다이어먼드 (diamond, 금강석(金剛石))

많은 경우들에 있어서, 다이어먼드의 물성들은 주위의 비슷한 것들보다 월등히 뛰어나다. 이것은 긁을 수 없는 가장 단단한 재질을 지니고 있다. 질량의 밀도, 단위 용적당 원자들의 숫자는 모든 어떤 형태의 물질들보다 더 크다. 열전도율은 구리보다 5 배 좋다. 모든 알려진 재질들 중에서 압축률이 가장 낮다. 게이지율(gage factor)는 규소(silicon)보다 5 배 크다. 규소를 약해지는 온도에서도 변화가 없다. 진공에서도 전자를 방출하므로 미래의 평판화면(flat panel display)의 기초가 될 것이다. 다이어먼드는 궁극의 재질이다.

C. Jim Russel, Diamond Depositions

화학적인 복합물인 홍옥(ruby), 청옥(sapphire)와 취옥(emerald)와 달리, 다이어먼드들은 단 하나의 원소인 탄소(carbon)으로 된 결정형태이다. 그런 것으로는 그라파이트 (graphite, 흑연), 흑색 윤활유 그리고 연필의 "심"이 있다. 그라파이트와 다이어먼드는 탄소의 다른 형태들인데, 하나는 일반적이며 비싸지 않고, 다른 것은 지구상에서 가장 비싼 재질 중에 하나이다.

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Namibia의 대서양 해안에 있는 다이어먼드 광산 연합은 De Beers가 운영하는 작업자들이 보석들에 직접 접촉할 수 있는 몇 되지 않는 곳들 중의 하나이다. 거대한 흙 고르는 장비가 모래를 80 피트(24.384 m)까지 제거한 뒤에, 광부들이 기반암을 깨끗이 쓸어 내리면서 귀한 다이어먼드 결정들을 찾는다.

탄소를 천연 다이어먼드로 만들기 위해서는 두 가지 - 열과 압력 - 이 필요하다. 평방인치당 580,000 파운드 (약 40,000 bar) 이상의 압력에다 온도가 1,000℃를 넘어 급상승할 때, 탄소는 다이어먼드로 결정화될 수 있다. 이 정확한 조건은 한 곳에서만 자연적으로 존재한다. 다이어먼드들은 지하 75 에서 120 mile (120~193 km) 사이의 지구표면아래 상대적으로 얇은 대역인 암류권(岩流圈)의 잘 녹은 암석에서 형성된다.

대부분의 보석들은 지구표면 아래 넓은 범위의 깊이에 걸쳐서 결정화된다. 사람이 그것들은 찾아내기 위해서는, 일반적으로 암석, 흙과 보석들을 천천히 올려주는 화산 생성 과정에 의해서 지각을 관통하여 오르거나 거의 관통하여야 한다. 수 많은 세월에 걸쳐서 덮여있던 흙이 침식되면서 보석들은 상대적으로 모이고 가까워지게 된다. 현재의 다소 원시적인 채광개발 수준으로는, 만약에 보석들이 상부 2000 ft (609.6 m) - 얇은 지각 껍질 - 로 올라오지 않으면, 아마도 우리는 결코 그것들을 발견할 수 없을 것이다.

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새로운 그리고 오래된 광산들이 함께 다이어먼드들의 계속적인 공급을 보장한다. Botswana는 1967 년까지 광산이 없었는데, De Beers의 지질학자들은 3 개의 결정들에 대하여 그들의 산출지를 추적했다. 1978 년 Orapa에서 계속되는 오후의 발파로 땅 표면이 흩어지고 있다(상부 좌측). 이 작은 미개발국가는 현재 보석 다이어먼드의 세계최대 산출국가가 되었다. 오늘날 Orapa의 Jwaneng광산에 있는 약 1 마일(1.61 km) 폭의 분화구는 벌써 수백 피트(1 feet = 0.3048 m) 깊이가 되었다. South Africa의 Premier광산(아래)의 갱을 뚫는 사람들은 1905 년에 그때까지 최대 다이어먼드인 3,106 캐럿의 Cullinan을 생산했던 구 광산에 있는 지하 2,000 피트(609.6 m)에서 작업한다.

그들이 결정화되는 용해된 부드러운 흙에서 다이어먼드들의 불확실한 탄생이 이루어지게 된다. 다른 보석들은 그들이 발견되는 모암들에서 종종 형성되는 반면에, 다이어먼드들은 발견되기까지 단일 경로를 거치게 된다. 다이어먼드들은 화산의 폭발로 지구의 표면에 분출되어야 한다. 만약에 대류에 의해서 매그마(magma) 속으로 더 빨려들어가면, 자유 탄소원자들로 환원된다. 그들이 분출될 때, 천천히 식으면 그라파이트로 변형된다. 아직 뜨거울 때, 산소와 접촉하면, 이산화탄소로 기화된다. 상부 맨틀(mantle)에서 지구표면으로 분출되면서 빠르게 냉각될 때만 다이어먼드로서 생존하게 된다. 그렇게 되더라도, De Beers의 계산에 따르면, 마무리된 다이어먼드 1 캐럿(carat)을 위해서 250톤의 흙을 제거해야 한다. 지구는 자신의 부(riches)가 가벼워지는 것을 포기하지 않는다.

킴벌라이트(Kimberlite)는 거의 모든 다이어먼드들을 지닌 것으로 처음으로 판별된 South Africa의 Kimberley에서 이름이 유래한 역암(conglomerate rock)이다. 하나의 예외는 램프러아이트(lamproite)로 호주의 이송암(transporting rock)이다. 역사기록에 따르면, 약 450 개의 화산들에서 총 2,500번의 화산분출이 있었지만, 킴벌라이트를 지닌 것은 드물며 백 개의 킴벌라이트 광맥당 하나만이 수익성이 있는 다이어먼드 산출지이다 - 세계적으로 겨우 24개 내외정도이다. 현재Canada의 다이어먼드 러쉬(diamond rush)에서는 시굴자들이 화산광맥들을 향하여 킴벌라이트 흔적들을 따라가고 있는데, 행운이 있다면, 결국에는 다이어먼드 광산이 될 것이다.

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1800 년대 중반에, Brazil은 세계최대의 다이어먼드 공급국가이었다. Brazil은 다이어먼드들의 채광을 계속하고 있지만, 그 전성기는 인도 광상들의 소멸과 South Africa의 수 많은 발견들 사이에 놓여있다.

킴벌라이트 광맥들은 다이어먼드의 일차광상(primary deposit)으로 알려져 있다. 그것들의 크기는 Arkansas에서의 수 백피트(feet)로부터 Botswana의 Orapa에서의 1 마일(mile)이상까지 다양하다. 광맥이 너무 커서 광부들이 주야로 쉬지 않고 작업을 하여도, 노천굴을 일년에 1 피트(feet)(0.3048 m)정도 낮출 수 있을 뿐이다. 한번 장소를 선정하고 시험천공한 뒤에, 생산성이 있는 광맥들은 수십 년에 걸쳐서 채광할 수 있다. 예를 들면, 1905년 세계기록인 3,106 캐럿의 컬리난(Cullinan)을 산출한 South Africa의 Premier광산은 아직도 생산 중이다. Mir에 있는 Russia 최대광산과 호주의 Argyle 모두 일차광상들이다.

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수십억 년의 세월에 걸쳐서 다이어먼드들이 South Africa의 산악 화산광맥으로부터 Namibia의 해안으로 씻겨 흘러갔다. Debmarine은 연안의 해양바닥으로부터 자갈들을 퍼 올려서 바다 위에 있는 동안 다이어먼드들을 분리하는 데에 배들을 이용하는 반면에(위) Consolidated Diamond Mine은 해안으로부터 보석들을 수집한다.

다이어먼드들은 대륙괴(craton)들이라고 하는 비교적 크고 안정된 냉각된 판들 또는 순상지(shield)들 아래에 있는 대륙 밑에서 분명히 형성된다. 시굴자들은 거대한 대륙괴들 - 남부와 서부 Africa, 동부 South Africa, Siberia 그리고 호주 - 의 상부에 놓여있는 지역들 내에서 대부분의 다이어먼드 광산들을 발견한다.

이차 다이어먼드 광상(secondary diamond deposit)들은 충적토(alluvial)로, 보석들이 표면에 드러난 곳이 아니고, 새로운 장소로 씻겨간 곳에서 발견된다. India, Brazil, Venezuela와 서부 Africa의 대부분이 충적광상이다. 화산분출로 인하여 다이어먼드가 있는 산맥이 만들어지건 산이 형성될 때 전 지역이 올라왔건 간에 결과들을 마찬가지이다. 오래동안, 바람과 물에 의해서 서서히 언덕들이 생기면서, 다이어먼드들이 드러난다. 물 또는 빙하의 작용으로 다이어먼드들을 새로운 장소로 옮겨지는데, 그들이 탄생된 광맥들로부터 때로는 수백 또는 수천 마일(mile)까지 옮겨진다.

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암석 톤(ton)당 종종 1 캐럿도 훨씬 미치지 않는 다이어먼드들을 분리한다는 것은 비용이 많이 들고 지루한 공정이다. 전통적인 분리기는 그리스(grease)가 입혀진 경사진 탁자이었다(상부 좌측). 자갈 혼합물은 떠오르는 반면에 다이어먼드들은 그리스에 달라 붙는다. 작업자의 유혹을 막기 위하여, 광산들은 밀봉된 유리상자들 안에 장갑이 있는 정교한 장치를 만들었다. 최근의 자동 분리기는 강한 X-rays 아래에서 형광을 내는 다이어먼드들의 특성에 의존하고 있다. 예민한 감지장치들이 미세한 발광을 탐지하면, 순간적으로 공기를 분출하게 하여(위) 빠르게 움직이는 광석흐름 속에서 보석(그리고 다소의 자갈 조각들)을 불어낸다.

세계에서 가장 보기 드문 다이어먼드 광산인 Namibia의 남부 "Skeleton Coast"는 전통적인 감각으로는 광산이 아닌데, 아직도 대체로 가장 높은 비율의 보석 다이어먼드들을 생산하고 있다. Consolidated Diamond Mine(CDM)은 킴벌라이트 광맥을 지니고 있지 않으며, 충적토의 강 바닥도 없으며 일정한 광상들도 없다. 100 마일이 넘는 길고 좁은 해변이 광산이다. 풍부한 이 지역의 다이어먼드들은 South Africa 화산들을 거쳐 나라의 절반에 해당하는 표면에 뻗어있다. 화산들이 편평하게 침식하는 거의 상상할 수 없는 세월동안, 다이어먼드들, 먼지와 자갈 부스러기는 대서양으로 향하는 강들로 씻겨내려 갔다. 폭풍우와 해류에 의해서 일부가 해변으로 밀려가는 동안 일부의 무거운 다이어먼드들은 대양의 바닥으로 가라앉았다. 다이어먼드들과 같이 단단한 물질만이 그런 고된 여행에서 생존할 수 있었을 것이다.

다이어먼드 광산은 5%의 보석들과 95%의 보석같은 그리고 산업용 다이어먼드들이 있을 때, 채산성이 있다. CDM은 Debmarine 해안과 근해에서 일년에 약 백만 캐럿정도의 95%의 다이어먼드들을 생산하므로써, 모든 기준들을 뒤집었다. 비율에 대한 원인은 명백하다. 보다 높은 품질의 강인한 보석 다이어먼드들만이 아마도 수백만 년이 걸렸을 해변까지의 여행에서 생존할 수 있었을 것이다.

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많은 다이어먼드 비축량을 소련으로부터 물려받는 Russia는 팔기를 원했고 De Beers는 계약을 변경하기를 원했다. 수년 간의 협상이 있을 것 같다. 눈으로 테를 두른 Aikhal과 같은 Siberia의 광산들은 고급의 결정들을 생산한다. 100 피트(30.48 m)의 영구 동토층을 지닌 혹독한 기후가 채광을 어렵게 하고 있다.

수십 년간 CDM에서의 해안채광은 기본적으로 모래운반과정이었다. 새로운 지역을 주의깊게 선정한 뒤, 거대한 운반기구로 80 피트(24.384 m)의 깊이까지 가득 실어 나른다. 그러면 무거운 다이어먼드들을 여러 차례 가라앉힌 기반암에 작업자들이 떼지어 작업한다. 근로자들은 작은 삽들과 솔들을 사용하여 모든 틈새들을 쓸어내어 흩어진 다이어먼드들을 손으로 들어낸다. 섭취와 빈번한 탐색에 따른 명백한 안전문제들을 피하기 위하여, CDM는 보호울타리들로 에워싸인 구내에서 6개월 순환근무를 하도록 작업자들과 고용계약하였다. 이 정책은 일년에 2차례만의 탐색으로 감소되었다. 이제 CDM은 해변모래의 대부분을 제거하고 탐색지역 주위에 둑을 쌓은 뒤에 수 피트(feet)의 물을 채우고 나서 물, 모래와 다이어먼드들을 빨아드린다. 다이어먼드들을 기계로 분리하므로써 안전위험을 없앴다.

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Argyle의 놀라운 분홍색과 적색의 다이어먼드들

거의 완전하게 개발된 채로 갑자기 무대에 등장한 호주 Argyle 광산(상부)는 1986 년 첫 해에 29 백만 캐럿을 생산했다. 그 이후로, 42 백만 캐럿이상으로 생산량을 증대시켜, 세계에서 3 번째의 공급국가가 되었지만 가치로 따지면 6 에서 7 %에 지나지 않는데, 대부분의 돌들이 작고 색이 좋지 않기 때문이다(상부 우측). 그러나, 그 명성은 크기나 생산량을 초월한다. Argyle이전에, 소수의 광산들이 분홍색 또는 적색 다이어먼드들을 생산했다. Argyle은 그 분홍색의 수와 강한 분홍색(맞은 편)의 유일한 산출지로서 모두 유명하다. 3.14 캐럿의 분홍색 Argyle 보석이 경매에서 1.65 백만불에 팔리자 구매자의 흥미가 폭발했다. Argyle은 여러 가지 농도(shade)의 갈색(brown)들을 샴페인(champagne)과 코냑(cognac)으로 판매하는 성공적인 국제적 광고운동으로 유색 다이어먼드들에 대한 시장의 견해를 바꾸었다. Argyle은 보다 좋은 품질의 보석들을 많이 연마가공할 수 있는 로버트(robot)들을 개발하고 있다.

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자신들이 무지개빛을 과시하고 있는 팬시(fancy)들. 다이어먼드들은 무색보석들보다 훨씬 더 멀다. 할증된 가격에서도, 거의 모든 색상을 지닌 팬시 색의 다이어먼드들은 전문수집가들을 유혹하고 있다. 패시트되지 않은 팬시 색의 다이어먼드들의 De Beers의 소장품이 London에서 사설 전시되고 있다. 청색은 붕소(boron) 그리고 황색은 질소(nitrogen)와 같이, 미량원소들이 다이어먼드들 내의 색을 나타내고 있다.

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미국소유의 다이어먼드 광산은 Arkansas주에 있는 Crater of Diamonds State Park이다. 적은 비용으로, 관광객들은 하루종일 채굴하고 그들이 찾은 것을 갖을 수 있다. Fames Archer(상부)만큼 정력을 지닌 방문객은 그다지 많지 않은데, 그는 18 년동안 거의 매일 채굴하여 왔다. 공원에서 하루채굴로 한 두 개의 다이어먼드들이 발견되지만, 일반적으로 작은 산업용이다(상부). 그러나 매장된 보물의 유혹은 채굴자들을 다시 불러들이기에 충분하다. 때때로 경관들은 금과 다이어먼드 배지들로 치장하므로써 그들이 지켜보던 사람들의 습관들을 닮아간다.

다이어먼드 탐색이 확장되면서, De Beers의 주요 산출예상능력은 지속되었다. 그러나 개인사업체들과 나라들도 역시 새로운 광상들을 찾고 있다. 거대한 킴벌라이트 발견 후에, South Africa에서의 경험으로 이익을 얻은 시굴자들은 새로운 다이어먼드 광산을 찾기 위한 확실한 첫 장소는 이전의 광산 부근에 있다는 것을 알게 되었다. 다이어먼드들을 표면으로 나오게 한 하나의 폭발적인 화산분출을 일으킨 어떠한 조건들은 근처에 다른 화산분출들이 발생하게 하였을 것이다. 그런 즐거운 환경은 법칙인 것같다. De Beers가 Botswana에서 첫 다이어먼드 광상을 발견하자마자, 그 나라 안에서 다른 광상들이 발견되었다. 지난 십 년간 Russia인들은 적어도 2 이상의 Siberia 다이어먼드 광상들을 찾아내었으며 호주인들은 최근에 Argyle근처에 또다른 광상을 발견했다. 남극은 정확한 지질학적 특성을 모두 지닌 유일한 광대한 지역으로 다이어먼드들도 포함하고 있다. 대륙괴들은 동일하기 때문에, 저장고로서의 미래가 유망해 보인다. 그러나, 국제협약으로 동토에서의 채광을 금지하고 있다.

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Arkansas에서 개인이 지니고 있는 것들 중에 가장 크고 멋진 것은 패시트되지 않은 4.25 캐럿의 황색 Kahn 다이어먼드로, 1977 년 발견되었다. Hillary Clinton이 1979 년 주지사 취임식을 위하여 이 돌이 부착된 목걸이를 소지하였다. 그녀는 1993 년 Clinton 대통령의 취임 축하 무도회에 반지로 다시 부착된 이것을 소지하였다.

산출지들에 대한 일반적인 오해에도 불구하고, 새로운 다이어먼드들의 90%이상이 겨우 5 나라 - 호주 년간 42백만 캐럿; Zaire 21.9; Botswana 17.7; Russia 12.5 그리고 South Africa 10.2 - 들에서 나오고 있다. 다이어먼드의 가치로 계산하면 나라별 순서는 바뀐다: Russia가 매년 약 20억 불 가치의 다이어먼드들로 선두를 차지하고 있다; Botswana가 그 뒤를 따른다; 그리고 나서 South Africa, 호주와 Zaire순이다. 다이어먼드의 전세계생산량은 65억불에서 72억불인 것으로 추정된다. 현재 역사상 어떤 시대보다도 많은 다이어먼드들이 채광되고 판매되고 있다. De Beers, 생산국가들과 보석중개업자에게는 다행스럽게도, 전에 보다 더 많은 사람들이 다이어먼드들을 구입하고 있다.

박물관을 견학하거나 골동품보석류 경매를 관찰할 때, 화려한 보석류에 있는 보석들의 숫자를 보면서 다이어먼드들이 풍부하게 사용되었다고 생각할 것이다. 그러나, 오랜 광산들로부터의 계산들과 오늘날의 생산숫자들로 보면, 예전에서의 발견 희소성과 최근의 다이어먼드 탐색과 채광의 성공을 알 수 있다. 이전에 채광된 22.5억 캐럿(450 미터톤(metric ton))중에서 22%는 최근 5년간에 나왔다. 1986년과 1990년 사이의 Argyle의 첫 생산년도 사이에 호주의 단 하나의 광상에서 역사상 이전에 채광된 모든 다이어먼드들의 8%를 생산했다. 연마가공되지 않는 또는 원석 다이어먼드들의 80%이상이 산업용과 거의 보석으로 꿈의 물건이 아니다. 그런 생산 숫자들에도 불구하고, 질 좋은 마무리된 보석 다이어먼드들은 여전히 극히 드물다.