Алмазы сформировались из океанского дна
Ученые нашли подтверждение теории, что исходным субстратом для формирования алмазов являются отложения на дне океанов, пишет Хроника.инфо со ссылкой на Хвиля
Лабораторные опыты, имитирующие условия на глубине в сотни километров, показали, что реакции веществ со дна океанов воспроизводят наблюдаемый в алмазах состав солей, пишут авторы в журнале Science Advances.
Алмаз — одна из модификаций углерода, которая образуется при высоком давлении. В случае Земли подходящие условия формируются в верхних слоях мантии на глубине в пару сотен километров. Кристаллизация камней должна происходить в основания кратонов (старые и неподвижные части континентальной литосферы). Впоследствии они попадают на поверхность планеты посредством специфического вида вулканической активности, которая приводит к формированию кимберлитовых трубок.
Камни ювелирного качества обычно состоят из чистого углерода, но встречаются также минералы с включениями, к которым относятся быстрорастущие волокнистые алмазы. Последние обычно не используют для изготовления украшений, так как часто они недостаточно прозрачны, а также содержат специфические примеси. Обычно такие алмазы используют в производстве инструментов, их дробят, а получившуюся пыль используют, например, для нанесения на буровые коронки.
Точные условия, при которых формируются алмазы, тем не менее, остаются неизвестными. В частности, не удается объяснить высокие относительные концентрации солей калия по отношению к аналогичным соединениям натрия, растворенным в жидких включениях в алмазах. Подобный баланс элементов не предсказывается для мантии. В 2005 году в Nature вышла статья, в которой выдвигалось предположение, что жидкие включения являются остатками древней воды из океанов, которая оказалась заперта в донных минералах и попала на глубину в результате субдукции коры. Тем не менее, эта гипотеза не объясняла данные по калию.
В работе под руководством Майкла Фёрстера (Michael Förster) из Университета Маккуори в Австралии ученые пытались воспроизвести условия в мантии, нагревая и сдавливая образец, содержащий поднятые со дна океана отложения, и перидотит — типичный минерал из верхней мантии. Эксперименты проводились при давлении от 3 до 6 гигапаскалей и температуре от 800 до 1100 градусов Цельсия, что соответствует параметрам среды в мантии на глубине от 100 до 200 километров.
Анализ полученных образцов показал высокое отношение концентраций солей калия к солям натрия, похожее на наблюдаемое в волокнистых алмазах. Также ученые заметили формирование богатого натрием минерала клинопироксена, в состав которого вошла значительная доля элемента, сместив соотношение во включениях в пользу калия.
Результаты позволили выдвинуть авторам модифицированную теорию происхождения алмазов и их включений. Согласно ей, участок океанического дна должен опуститься на глубину не менее 200 километров. Это погружение должно протекать достаточно быстро, так как высокое давление должно оказаться действие до полного расплавления вещества. В течение этого процесса запертая в глинах и отложениях вода также окажется на глубине, где растворения окружающих веществ и реакции с перидотитами позволят образоваться нужной смеси, из которой потом кристаллизуются алмазы с включениями. Тем не менее, есть данные о происхождении некоторых алмазов на значительно больших глубинах, а также на ранней Земле, и к таким камням новая теория неприменима.
«Мы показали, что процессы, приводящие к росту алмазов, обусловлены переработкой океанических отложений в зонах субдукции, — говорит Фёрстер. — В опытах мы также получили минералы, которые являются обязательным ингредиентом для формирования кимберлитовых магм, которые затем переносят алмазы на поверхность Земли».