כיצד מיוצרים יהלומים

תפיסה מוטעית נפוצה היא שיהלומים נוצרים עקב מטמורפיזם של פחם. כיתות מדעים רבות ממשיכות ללמד "כיצד נוצרים יהלומים" על סמך רעיון זה.
עם זאת, יהלומים נוצרו מפחם לעיתים רחוקות. יהלומים המתוארכים לצמחי היבשה הראשונים של כדור הארץ - חומר הגלם לפחם - עתיקים בהרבה מרוב היהלומים שתוארכו! פחם אינו יכול ליצור מרבצי יהלומים על פני כדור הארץ; ראיות אלו לבדן צריכות לבטל אפשרות זו.
בנוסף לסלעי משקע, תפרי פחם הם בדרך כלל אופקיים או כמעט אופקיים. לעומת זאת, יהלומים נוצרים בצינורות אנכיים מלאים בסלעי מגמה.

שיטות יצירת יהלומים

יהלומים הנמצאים על פני כדור הארץ מיוצרים על ידי ארבעה תהליכים. תהליך כריית היהלומים אחראי כמעט לכל היהלומים שהתגלו אי פעם. ישנם שלושה מקורות נוספים ליהלומים מסחריים שאינם משמעותיים.
פחם מעורב בתהליכים אלה לעיתים רחוקות - אם בכלל.

התהוות במעטפת כדור הארץ

גיאולוגים מאמינים כי התפרצויות געשיות ממקורות עמוקים הובילו יהלומים אל פני השטח ממעטפת כדור הארץ. מחפשי יהלומים מחפשים את צינורות הקימברליט והלמפריט שנוצרו מהתפרצויות אלה.
יהלומים נמצאים לעיתים רחוקות בצינורות אלה והם כה קטנים עד שלא ניתן להפיק מהם עניין מסחרי. רק כאשר צינורות אלה מכילים מספיק יהלומים ניתן לבצע כרייה רווחית ולפתח מכרות פתוחים ותת-קרקעיים. ישנם גם יהלומים בתוך חלק מהצינורות הללו שעברו בליה וסחיפה. נחלים וקווי חוף מכילים כיום מרבצי פלאסר המכילים יהלומים אלה.
נדרשים טמפרטורה ולחץ גבוהים להיווצרות יהלומים טבעיים . בטמפרטורות שבין 1050 מעלות צלזיוס (2000 מעלות פרנהייט), תנאים אלה מתרחשים במקומות כ-150 קילומטרים מתחת לפני השטח של מעטפת כדור הארץ. היווצרות יהלומים ויציבותם אינם זמינים ברחבי העולם עקב היעדר סביבות טמפרטורה ולחץ קריטיות. המעטפת שמתחת ללוחות היבשתיים היא מיקומו העיקרי של חומר זה.
כתוצאה מהתפרצויות געשיות עמוקות, "אזורי יציבות היהלומים" הללו מספקים יהלומים לפני כדור הארץ. חלקי המעטפת נקרעים מהמעטפת ונישאים במהירות אל פני השטח על ידי התפרצויות אלה.

היווצרות אזור הסחיטה

תהליכים טקטוניים של לוחות גרמו לסלעים להחדיר את המעטפת לעומק, ושחררו יהלומים זעירים אל פני השטח. לוחות מחליפים יכולים ליצור יהלומים בטמפרטורות נמוכות עד 200 מעלות צלזיוס ובעומק של 80 קילומטרים מתחת לפני השטח. מחקר נוסף בחן את המינרלוגיה של הקרום האוקייני ביהלומים מברזיל. ייתכן שמי ים שחלפו מתחת לפני השטח תרמו להיווצרות חלק מהתכלילים הללו.
לאחרונה , חוקרים בחנו את מקורותיהם של יהלומים כחולים המכילים בורון שנוצרו בעומקים של 650 קילומטרים. תכלילים ביהלומים העמוקים במיוחד מעידים על כך שהם הגיעו מקרום אוקייני סחוט.

היווצרות אתר פגיעה

לאורך ההיסטוריה, כדור הארץ נפגע על ידי מספר אסטרואידים . כאשר אסטרואיד פוגע בכדור הארץ, נוצרים טמפרטורות ולחצים קיצוניים. אסטרואיד ברוחב של שישה מיילים (10 קילומטרים) יכול לנוע במהירות של עד תשעה עד שתים עשרה מיילים לשנייה (15 עד 20 קילומטרים לשנייה). פגיעה בעצם מהיר זה תשחרר פרץ אנרגיה השווה ערך לכלי נשק גרעיניים רבים וטמפרטורות גבוהות יותר מפני השטח של השמש.
כתוצאה מפגיעה כזו, יהלומים מסוגלים להיווצר בצורה מושלמת הודות לתנאי הטמפרטורה והלחץ הגבוהים. מספר אתרי פגיעות של אסטרואידים נמצאו כמכילים יהלומים זעירים, דבר התומך בתיאוריה זו של היווצרות יהלומים.
מכתש המטאורים של אריזונה התגלה כמכיל יהלומים זעירים בעובי של פחות ממילימטר. במהלך משלחת קידוח במכתש פופיגאי בצפון סיביר, רוסיה, התגלו יהלומים תעשייתיים רב-קריסטליים בגודל של עד 13 מילימטרים.

היווצרות חלל

מטאוריטים מסוימים מכילים מספר רב של ננו-יהלומים, שהם בעצם יהלום בקוטר של ננומטרים בודדים (מיליארדיות המטר). כשלושה אחוזים מהפחמן במטאוריטים מכיל ננו-יהלומים. עם זאת, יהלומים אלה יכולים לשמש כמקור לחומר יהלום; לא ניתן להשתמש בהם לחיתוך אבני חן או לחומרי שיוף תעשייתיים.
בזמן חיתוך דגימה מהמטאוריט של אלן הילס, גילו חוקרי הסמית'סוניאן יהלומים זעירים רבים. בניגוד ליהלומים שנמצאו על פני כדור הארץ באתרי פגיעה, יהלומים אלה במטאוריטים נוצרו ככל הנראה בחלל באמצעות התנגשויות במהירויות גבוהות.

היווצרות על פני כדור הארץ

על פני כדור הארץ, שיטות חדשות לייצור יהלומים התגלו בשנות ה-50. התנאים הדרושים ליצירת יהלומים במעבדה נוצרו על ידי מדענים. שלא כמו רוב יהלומי אבן החן, יהלומים מוקדמים היו גרגירי שוחקים מושלמים ושימשו במקדחים, כלי חיתוך וגלגלי השחזה. כיום מיוצרים יהלומי מעבדה לשימוש בחלונות עמידים בטמפרטורה גבוהה, גופי קירור למעבדי מחשב ומיסבים עמידים בפני שחיקה.
תהליכים תעשייתיים מודרניים משתמשים כמעט אך ורק ביהלומים שנוצרו במעבדה. מעבדות דירוג יהלומים מדרגות אותם גם כחסרי צבע או כמעורפלים קלות בהתבסס על איכותם. בסביבות יצירת יהלומים, ניתן להוסיף חנקן (צהוב) או בורון (כחול) כדי לייצר מגוון צבעים. בעזרת תהליכי טיפול לאחר הגידול, ניתן להשיג צבעים כמו ירוק, ורוד, כתום וצהוב. יהלומים שנוצרו במעבדה מיוצרים בארצות הברית ובמספר מדינות אחרות, אך מיוצרים בעיקר בסין.
כמות גדולה של חשמל נצרכת על ידי ציוד ליהלומים במעבדה כדי ליצור את הטמפרטורה והלחץ הנדרשים לגידול יהלומים. קיימת אפשרות שחלק מהחשמל הזה ייווצר על ידי שריפת פחם. פחם הוא כנראה המקור הטוב ביותר ליהלומים המיוצרים ממנו.

לשים קץ להיווצרות פחם

השוואת גיל היהלומים של כדור הארץ לגיל צמחי היבשה המוקדמים ביותר היא העדות המשכנעת ביותר לכך שפחם לא מילא תפקיד בהיווצרות יהלומים.
רוב מרבצי היהלומים שנמצאו בסלעים קשורים לתקופה הפרה-קמבריאנית , התקופה שבין היווצרות כדור הארץ (לפני כ-4,600 מיליון שנה) לתחילת התקופה הקמבריאנית (לפני כ-542 מיליון שנה). רוב היהלומים הנכרים כיום נוצרו כמעט 100 מיליון שנה לאחר הופעת צמחי היבשה המוקדמים ביותר על כדור הארץ לפני 450 מיליון שנה.
מכיוון שפחם נוצר משאריות צמחים, וצמחי היבשה העתיקים ביותר בהיסטוריה של כדור הארץ צעירים כמעט מכל יהלום שתוארך אי פעם, סביר להניח שלפחם לא היה תפקיד משמעותי בהיווצרות יהלום.

יהלומים שגודלו במעבדה

מדענים שלטו באומנות יצירת יהלומים סינתטיים במעבדה עד שנות ה-50. אבנים באיכות אבני חן לא נוצרו עד הרבה יותר מאוחר. לאחר מכן, עם התפתחות הטכנולוגיה, מהנדסים פיתחו יהלום שגודל במעבדה, שהיה מושלם וטהור מפחמן.
טכניקת HPHT היא ראשי תיבות של "High Pressure and High Temperature" (לחץ גבוה וטמפרטורה גבוהה) המיושמת על יהלומים שגודלו במעבדה. תהליך HPHT מחקה את תהליך היווצרות היהלומים הטבעי המצוי בכדור הארץ. השלב הראשון בתהליך זה כרוך בהנחת גרעין יהלום זעיר ליד גרעין פחמן, כגון גרפיט או אבקת יהלום, וחשיפתו לחום ולחץ בתנאים קיצוניים. גרעין יהלום נוצר סביב הפחמן הטהור בתהליך ההיתוך. לאחר מכן, החומר החדש שנוצר חייב להתקרר לפני שניתן יהיה לחתוך, ללטש ולקבע אותו.
איכות היהלום אינה מושפעת מהיווצרות במעבדה או מהיווצרות בקרום כדור הארץ. מהם היתרונות של קניית יהלומי מעבדה? יהלום שגדל במעבדה הוא בחירה מצוינת אם אתם מחפשים אפשרויות אתיות לטבעות אירוסין. היווצרות יהלומים שגדלו במעבדה אורכת רק שבועות ספורים במקום מיליוני או מיליארדי שנים, כפי שקורה ביהלומים שנכרו. אין אפשרות לטבעת אירוסין בת קיימא המבוססת על יהלומים שנכרו. ישנם חיתוכים רבים לטבעות אירוסין, בדיוק כמו יהלום שנכרה.
שקיעת אדים כימית, או CVD, היא שיטה נוספת ליצירת יהלומים מלאכותיים . יהלום CVD הוא גם יהלום טבעי באיכות אבן חן, בדיוק כמו יהלום HPHT. CVD כרוך בהחדרת גז, כגון מתאן, לתא ואקום, ולאחר מכן חימום ופירוק המולקולות שלו באמצעות מיקרוגלים. פתיתי שלג מצטברים בשלג, בדומה לאופן שבו אטומי פחמן מצטברים על גבי מצע.

האם ניתן לייצר יהלומים על ידי בני אדם?

בני אדם יכולים לייצר יהלומים מלאכותיים או חומרים ממריצים ליהלומים שגדלו במעבדה. השיטה החדשה והמתאימה יותר זמינה כיום באמצעות שקיעת אדים כימית (CVD). יהלומי CVD מיוצרים על ידי חימום חתיכה קטנה של זרע יהלום (לעתים קרובות יהלום HPHT) בטמפרטורות קיצוניות, בדומה למה שעובר יהלום גולמי באדמה. מתאן, לדוגמה, מסייע ביצירת היהלום על ידי מילוי התא בגזים. פלזמה נוצרת על ידי יינון גזים באמצעות לייזרים. כתוצאה מהיינון, הפחמן נצמד לזרע היהלום ומתגבש באיטיות. התוצאה היא מבנה פחמן מגובש, כמו יהלום שנכרה מהאדמה.
עדיין ישנם הרבה יהלומים המיוצרים בשיטת יהלומי HPHT. שיטה זו משתמשת בשלוש טכניקות ייצור: מכבש חגורה, מכבש קובי או מכבש כדורי. כתוצאה משלושת התהליכים הללו, נוצרת סביבה של לחץ וטמפרטורה גבוהים. זרעי היהלום מונחים בפחמן באמצעות שיטה זו. בהתאם לשיטה שבה משתמשים, הם נחשפים לאחר מכן לטמפרטורה של כ-2000 מעלות פרנהייט וללחץ של כ-1.5 מיליון פאונד לאינץ' מרובע. זרעי יהלום נוצרים כאשר הפחמן נמס. גבישי פחמן נוצרים לאחר השלמת תהליך הקירור.

מַסְקָנָה

כשבוחרים את היהלום הנכון או את חלופת היהלום הנכונה, אין צורך להתבלבל. הדרך הטובה ביותר למצוא את היהלום המושלם לטבעת האירוסין או לתכשיט יוקרתי אחר היא להתעדכן לפני שמתחילים בחיפוש. יהיה קל יותר למצוא את היהלום האידיאלי אם מבינים כיצד יהלומים מיוצרים וכיצד מושפעים מהאיכות, המראה והמחיר.

שאלות נפוצות

למתחילים, איך נוצרים יהלומים?

במהלך המעטפת העליונה של כדור הארץ, לחץ גבוה וחום גרמו לאטומי פחמן להיקשר עם ארבעה אטומים אחרים, וכתוצאה מכך נוצרו יהלומים. בכל פעם שהיו אטומי פחמן אחרים בקרבת מקום, תהליך זה נמשך. ישנם מיליארדי אטומי פחמן ביהלום של קראט אחד.

מחירי יהלומים כל כך גבוהים בגלל נדירותם?

נדיר שיהלומים ישרדו את המסע הארוך משקע האדמה אל פני השטח לאחר שנוצרו לפני מיליארדי שנים. בשוק של היום, רק כ-50 אחוז מהיהלומים נחשבים באיכות גבוהה מספיק כדי להימכר.

איזו אבן חן היא הנדירה ביותר?

פיינייט מחזיק בשיא גינס כאבן החן והמינרל הנדיר ביותר על פני כדור הארץ. במשך עשרות שנים רבות לאחר גילויו של פאניט בשנת 1951, נמצאו רק שני דגימות. ההערכה היא שבשנת 2004 היו ידועים פחות משני תריסר אבני חן.

כמה שווה זהב בהשוואה ליהלומים?

למרות שיהלומים אינם נדירים כמו זהב, הם שווים יותר. מכיוון שזהב נדיר יותר מיהלומים, הוא נחשב לעתים קרובות ליקר ערך רב יותר. עם זאת, שימושים מסחריים ביהלומים הופכים אותם ליקרים יותר מזהב.

פלטינה עדיפה על זהב, לא?

ברוב המקרים, פלטינה היא בעלת ערך גבוה יותר מזהב. לטבעת פלטינה יש צפיפות וטוהר גבוהים יותר מאשר לטבעת זהב מכיוון שפלטינה היא מתכת נדירה יותר. טבעת פלטינה עולה כ-40-50% יותר מטבעת זהב מכיוון שצריך יותר פלטינה כדי לייצר אותה. יוקרה מקושרת גם עם פלטינה.

האם לאובני רובין יש נדירות גבוהה יותר מאשר ליהלומים?

למרות שסוגים מסוימים של יהלומים הם נדירים, אבני אודם באיכות אבן חן הן נדירות משמעותית מיהלומים. יהלומים צבעוניים עשויים להיות אפילו נדירים יותר מיהלומים צבעוניים אם נשווה את הדוגמאות המרהיבות ביותר של כל אחד מהם.