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지금 나는 남아프리카공화국에 있는 유명한 다이아몬드 광산에 와 있어. 여기에서 최고급 다이아몬드가 나온다는 소문을 들었지. 여기저기서 다이아몬드 원석을 캐느라 바쁘네. 그런데 다이아몬드 원석은 어떻게 만들어지는 걸까?
‘보석의 왕’ 다이아몬드의 탄생지는?
다이아몬드는 지표 밑 150~250km 부근에서 만 들어져요. 이곳은 맨틀의 가장 윗부분으로, 5~6만 기압과 1300~1800℃의 극한 환경이지요. 이렇게 높은 온도에서 엄청난 압력을 받은 탄소 원자는 다이아몬드로 변한답니다.
그런데 2016년 미국 보석학연구소가 이끄는 국제공동연구팀은 다이아몬드가 이보다 훨씬 더 깊은 에서도 만들어진다는 연구 결과를 발표했어요. 연구팀은 53개의 최고급 다이아몬드를 분석했는데, 이 중 15개 다이아몬드에 석류석이 들어있는 것을 확인했지요. 석류석은 지하 300~400km에서 만들어지는 광물로, 지하 750km 아래로 내려가면 석류석의 성질을 유지하지 못하고 분해돼요.
즉, 석류석이 포함된 다이아몬드는 지하 350~720km에서 만들어졌다고 볼 수 있어요.
이렇게 만들어진 다이아몬드는 암석에 박혀서 화산 활동으로 마그마가 폭발할 때 함께 땅 위로 올라와요. 대표적인 암석이 ‘킴벌라이트’예요. 다이아몬드 산지로 유명한 남아프리카공화국과 보츠와나 등은 이 킴벌라이트를 채굴해 다이아몬드를 찾지요.
빛나는 다이아몬드의 비밀은 각도!
광산에서 막 채굴한 다이아몬드 원석은 보석의 아름다움을 지니고 있지 않아요. 그저 수많은 광물 중 하나일 뿐이지요. 다이아몬드가 빛나는 보석이 되려면 세밀하게 가공해야 한답니다.
다이아몬드의 광채를 결정하는 건 ‘각도’예요. 빛은 한 물질에서 다른 물질로 들어갈 때, 경계면에서 빛의 진행 방향이 꺾여요. 이를 ‘빛의 굴절’이라고 하지요.
공기에서 다이아몬드로 빛이 들어갈 때도 경계면에서 빛의 굴절 현상이 나타나요. 이때 다이아몬드로 들어가는 빛이 특정한 각도 이상이 되면, 경계면에서 밖으로 꺾여 나오지 못하고 모두 반사만 하게 돼요. 이런 현상을 ‘전반사’라고 하고, 빛이 전반사할 수 있는 최소의 각도를 ‘임계각’이라고 하지요.
즉, 임계각에 맞춰 다이아몬드를 깎으면 들어간 빛이 빠져나오지 못하고 보석 안에서만 전부 반사되기 때문에 반짝반짝 빛나게 보인답니다.
다이아몬드가 가장 찬란하게 빛나는 모양은 ‘브릴리언트 컷’으로 가공했을 때예요. 17세기부터 시작된 이 방법은 이후 여러 학자들이 연구하며 발전했지요. 그리고 1919년, 벨기에의 보석 세공사이자 수학자였던 마르셀 톨코스키가 가장 이상적인 모양의 다이아몬드를 수학적으로 계산했어요. 다이아몬드를 총 58면체로 깎는 방법이지요. 윗 부분은 납작하고 아래로 갈수록 뾰족한 모양으로, 우리가 다이아몬드를 생각할 때 가장 먼저 떠올리는 형태랍니다.
하지만 모든 다이아몬드를 브릴리언트 컷으로 깎을 수 있는 건 아니에요. 다이아몬드 원석의 크기나 용도에 따라 구, 물방울, 육면체 등 여러 모양으로 가공한답니다.
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