Земля переваривает дно океанов в "солёные" алмазы

Алмазы, состоящие из чистого углерода без примесей, высоко ценят ювелиры. Но для авторов новой работы гораздо более ценными оказались минералы "нечистой воды".

Фото Global Look Press.

Исследователи из Австралии и Германии обнаружили, что многие алмазы начинают свой "жизненный цикл" в виде осадочных пород на дне океана, которые затем поглощаются земной мантией и превращаются ею в драгоценные минералы.

Поясним, что природные алмазы находят внутри кимберлитовых трубок – вертикальных каналов в толще земной коры, возникших в результате подъёма магмы к поверхности планеты. Однако возникают алмазы не внутри этих трубок, а в мантии Земли, на глубине в несколько сотен километров.

По сути природные алмазы – это кубическая аллотропная форма углерода. Под воздействием высоких температур и давления из этого вещества формируются сверхтвёрдые кристаллы с превосходным блеском. Затем они постепенно поднимаются ближе к земной поверхности (под воздействием вулканической активности).

Для учёных оставалось загадкой, откуда берётся "исходный материал" для таких преобразований.

Подсказки исследователи отыскали внутри мутных волокнистых алмазов. Последние, как правило, образуются намного быстрее, чем алмазы "чистой воды", поэтому имеют ряд примесей. Самые распространённые – соли натрия, калия и других элементов. Это и натолкнуло учёных на мысль о том, что многие волокнистые алмазы состоят из материала со дна океана.

"Есть теория, что соли, попавшие в алмазы, поступают из морской воды. Мы знали, что какая-то солёная жидкость должна присутствовать при росте алмазов, и теперь мы подтвердили, что морской осадок отвечает всем требованиям", – сообщает ведущий автор исследования Михаэль Фёрстер (Michael Förster) из Университета Маккуори в Австралии.

Команда проверила свою идею, поместив образцы морских отложений в камеру с перидотитом (породы, которые слагают большую часть верхней мантии Земли) и сымитировав экстремальные условия в недрах Земли.

В ходе эксперимента кристаллы солей натрия и калия, подобные тем, что были обнаружены в алмазах, начали образовываться при давлении от четырёх до шести гигапаскалей и температуре от 800 до 1100 °C. То же самое происходит на глубине 120-180 километров под поверхностью Земли.

"Мы продемонстрировали, что процессы, которые приводят к росту алмазов, обусловлены переработкой океанических отложений в зонах субдукции, – говорит Фёрстер. – Продукты наших экспериментов также способствовали образованию минералов, которые являются необходимыми ингредиентами для формирования кимберлитовых трубок, доставляющих алмазы к поверхности Земли".

Команда поясняет: для того чтобы этот процесс запустился, большие участки морского дна должны очень быстро "заглатываться" недрами Земли и опускаться на глубину более 200 километров. Сперва должно сработать давление (прежде чем материал расплавится под действием высоких температур).

Такой сценарий может показаться маловероятным, но это происходит постоянно. К примеру, Марианская впадина является активной зоной субдукции, которая отправляет огромное количество морской воды и осадочных пород в мантию, уточняют исследователи.

К слову, драгоценные алмазы, которые состоят из чистого углерода и не содержат примесей, могут формироваться таким же образом.

Научная статья по итогам работы представлена в журнале Science Advances.

Напомним, что ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о том, как в поиске новых месторождений алмазов поможет хром, редкие африканские растения и особая рентгеновская установка.

Также учёные объяснили, как "зародышам" алмазов удаётся выжить при сверхвысоких давлениях и температурах, и раскрыли тайну образования редчайших голубых алмазов.