dan a la gema su apariencia oscura.
6. ACONTECIEMIENTOS El diamante ha sido encontrado en los cinco continentes pero no con la misma extensión ni en las mismas condiciones y en este sentido es en el que se diferencian los yacimientos en cuatro tipos: 1. Minas a cielo abierto: Yacimiento que queda expuesto por la erosión y puede ser explotado en la superficie. 2. Aluvial: Por el intemperismo de un rio los cristales son desplazados en la corriente y es posible encontrarlos en el cause (Yacimientos de Placer) 3. Subterráneo: Es el Yacimiento en el que se aplican las técnicas de minería para explotarlo pues se encuentra aun en profundidad de la Tierra. 4. Marino: Cuando los sedimentos son arrastrados hasta llegar al mar y quedan sepultados se dice que es un Yacimiento marino. Cuando los yacimientos se encuentran aun subterráneos o no han sido transportados por las corrientes se les llama yacimientos primarios y cuando los cristales han sido transportados y sepultados en sedimentos se les llama yacimiento secundario. Los lugares en los que se ha encontrado diamante son: 1. India 6. Canadá 2. Brasil 7. Los Urales 3. Sudáfrica 8. Guiana Británica 4. Borneo 9. Siberia 5. Australia 10. Meteoritos Un guijarro encontrado por un niño en la orilla del río Orange en Sudáfrica en 1866 e identificado como diamante de 21 quilates fue el primer paso en la apertura de los campos de extracción de la región que han llegado a ser los mayores del mundo. La fiebre de los diamantes en las arenas de los ríos Orange y Vaal aumentó en 1870 y 1871, tras el descubrimiento de minas secas cerca de la actual Kimberley. Eran zonas casi circulares de arcilla amarilla donde se encontraban las piedras preciosas. Cuando los mineros excavaron en la arcilla, a veces llamada tierra amarilla, encontraron una roca dura y azulada que mostró ser también útil. Esta tierra azul, identificada como kimberlita (variedad de peridotita), es el material primigenio desde el que se forma, por meteorización, la tierra amarilla. Gracias a la minería, se descubrió que las zonas circulares de tierra amarilla y azul eran cúspides de chimeneas de kimberlita (de probable origen volcánico) que se internan hacia abajo una distancia indeterminada. Se han hallado tubos similares, no todos con contenido de diamante, en algunos otros lugares de Sudáfrica. Se han encontrado depósitos de diamante, la mayoría aluviales, en otras zonas de África, como Tanzania, Zaire, Ghana y Sierra Leona. También se han producido descubrimientos en Australia,
Borneo, los montes Urales, Siberia, Venezuela y Guayana. En la India, que fue durante siglos, la única fuente conocida de diamantes del mundo, la producción actual se limita a pequeñas cantidades extraídas de lechos de conglomerado y de una chimenea de kimberlita. Hay diamantes en lugares muy separados de Brasil (cerca de la ciudad de Diamantina en Minas Gerais, en Bahía, y en el centro-sur del país). Las minas brasileñas destacan en la producción de balas y de carbonado. La historia del Diamante Cullinan es reciente, por consiguiente auténtica. Él pesaba 3106 quilates en su estado bruto y su fama se debe por ser el diamante más grande encontrado en el mundo, de una calidad excepcional... Ha sido el 25 de enero de 1905 que Papa Wells, gerente de área de la mina premier en Transvaal, África del Sur, dando un giro de inspección, vio un brillo amarillo en un lado de la pared de la mina. Caminó al lugar y empezó a excavar con su cortaplumas, extrayendo de la tierra el diamante que pesaba poco más de medio kilo. La piedra se puso en la caja fuerte y el presidente de la compañía minera, sir Thomas Cullinan, fue informado. El enorme diamante bruto se transportó entonces en un vagón de mula con el resto de la producción de la semana para la estación de tren de Johannesburgo. ¡Por increíble que parezca, ella se volvió incluso un asunto embarazoso para la compañía Premier, porque aunque la piedra haya sido la maravilla del mercado de diamantes de Londres, durante 2 años nadie quiso comprarla! Finalmente fue comprada por el gobierno de Transvaal. En 1726 se descubrieron diamantes en Brasil, y en 1866 en Sudáfrica que es en la actualidad el productor principal de estas gemas.
6.1 DIAMANTE ARTIFICIAL Los diamantes sintéticos son cristales de diamante que son manufacturados en un laboratorio, en contraste a los diamantes naturales que se forman naturalmente en la Tierra. El primer diamante sintético fue creado en 1954 en los laboratorios de General Electric.
7. APLICACIÓN La industria del diamante puede ser separada en dos categorías básicamente distintas: una relacionada con los diamantes de grado gema, y otro para los diamantes de grado industrial. Aunque existe un gran comercio en ambos tipos de diamantes, los dos mercados actúan en formas dramáticamente distintas.
7.1 GEMAS Los factores que determinan el valor de un diamante gema están simbolizados por las cuatro “C” es decir, informalmente por la inicial de sus términos ingleses: “Colour” (color), “Clarity” (claridad, transparencia o pureza), “Cut” (talla o corte) y “Carat” (peso en
quilates). Hay un mercado bien establecido para la venta de diamantes calidad gema. Un aspecto remarcable del comercio de diamantes de calidad gema es su altísima concentración: el comercio global y el corte de diamante está limitado a sólo unas pocas localidades. La producción y distribución de diamantes está grandemente consolidada en las manos de unos pocos jugadores clave, y concentrados en centros de intercambio de diamantes tradicionales. Siendo el más importante. Sin embargo, Nueva York, junto con el resto de los Estados Unidos, es donde aproximadamente el 80% de los diamantes del mundo son vendidos, incluyendo ventas en subasta. Asimismo, también terminan en Nueva York los diamantes más grandes y de formas brutas más inusuales.
7.2 GRADO INDUSTRIAL Los diamantes industriales son valorados mayoritariamente por su dureza y conductividad térmica, haciendo algunas de las características gemológicas de los diamantes, tales como claridad y color, irrelevantes para la mayoría de aplicaciones. Los diamantes son insertados en la punta de taladros u hojas de sierras, o esparcidos en un polvo para su uso en aplicaciones de lijado y pulido. Algunas aplicaciones especializadas incluyen el uso en laboratorios como contenedor para experimentos de alta presión, rodamientos de alto desempeño. Con los avances continuos hechos en la producción de diamantes sintéticos, las aplicaciones futuras se están volviendo factibles. Está generando mucha excitación el posible uso del diamante como un semiconductor apto para construir microchips.
8. OTRAS HISTORIAS Los antiguos griegos creían que los diamantes eran fragmentos de estrellas. Algunos incluso decían que eran las lágrimas de los dioses. Otra leyenda hablaba de un valle inaccesible en Asia Central alfombrado con diamantes, del que se decía que estaba protegido por aves de rapiña en el cielo y por serpientes venenosas en la tierra. En algunos de los países de África central y occidental políticamente más inestables, los grupos revolucionarios han tomado control de minas de diamantes, usando los ingresos provenientes de las ventas de diamantes para financiar sus operaciones. Los diamantes vendidos a través de este proceso son conocidos como "diamantes de sangre". Grandes corporaciones de comercio de diamantes continúan financiando y alimentando estos conflictos al hacer negocios con los grupos armados. En respuesta a la preocupación pública de que sus compras de diamantes pudieran estar contribuyendo a la guerra y a violación de los derechos humanos en el África central y occidental, las Naciones Unidas, la industria de diamantes, y las naciones comercializadoras de diamantes introdujeron el Proceso Kimberley en el 2002. El Proceso Kimberley apunta a asegurar que los diamantes de conflicto no se entremezclen con los diamantes controlados por tales grupos rebeldes. Esto se logra al requerir que los países productores de diamantes provean pruebas de que el dinero que hacen de la venta de diamantes no es usado para financiar actividades criminales o revolucionarias. En el 2000, la WFDB y la International Diamond Manufacturers Association establecieron el World Diamond Council para evitar el tráfico de diamantes usados para subvencionar guerras y actos inhumanos.
8.1 FAMA Hay un pequeño número de diamantes que por su tamaño, belleza o historia poseen un interés especial, estos son algunos de ellos: Koh-i-noor y orloff: son dos diamantes de la misma roca de 787 ½ quilates pertenecientes a la corona Rusa. Estrella Polar, brillante de 40 quilates de la corona Rusa. Akbar Sha. Llamado por su posesor Akbar de Arabia pesaba 116 quilates pero fue recortado a 71 en 1866. Nizam: Un niño encontró la roca de 440 quilates pero al cortarla solo quedo 277 presentado a Nizam de Haidarabad. La Gran Tabla encontrado en 1642 en la India con 242 3/16 quilates. Florentina: diamante amarillo de Austria 139 ½ quilates. Pigott. Pasha De Egipto. Estrella del Sur: encontrado en 1853 es el diamante brasileño más famoso 254 1/2 quilates. Victoria.
Cullinan: El más grande de todos, descubierto en la mina Premier de Suráfrica en 1905, pesaba 3106 quilates antes de ser cortado. Vargas: encontrado en Brasil en 1938, pesaba 726,6 quilates en bruto; cuando se cortó en 1945, se obtuvieron 29 piedras con un peso total de 411 quila tes. Estrella de África: 530,2 quilates, es el diamante tallado más grande del mundo; en la actualidad está engastado en el cetro real británico.
9. CONCLUSIONES Al realizar este trabajo observe que el diamante es una roca con mas importancia que lo que la gente comúnmente cree, no solo por su valor sino por sus propiedades y por la gran ola de conflictos e historia que se ha desarrollado en torno a él, esto fue una de las partes que mas me interesaron debido a que el diamante a creado mas historias negativas y de conflictos que de bien a pesar de los esfuerzos de algunas instituciones por evitarlo. A pesar de este estudio e investigación sencilla en el que enfrente a un mar de información que tuve que sintetizar en gran cantidad o que no pude abarcar por razones de espacio, cumpliendo con el objetivo de dar a conocer de una manera sencilla y clara lo que son las generalidades del diamante expuse de una forma resumida los puntos clave para saber un poco más en sobre esta roca y sus propiedades que pueden ser importantes en el caso de la industria y de su uso como gema para no quedarnos con solo conocerlo de vista o por que nos dicen que es diamante, sin embargo me hubiera gustado profundizar mas en temas que yo considero relevantes a mi punto de vista.
10. REFERENCIAS *Diamonds & Gold! Revista: The Mineralogical Record Vol. 35, Num. 1 Enero-febrero 2004 *Precious Stones Diamond Dr. Max Bauer Dover publications, Inc. 1968 *Introducción a la gemología. Juan Carlos Cruz Ocampo, Alfredo Victoria Morales. Facultad de Ingeniería, U.N.A.M. 2006 *Gemstones and their origins Peter C. Keller, Ph.D. Van Nostrand Reinhold 1990 *Manual de Mineralogía Cornelis Klein Ed. Reverte 2001 *http://es.wikipedia.org/wiki/Diamante *Introducción a la gemología Juan Antonio Segura Requena http://www.mailxmail.com/curso-introduccion-gemologia *http://redescolar.ilce.edu.mx/redescolar/publicaciones/publi_rocas/ diamante.htm *http://www.diamantes.com.br/espanol/allcolor.gif&imgrefurl=http://www.diamantes.co m.br/espanol/diamantes_coloreados.php *http://www.diamantes-infos.com/diamante-bruto/geologia-diamante.html#mapa-yacimientosdiamantíferos
*Tutorial de mineralogía y gemología http://www.uned.es/cristamine/gemas
