Diamant: Vom Werden und Vergehen des „Königs der Edelsteine“

Der Diamant gilt als der Edelstein schlechthin. Schon im Altertum war seine Härte bekannt, sein Name leitet sich vom griechischen ἀδάμας, adámas, „unbezwingbar“, ab.

Der römische Geschichtsschreiber Plinius beschreibt in seiner Naturalis Historia ein Experiment, das allerdings nicht zur Nachahmung empfohlen werden kann: „Man prüft ihn auf dem Amboss, denn die echten widerstehen den Schlägen so sehr, dass der Hammer beiderseits zerspringt und selbst der Amboss Risse bekommt. So ist die Härte ungeheuer, dazu besiegt seine Art das Feuer, er ist nicht erwärmbar. […] Wenn es glückt, den Diamanten zu zersprengen, so zerfällt er in so feine Blättchen, dass sie mit bloßem Auge kaum zu bemerken sind. Diese Bruchstücke werden von den Steinschleifern gesucht, in Eisen gefasst und dienen dazu, einen jeden harten Körper mit Leichtigkeit zu durchbohren.“

Sogar auf die Kristallform geht Plinius ein: Der Diamant habe „zwei entgegengesetzte Spitzen und die Form zweier mit ihren breiteren Flächen aneinander gesetzter Kreisel“. Gemeint ist damit offenbar das Oktaeder.

Da man den Diamanten im Altertum wegen seiner Härte praktisch nicht schleifen konnte, standen die farbintensiven roten, blauen und grünen Edelsteine wie Rubin, Saphir und Smaragd zumeist höher im Kurs als der Diamant.

Heute ist er nicht nur ein begehrter Edelstein, sondern auch ein bedeutendes Industriemineral, und wissenschaftlich ist er nach wie vor äußerst interessant.

Dieses kommerzielle Interesse führt dazu, dass der Diamant im Sinne des Mineraliensammlers kein „seltenes“ Mineral ist. Gute und große Kristalle bleiben für den „Normalsammler“ allerdings meist unerschwinglich. Begnügt man sich jedoch mit kleinen Kristallen von wenigen Millimetern, hat man eine reiche Auswahl zu Preisen, die in der Regel im zweistelligen Euro-Bereich liegen. Mit einer guten Vergrößerungsoptik, bei vielen Sammlern ohnehin vorhanden, kann die Reise in die Diamantwelt beginnen.

Meine eigene Diamantgeschichte reicht zurück bis in die späten 1970er Jahre. Damals erhielt ich von meinem Vater ein kleines Häufchen sogenannter Bohr- oder Industriediamanten, vielleicht 20 bis 30 jeweils zwei bis fünf Millimeter große Bruchstücke, denen ich zunächst kaum Aufmerksamkeit schenkte. Erst als ich mich vor einigen Jahren mit einer besseren optischen Ausrüstung ausstattete, habe ich mir die Winzlinge wieder vorgenommen und war fasziniert von den vielfältigen Strukturen auf und in den Kristallen. Dazu kommen mittlerweile einige zugekaufte Kristalle. Insgesamt hätten die Objekte meiner „Diamantsammlung“ aber immer noch allesamt leicht in einem Fingerhut Platz.

Als Geophysiker interessiere ich mich naturgemäß für die Prozesse, die tief unter uns im Erdmantel ablaufen. Gerade dazu liefern Diamanten viele Informationen, die ihnen sozusagen „ins Gesicht“ geschrieben sind.

Ganz unterschiedlich sind dabei die Zeitskalen: Während die Bildungsdauer von Diamanten eher im Bereich von Millionen Jahren angesetzt wird, entstehen die im Folgenden beschriebenen Lösungsstrukturen während des Kimberlitaufstiegs wohl innerhalb von Stunden bis Tagen.

Da es zur Bildung und Verwendung des Diamanten reichlich Literatur gibt, möchte ich darauf im Folgenden nicht eingehen, sondern mich auf das konzentrieren, was man als Sammler an seinen Objekten beobachten kann.

Nicht nur für Diamanten gilt: Jeder natürliche, gefundene Kristall ist das Ergebnis von Wachstum nach kristallographischen Regeln und zugleich von Ereignissen, die nach diesem Wachstum eingetreten sind, also Deformation, Auflösung und Erosion.

1. Wachstum

Das Wachstum der Diamanten wird bestimmt von ihrer Umgebung tief in der Erde: von der Menge des verfügbaren Kohlenstoffs, dem Vorhandensein anderer Substanzen sowie den Druck- und Temperaturverhältnissen und deren Änderungen (vgl. Sunagawa 2005). All das beeinflusst die Größe, die Farbe, die Einschlüsse und vieles mehr. Da die Untersuchung von Einschlüssen nur in entsprechend ausgestatteten Instituten möglich ist, soll es hier fast ausschließlich um die äußere Form gehen.

Die Grundform des Diamanten ist das Oktaeder. In der Regel ist es bei kleinen Kristallen besser ausgebildet als bei größeren (Abb. 1). Häufig beobachtet man auch Parallelwachstum (Abb. 2). Wachsen viele Kristalle auf engem Raum, bilden sich unregelmäßige Kristallaggregate (Abb. 3). Manchmal sind diese Oktaeder auch abgeflacht, sodass dreieckige Formen entstehen, die wie sogenannte Spinell-Zwillinge aussehen (Tappert & Tappert 2011). Da praktisch jeder Kristall, wie wir noch sehen werden, auch Auflösungsstrukturen zeigt, ist nicht immer leicht zu entscheiden, was Wachstumsspur ist und was auf Lösung zurückgeht.

Recht häufig beobachtet man beim Diamant Zwillingsbildung (Abb. 4 & 5). In der Regel handelt es sich dabei um Kontaktzwillinge nach dem Spinellgesetz, wie man sie vom namengebenden Spinell kennt. Beim Diamant bilden sich dabei oft dreieckige Kristalle mit gerundet erscheinender Oberfläche.

Die Form eines Kristalls hängt auch von der Wachstumsgeschwindigkeit ab. Hat der Kristall Zeit zu wachsen, entstehen gut ausgebildete Oktaeder. Bei schnellerem Kristallwachstum werden bevorzugt die Kanten gebildet, die Flächen bleiben zurück. So entstehen die vom „Fleur de Sel“ bekannten trichterförmigen Strukturen der Hopper-Kristalle (Abb. 6).

Wird das Wachstum, etwa durch Übersättigung, noch stärker beschleunigt, bildet sich ein „faseriger“ Überzug über einem klaren Ausgangskristall (Abb. 7). Da dabei auch viel Fremdmaterial und Fluid eingebaut wird, erhält der Kristall ein milchiges oder trübes, häufig auch farbiges bis schwarzes Aussehen. Oft geht damit ein Übergang zum würfeligen Habitus einher („Kuboide“, Abb. 8 & 9). Trotzdem handelt es sich um Einkristalle, da die Orientierung des Kristallgitters erhalten bleibt.

2. Auflösung

Ändern sich die Bedingungen in der Umgebung, kann es auch dazu kommen, dass Material vom gebildeten Kristall wieder weggelöst, also resorbiert wird. Tatsächlich ist das bei praktisch allen Diamantkristallen zu beobachten. Ob die Resorption tief im Erdmantel stattgefunden hat oder während des Aufstiegs in einem Magma mit vielen Volatilen wie CO2, ist meist nicht festzulegen.

Die Resorption führt zur zunehmenden Abrundung der Kanten (Abb. 10 & 11). Man kann sich leicht vorstellen, dass es zunächst am einfachsten ist, von den Ecken etwas wegzunehmen, dann von den Kanten und erst danach aus der Fläche. Auf diese Weise entstehen aus Oktaedern Dodekaeder oder dodekaedroide Formen (Abb. 12).

Die dramatischsten Veränderungen erlebt der Diamant allerdings wohl auf seiner Reise an die Erdoberfläche. Nur seinem extrem stabilen Kristallgitter ist es zu verdanken, dass er den Transport aus Tiefen von bis zu 800 Kilometern, der sich innerhalb von nur Tagen oder sogar Stunden vollzieht, überhaupt übersteht.

So zeigen viele Kristalle Deformationslinien als äußere Zeichen von Gleitebenen. An diesen wurde der Kristall durch gerichteten Druck im Erdinnern plastisch verformt (Abb. 13a & b). Häufig folgen diese Linien den kristallographischen Oktaederflächen. Sehr oft zeigen solche Kristalle eine braune Farbe oder braune Farbbänder im Innern (siehe Abb. 13).

Als auffälligste Lösungsstrukturen zeigen Diamantkristalle fast immer Ätzfiguren auf den Kristallflächen. Sie werden durch CO2- oder H2O-reiche Fluide während des Aufstiegs verursacht. Die Symmetrie dieser Ätzfiguren entspricht dabei den Flächen, auf denen sie entstehen: Dreiecke auf Oktaederflächen, Vierecke auf Würfelflächen, längliche Strukturen auf Dodekaederflächen (Abb. 16, 17 & 18, auch Abb. 5, 9, 11 & 14).

Durch eng begrenzte Fluidströmungen entlang der Kristalloberfläche können auch tiefe, canyonartige Strukturen gebildet werden (Abb. 9 & 14). Oft nehmen diese ihren Ausgangspunkt an Schwächezonen wie etwa Deformationslamellen.

Schließlich kann es geschehen, dass sich während des Aufstiegs Gasbläschen an den Kristall heften, wie die Bläschen an der Zitronenscheibe in einem Gin Tonic. An diesen Stellen ist die Auflösung dann vorübergehend blockiert, und es entstehen kreisförmige Strukturen (Abb. 19).

3. Erosion

Ist der Diamant an der Erdoberfläche heil angekommen, so ist für ihn erst einmal das Gröbste überstanden. Kommt er allerdings durch Erosion schließlich wieder ans Tageslicht, passiert es nicht selten, dass durch den Kontakt mit anderen Diamanten, etwa beim Flusstransport, die Kanten abgeschliffen werden. Es entstehen raue Kanten und im Extremfall regelrecht „sandgestrahlte“ Oberflächen (Abb. 20).

4. „Innere Werte“

4.1 Farben

Das hohe Interesse, das Diamanten sowohl von der Edelsteinindustrie als auch von wissenschaftlicher Seite entgegengebracht wird, hat zur Folge, dass es umfangreiche Studien sowohl zu den Farben als auch zu den Einschlüssen dieses Minerals gibt. Wie schon die Diamantfotos der vorangegangenen Abschnitte gezeigt haben, ist der Diamant keineswegs überwiegend farblos. Tatsächlich gibt es ein weites Farbspektrum von völlig farblos bis opak schwarz. Die Ursachen hierfür werden in der Literatur intensiv diskutiert (vgl. Tappert & Tappert 2011). Ein wichtiger „Farbstoff“ ist Stickstoff, der, an unterschiedlichen Stellen im Atomgitter eingebaut, häufig für einen mehr oder weniger blassen Gelbton verantwortlich ist. Anhand des Stickstoffgehalts werden Diamanten in zwei große Gruppen eingeteilt: Typ-I-Diamanten enthalten Stickstoff, Typ-II-Diamanten enthalten keinen beziehungsweise weniger als 5 ppm. Zur ersten Gruppe gehören 98 Prozent aller natürlichen Diamanten, dafür findet man in der zweiten Gruppe die besonders begehrten farblosen, großen Steine. Gerade die kanariengelben Steine (Abb. 18) haben einen relativ hohen Stickstoffgehalt. Hochbegehrt sind blaue Diamanten, etwa der berühmte „Blaue Wittelsbacher“. Dabei handelt es sich um Typ-II-Diamanten mit relativ hohem Borgehalt. Für den „normalen Sammler“ sind sie praktisch unerreichbar.

Eine völlig andere Ursache hat die sehr häufig zu beobachtende Braunfärbung vieler Diamanten. Sie ist ein direkter Hinweis auf die Entstehung des Minerals in großen Tiefen: Die Färbung entsteht durch das deformierte Kristallgitter, an dem das Licht absorbiert wird. Häufig zeigen braune Kristalle daher auch ausgeprägte Deformationsstrukturen (z. B. Abb. 12). Der Kristall in Abb. 21 zeigt in seinem Innern deutliche braune Bänder. Auch die begehrten rosafarbenen Diamanten verdanken ihre Färbung der plastischen Deformation beim Aufstieg.

Selten findet man auch natürliche grüne Diamanten. Der berühmteste ist wohl der „Dresdner Grüne Diamant“, ein Typ-II-Diamant von 40,7 Karat, der im Grünen Gewölbe in Dresden zu bewundern ist. Ursache der Färbung ist natürliche radioaktive Bestrahlung: Sie erzeugt Fehlstellen im Kristallgitter, die Licht absorbieren und so den grünen Farbton hervorrufen. Heutzutage sind allerdings so viele grüne Diamanten auf dem Markt, dass man getrost annehmen darf, dass praktisch alle ihre Färbung künstlicher radioaktiver Bestrahlung verdanken.

Einzelne grünliche Flecken sind dagegen auch bei unbehandelten Kristallen gar nicht so selten. Ihre Ursache ist ein längerer Kontakt zu Alphastrahlern, also kleinen radioaktiven Mineralkörnern.

4.2 Einschlüsse

Während man für Schmuckzwecke möglichst einschlussfreie, lupenreine Steine sucht, sind wissenschaftlich gesehen gerade die Einschlüsse äußerst wertvoll. Sie sind quasi „Zeit- und Raumkapseln“ aus dem tiefen Innern der Erde. Aufgrund ihres extrem stabilen Kristallgitters sind Diamanten nicht nur imstande, die riesigen Druck- und Temperaturunterschiede zwischen ihrem Entstehungsgebiet tief in der Erde und der Erdoberfläche auszuhalten, sie können in ihrem Innern auch winzige Proben aus dem Erdmantel mitbringen. Vieles, was wir über die mineralogische Zusammensetzung der unteren Lithosphäre und des Oberen Mantels wissen, wurde aus der Untersuchung von Einschlüssen in Diamanten abgeleitet (vgl. Smit et al. 2022). Typische Einschlussminerale sind Olivin, Pyroxene, Granat, Chromit, Pyrrhotin, Pentlandit, Graphit und viele andere. Ohne ausgefeilte moderne Analytik ist es allerdings kaum möglich, diese „Begleiter“ näher zu bestimmen. Die Zuordnungen im Folgenden beruhen daher allein auf dem visuellen Vergleich mit publizierten Ergebnissen.

Abb. 23 zeigt eine Vielzahl von Einschlüssen in einem ansonsten farblosen Diamant. Bei den farblosen kristallförmigen Inklusionen könnte es sich um Pyroxen oder Olivin handeln, während die grauschwarzen Scheiben wohl auf sekundär gebildeten Graphit zurückzuführen sind. Scheibenförmige, messingfarbene Einschlüsse gehen häufig auf Sulfide zurück.

Sehr interessante Strukturen zeigen Diamantkristalle aus Simbabwe, die seit einiger Zeit auf Mineralienbörsen und im Internet zu finden sind: Durch Graphit-Ausscheidungen bildeten sich Phantomkristalle. Häufig werden daraus hauchdünne Plättchen gesägt, die je nach Orientierung des Schnitts relativ zu den Kristallachsen unterschiedliche geometrische Figuren zeigen (Rakovan et al. 2014).

Schließlich lassen sich in manchen Steinen auch immer wieder farbige Lichtinterferenzen beobachten, die sich an Druck- beziehungsweise Spannungsstrukturen finden (Abb. 3 & 26). Solche „gespannten“ Steine sind für die Weiterverarbeitung zu Schmuck natürlich ungeeignet. Glück für den Sammler!

5. Zusammenfassung

Der Diamant ist auch für den Sammler ein außerordentlich spannendes Mineral. Wenige Mineralarten zeigen das Werden und Vergehen im Mineralreich so eindrucksvoll wie der Diamant. Beschränkt man sich auf kleine Kristalle, steht einem eine faszinierende Welt offen, ohne dass man sich dabei finanziell ruiniert. Für kaum ein anderes Mineral stehen zudem so viele Informationen online und in der Literatur zur Verfügung.

Ergänzung der Redaktion: ein Stein, der fast alles zeigt

Was Erwin Geiss auf den vorangegangenen Seiten an vielen kleinen Kristallen beschreibt, lässt sich gelegentlich auch an einem einzigen Stein ablesen. Ein gelber Diamant von 3,49 Karat aus amerikanischem Privatbesitz wurde 2025 von Isabella Pignatelli (CRPG, Nancy) und Cristiano Ferraris (Muséum national d'Histoire naturelle, Paris) untersucht, zerstörungsfrei mit Spektroskopie und Weißlichtinterferometrie. Das Ergebnis liest sich wie eine Zusammenfassung der drei Kapitel dieses Artikels.

Wachstum. Der rundliche Kristall von etwa sieben Millimetern Durchmesser zeigt gut ausgebildete Oktaederflächen {111}, verbunden über gerundete trisoktaedrische Mikroflächen. Vieles spricht dafür, dass er zunächst kuboid gewachsen ist und die Oktaederflächen erst später die Oberhand gewannen. Ein Mischhabitus also, wie er sich in einem wasserreichen karbonatitischen Fluid bei sinkender Kohlenstoffübersättigung einstellt.

Auflösung. Auf den Oktaederflächen sitzen flache negative Trigone mit Kantenlängen zwischen 160 und 625 Mikrometern, in den Würfelbereichen tetragonale Ätzgruben. Genau die Symmetrieregel, die im Artikel beschrieben wird, hier an einem einzigen Objekt nachvollziehbar. Die tetrahexaedrischen Flächen sind vollständig weggelöst und durch gestufte Mikroreliefs ersetzt. Die flachbodige Form der Trigone deutet auf wasserreiche Fluide und darauf, dass ein Teil der Auflösung noch im Mantel stattfand, also vor dem Kimberlitaufstieg.

Farbe und Bestrahlung. Das Gelb geht auf N3- und N2-Zentren zurück, die klassischen Cape-Defekte. Dazu kommen Wasserstoffdefekte und sogenannte Platelets. Für Sammler besonders reizvoll sind die wenigen braunen Flecken dicht unter der Oberfläche. Sie stammen von Alphastrahlung aus benachbarten radioaktiven Mineralen oder Fluiden und waren ursprünglich grün. Erst eine spätere Erwärmung ließ sie braun werden. Bekannt sind solche Flecken vor allem von Seifenlagerstätten, etwa aus Südafrika, Brasilien, Venezuela und Simbabwe.

Wo dieser Diamant gefunden wurde, weiß niemand. Seine Geschichte ließ sich allein aus dem lesen, was auf und in ihm steht. Für Sammler ist das die eigentlich schöne Nachricht: Man braucht kein Fundortetikett, um einem Kristall anzusehen, was er hinter sich hat. Eine gute Optik ist ein guter Anfang.