Природные алмазы залегают на глубине более 130 километров под землей и обычно образуются от 2,4 до 3,2 миллиардов лет назад, но их возраст может достигать 60 миллионов лет. Алмазы имеют уникальную кубическую кристаллическую структуру. Каждый атом углерода в алмазе прочно связан с четырьмя другими атомами углерода, что делает его самым твердым природным веществом, известным в мире. Алмазы также обладают высокой теплопроводностью, высокой устойчивостью к химическим веществам и чрезвычайно прозрачны. Для образования алмазов под землей температура должна быть в пределах 900–1300 градусов по Цельсию, а давление — в пределах 45 000–60 000 атмосфер. Если углеродсодержащая среда под поверхностью соответствует вышеуказанным условиям, могут образовываться алмазы. Если пласт стабилен, то при таком давлении температура не будет слишком высокой, что способствует образованию алмазов. Алмазы могут откладываться, когда осадочные породы содержат метан или карбонат кальция, которые разлагаются в этих условиях. Иногда эти алмазы выносятся на поверхность поднимающейся щелочной лавой. Лава часто содержит большое количество газов (таких как углекислый газ и водяной пар), поэтому она может течь очень быстро (10–30 км/ч), а когда она находится близко к поверхности, скорость ее подъема может даже приближаться к скорости звука.
При снижении давления алмазы могут превратиться в графит, но если расплавленная порода достаточно быстро остынет на поверхности, алмазы «заморозятся» и законсервируются. Когда лава приближается к поверхности, она расширяется из-за пониженного давления и образует воронкообразную каменную колонну, которая больше вверху и меньше внизу. Минералы в алмазосодержащих породах весьма своеобразны. Например, гранат, который производится только под высоким давлением, обычно содержит большое количество хрома (Cr-пироп) или титана (Ti-пироп). Этот вид горной породы называется брекчированным слюдяным перидотитом (кимберлитом или лампроитом). Поверхность выветрилась и приобрела желтый цвет (желтая земля), но более глубокая часть представляет собой первоначальные синие отложения (голубая земля). Кимберлит залегает только в глубине древнего и стабильного Континентального щита. Под континентальным щитом температура ниже. Когда мантия находится в состоянии конвекции, континентальный щит над ней может разорваться. В это время лава, находящаяся глубоко внутри, быстро поднимется и быстро вынесет алмазы из-под земли на поверхность. Если расплавленная порода остывает слишком медленно, алмазы превратятся в графит из-за высокой температуры при низком давлении. Если лава мелкая, она быстро остынет и может замерзнуть, образовав алмазосодержащие горные породы. Выходы этой особой плутонической колонны можно увидеть только в определенных районах по всему миру.
После того, как кимберлитовые пласты выветриваются, алмазы вымываются дождевой водой и оседают в русле реки. После горных потоков эти алмазы попадут в устье реки и смешаются с илом на берегу. Первоначально континенты Земли представляли собой единое целое: Индия располагалась к востоку от Южной Африки, а Бразилия — к западу от Южной Африки. Алмазы из южноафриканских кимберлитов когда-то находили в низинах Индии (например, на современном плато Декан) и на равнинах Бразилии (например, в районе современной реки Жекитиньонья). Сто миллионов лет назад континенты начали раскалываться и дрейфовать, и множество алмазов было вынесено морем вдоль побережья на песчаные пляжи (например, на юго-западе Африки). Самые ранние обнаруженные алмазы были именно такого типа. Алмазы были обнаружены в Индии и Бразилии очень рано, но на самом деле они родом из Южной Африки. Алмазы в руслах рек Южной Африки можно проследить до каменных столбов у их источника.
Редкие алмазы в основном встречаются в двух типах магматических пород: перидотите и эклогите. Оба существуют в слое мантии на глубине 120–200 километров под поверхностью и непрерывно выделяют углерод, из которого состоят алмазы. После образования алмазов они будут вынесены на поверхность кимберлитом и лампроитом посредством поднятия в нужное время. Алмазоискатели используют эти два типа пород для поиска месторождений алмазов. Природные алмазы в основном добываются из материнских пластов кимберлита, но количество содержащихся в них алмазов очень мало. Обычно, чтобы найти 1 карат (1/5 грамма) алмаза, необходимо измельчить несколько тонн руды. Большинство природных алмазов имеют низкое качество и могут использоваться только в качестве суперабразивов в промышленных целях. Необработанные алмазы, из которых изготавливаются драгоценные камни, составляют всего около 10% от общего объема добычи природных алмазов.
