В шахте в Южной Африке горняки обнаружили пару алмазов с противоречивыми химическими соединениями. Эта находка должна пролить новый свет на то, как образуются алмазы.
Эти два образца ценного минерала, возникшие на глубине сотен километров в пластичной мантий Земли, содержат вкрапления материалов, образующихся в совершенно противоположных химических условиях. Это необычное сочетание исследователи охарактеризовали как «практически невозможное».
Что узнали ученые?
Как и многие другие драгоценные камни, эти два алмаза содержат так называемые включения – крошечные частицы окружающей породы, захваченные в процессе формирования алмазов. Большинство ювелиров не любят такие вкрапления, но для ученых они являются интересным источником информации. Это особенно актуально для алмазов, образующихся очень глубоко – в недоступной мантии, поскольку они выносят эти включения практически нетронутыми на поверхность. Иными словами, минералы поднимаются на сотни километров вверх, практически не изменяясь, пишет Live Science.
В каждом из двух обнаруженных образцов есть включения карбонатных минералов, богатых атомами кислорода (состояние, известное как окисленное), а также бедных на кислород никелевых сплавов (состояние, известное как восстановленное). Подобно тому, как кислота и основание мгновенно реагируют, образуя воду и соль, окисленные карбонатные минералы и восстановленные металлы не сосуществуют долго. Обычно включения в алмазах содержат лишь один из этих компонентов. Поэтому не удивительно, что их одновременное присутствие озадачило Якова Вайса, старшего преподавателя кафедры наук о Земле Еврейского университета в Иерусалиме и ведущего автора исследования.
Вайс и его команда были настолько сбиты с толку, что даже отложили изучение находок на некоторое время. Проведя позже повторный анализ алмазов, исследователи обнаружили, что включения отражают моментальный снимок реакции, которая привела к появлению этих блестящих камней. Таким образом, ученые впервые подтвердили возможность образования алмазов при взаимодействии карбонатных минералов и восстановленных металлов в мантии.
Благодаря новым образцам ученым впервые удалось увидеть середину этой реакции в природном алмазе. «По сути, это две стороны спектра окисления», – отметил Вайс в отчетной статье. Эта находка имеет значение для понимания того, что происходит в таинственном центре мантии. По мере того, как вы углубляетесь в землю, удаляясь от поверхности, породы и минералы становятся более восстановленными, а молекул кислорода становится все меньше. Но прямых свидетельств этого изменения в мантии практически нет.
Два новых алмаза, которые вышли из глубины от 280 до 470 км под поверхностью Земли, стали первой проверкой теоретических данных о химии мантии. По словам Вайса, один из выводов заключается в том, что окисленный расплавленный материал залегает глубже, чем предполагалось. Кимберлиты – породы, которые извергаются вместе с алмазами на поверхность, – окислены. Поэтому исследователи считали, что они не могут образоваться на глубине значительно ниже 300 км. Однако полученные результаты заставили ученых усомниться в этом.
По словам Вайса, реакции образования алмазов, вероятно, происходят, когда карбонатные жидкости затягиваются вниз тектоническими плитами: это вызывает контакт минералов с высоким содержанием кислорода и металлических сплавов мантии. Результаты исследования опубликовал журнал Nature Geoscience.
