Største og bedste diamanter dannet i dyb kappe metallisk væske

Ny forskning fra et hold, herunder Carnegies Steven Shirey og Jianhua Wang, forklarer, hvordan verdens største og mest værdifulde diamanter blev dannet - fra metallisk væske dybt inde i Jordens kappe. Resultaterne er offentliggjort i Videnskab .

Forskerholdet, ledet af Evan Smith fra Gemological Institute of America, studeret store perle diamanter som det verdensberømte Cullinan eller Lesotho Promise ved at undersøge deres såkaldte "offcuts", " som er de stykker, der er tilbage, efter at ædelstenens facetter er skåret til for maksimal gnistre. De fandt ud af, at disse diamanter nogle gange har små metalliske korn fanget inde i dem, der består af en blanding af metallisk jern og nikkel, sammen med kulstof, svovl, metan, og hydrogen.

Disse indeslutninger indikerer, at diamanterne dannede, som alle diamanter, i jordens kappe, men de gjorde det under forhold, hvor de var mættede af flydende metal. Hvor usandsynligt det end lyder, deres forskning viser, at rent kulstof krystalliserede fra denne pulje af flydende metal for at danne de store ædelstensdiamanter.

"Eksistensen af ​​denne metalblanding har brede implikationer for vores forståelse af dybe jordprocesser, " sagde Smith.

Diamanter dannes dybt i jordens kappe og skyder til overfladen i mindre vulkanudbrud af magma. Urenheder indeholdt i diamanter kan lære geologer om dyb jordkemi under presset, temperatur, og kemiske forhold, hvorunder de er dannet. Diamanter, engang dannet, har en unik evne til at beskytte og afskærme alle mineraler indeholdt i deres krystalstrukturer, derved giver forskerne en særlig beskyttet prøve af kappeminerogien og et glimt af forhold milevidt under planetens overflade.

De fleste diamanter dannes på dybder omkring 90-150 miles under kontinenterne. Men såkaldte "superdybe" diamanter dannes meget dybere - på dybder under 240 miles, hvor kappeklipperne er kendt for at være mobile på grund af konvektion. Fra teamets arbejde, vi forstår nu for første gang, at store perle-diamanter er en gruppe af superdybe diamanter, ifølge analyse af bittesmå prøver af silikat, der også blev fundet inde i de undersøgte diamanter. Disse små silikat indeslutninger er også forbundet med metallet.

Så hvad gør disse små prøver af metal, sammen med deres tilhørende metan og brint, fortælle videnskabsmænd om den dybe kappe? Det fortæller dem om ilttilgængeligheden i forskellige dele af kappen.

Nær overfladen, kappekemien er mere oxideret, hvilket forskerne kan fortælle fra tilstedeværelsen af ​​kulstof i form af kuldioxid i magmaer, der er udbrudt i vulkaner (blandt andre indikationer). Men dybere nede, ifølge holdets resultater, nogle områder af kappen er det modsatte af oxideret, eller reduceret, hvilket er det, der tillader det flydende jern-nikkel metal at danne sig der.

"Det faktum, at reducerede områder kan findes i jordens kappe, er teoretisk forudsagt, men aldrig før bekræftet med faktiske prøver," forklarede Shirey.

"Dette resultat giver en direkte forbindelse mellem diamantdannelse og dybe kappeforhold, adressering af et nøglemål for Deep Carbon Observatory, " sagde DCO Executive Director og Carnegie videnskabsmand Robert Hazen. "Det faktum, at det blev muliggjort af et enormt succesfuldt samarbejde mellem vores Diamonds and Mantle Geodynamics of Carbon gruppe og Gemological Institute of America er også meget spændende, fremhæver vigtigheden af ​​akademiske forbindelser med industrien og deres vigtige rolle i at levere postdoc-finansiering og nøgleeksemplarerne for denne forskning."