Die meisten natürlichen Diamanten kristallisieren im Erdmantel, wo kohlenstoffhaltige Flüssigkeiten oder Schmelzen auf die richtige Kombination aus Druck, Temperatur und sauerstoffarmen chemischen Bedingungen treffen. In den kühlen, dicken Wurzeln alter Kontinente kann Kohlenstoff in das Diamantstabilitätsfeld eintreten und sich in das starre kubische Gitter anordnen, das dem Diamanten seine Identität verleiht.

Die Mehrheit der Edelsteindiamanten sind lithosphärische Diamanten, die etwa 150–250 km unter der Oberfläche in kratonischen Mantelkeilen gebildet werden. Eine kleinere, aber wissenschaftlich wichtige Gruppe, bekannt als supertiefe Diamanten, entsteht viel tiefer, in der Übergangszone und im unteren Mantel. Diese Steine sind seltene Boten aus Regionen, die Menschen nicht direkt beproben können.

Diamantwachstum kann in peridotitischen oder eklogitischen Umgebungen stattfinden. Kohlenstoffreiche Flüssigkeiten, die durch Subduktion eingeführt werden, oder karbonathaltige Schmelzen, die während der Metasomatose durch Mantelgestein wandern, können gesättigt werden und Diamant ausscheiden. Das Mineral ist daher nicht nur ein Edelstein; es ist ein Zeugnis des Kohlenstofftransfers durch das Erdinnere.

Diamanten erreichen die Oberfläche hauptsächlich in seltenen, flüchtigkeitsreichen vulkanischen Gesteinen, den sogenannten Kimberliten, und in einigen Fällen Lamporiten. Diese Magmen entstammen Mantelquellen unter alten kontinentalen Regionen und steigen schnell durch vertikale oder karottenförmige Pipes auf. Ein schneller Aufstieg ist entscheidend: Bei zu langsamen Transport würden Diamanten eher resorbiert, verändert oder würden ihre geologische Integrität verlieren, bevor sie flachere Bereiche erreichen.

Kein Kimberlit-Ausbruch wurde in der aufgezeichneten Geschichte direkt beobachtet, daher rekonstruieren Wissenschaftler ihr Verhalten anhand von Pipes, Brekzien, vulkanischen Texturen, Experimenten und Modellen. Klar ist, dass diamantführende Eruptionen ungewöhnlich, gewaltsam und geologisch schnell sind.

Viele Diamanten sind außergewöhnlich alt, oft im Bereich von 1–3,5 Milliarden Jahren. Ihr Alter wird meist indirekt durch Datierung von Mineral-Einschlüssen mit Systemen wie Rb–Sr, Sm–Nd oder Re–Os bestimmt. Diese Einschlüsse zeigen Episoden des Diamantenwachstums, die mit Mantel-Metasomatose, Kraton-Evolution und subduktionsbedingtem Kohlenstoffkreislauf verbunden sind.

Einschlüsse können auch Minerale bewahren, die an der Oberfläche instabil sind, es sei denn, sie sind im Inneren des Diamanten geschützt. Dieser Schutz macht den Diamanten zu einer wissenschaftlichen Kapsel, die Fragmente der tiefen Erde in einer harten, transparenten Hülle versiegelt.

Diamantvarianten werden durch Spurenelemente, strukturelle Defekte, Deformation, Strahlenbelastung, Wachstumsumgebung und Kristallaggregation geprägt. Gemmologen verwenden das Diamant-Typ-System zur Beschreibung von Stickstoff- und Borgehalt, während die Farbklassifizierung normale farblose bis helle Diamanten von Fancy-Farbed-Steinen unterscheidet.

Die visuell dramatischsten Diamanten verdanken ihre Farbe oft nicht nur einfachen Verunreinigungen, sondern präzisen Defekten im Gitter. Blaue Diamanten sind mit Bor verbunden; viele gelbe Diamanten mit Stickstoff; rosa und rote Diamanten mit plastischer Deformation; grüne Diamanten mit strahlungsbedingten Leerstellenzentren.

Laborgezüchtete Diamanten haben dieselbe grundlegende Chemie und Kristallstruktur wie natürliche Diamanten: Kohlenstoff, der im Diamantgitter angeordnet ist. Der Unterschied ist der Ursprung. Natürliche Diamanten wachsen im Erdmantel; laborgezüchtete Diamanten kristallisieren in kontrollierten technologischen Umgebungen.

Zwei Hauptwachstumsmethoden dominieren. HPHT-Wachstum nutzt hohen Druck und hohe Temperatur, um Diamant aus Kohlenstoff unter Bedingungen zu kristallisieren, die Aspekte der Mantelstabilität nachahmen. CVD-Wachstum lagert Kohlenstoff Atom für Atom aus einem kohlenstoffhaltigen Gas, meist Methan- und Wasserstoffplasma, auf Diamantsaatplatten ab.