«Капсули часу». Діаманти з глибини 470 кілометрів розкрили хімію мантії Землі
ChatGPT
Діамант з Південної Африки з зонами, багатими на включення, і більш прозорою центральною частиною (Фото: Yaakov Weiss)
Дослідження показало, що діаманти можуть бути цінними не лише як коштовності, а і як природні «капсули часу», що зберігають інформацію про процеси глибоко під землею.
Вчені з Єврейського університету в Єрусалимі вивчили два діаманти з шахти Voorspoed у Південній Африці, які утворилися на глибинах від 280 до 470 км. Усередині цих діамантів вони виявили перші прямі докази наявності нікель-залізних металевих сплавів і карбонатів, багатих на нікель, у глибині мантії Землі.
Як пояснили дослідники: «Включення всередині діамантів — чи то нанометрові сплави, чи високотискові мінерали — є одним із небагатьох природних записів умов сотень кілометрів під нашими ногами».
Мантія Землі — це величезний шар між корою та ядром планети, який контролює вулкани, переробляє земну кору та впливає на розвиток планети. Але через величезні тиски й температури багато процесів там важко спостерігати безпосередньо.
Геологи давно передбачали, що на глибинах близько 250−300 км повинні існувати особливі металеві сплави, багаті на нікель, але підтвердити це було складно через відсутність природних зразків.
Прорив став можливим завдяки вивченню крихітних включень у діамантах. Вони зберегли хімічні реакції, які зазвичай зникають, коли мінерали пристосовуються до свого оточення.
Як зазначив керівник дослідження Яаков Вайс: «Діаманти виступають як маленькі капсули часу, зберігаючи реакцію, яка в інших умовах просто зникла б».
Включення також містили інші мінерали, що підтверджують походження діамантів із глибокої верхньої мантії та перехідної зони.
Дослідження виявило одночасну присутність нікель-залізного сплаву та карбонатів, багатих на нікель. Зазвичай ці речовини реагують між собою і не можуть співіснувати, але тут вони збереглися разом. Це вказує на особливу реакцію, що відбувається, коли окислена карбонатна рідина проникає у відновлену металеву породу мантії.
Вчені пояснюють, що така взаємодія створює нікель-багаті карбонати та окислює навколишню породу. Це також підтверджує, що діаманти можуть утворюватися внаслідок реакції карбонатних мінералів із відновленими металами в мантії.
«Це підтверджує раніше відомі дані, що саме такий процес є головним способом утворення природних діамантів», — зазначають дослідники.
Крім того, відкриття допомагає зрозуміти формування вулканів. Збагачення мантії такими елементами, як вуглець і калій, може стати ключовим кроком у виникненні певних вулканічних магм, наприклад кімберлітів, які підіймають діаманти на поверхню.
