Головна / Земля / Алмази сформувалися з океанського дна

Алмази сформувалися з океанського дна

Вчені знайшли підтвердження теорії, що вихідним субстратом для формування алмазів є відкладення на дні океанів. Лабораторні досліди, що імітують умови на глибині в сотні кілометрів, показали, що реакції речовин з дна океанів відтворюють спостережуваний в алмазах склад солей, пишуть автори в журналі Science Advances.

Алмаз — одна з модифікацій вуглецю, що утворюється при високому тиску. У випадку Землі відповідні умови формуються у верхніх шарах мантії на глибині в кілька сотень кілометрів. Кристалізація каменів повинна відбуватися в підстави кратонів (старі і нерухомі частини континентальної літосфери). Згодом вони потрапляють на поверхню планети за допомогою специфічного виду вулканічної активності, яка призводить до формування кімберлітових трубок.

Камені ювелірної якості зазвичай складаються з чистого вуглецю, але зустрічаються також мінерали з включеннями, до яких відносяться динамічні волокнисті алмази. Останні зазвичай не використовують для виготовлення прикрас, оскільки часто вони недостатньо прозорі, а також містять специфічні домішки. Зазвичай такі алмази використовують у виробництві інструментів, їх подрібнюють, а отриманий пил використовують, наприклад, для нанесення на бурові коронки.

Алмазы сформировались из океанского дна
Алмаз ювелірної якості, оточений волокнистим алмазом з мікроскопічними рідкими включеннями

Точні умови, за яких формуються алмази, однак, залишаються невідомими. Зокрема, не вдається пояснити високі відносні концентрації солей калію стосовно до аналогічних сполук натрію, розчиненим у рідких включеннях в алмазах. Подібний баланс елементів не передбачається для мантії. У 2005 році в Nature вийшла стаття, в якій висувалося припущення, що рідкі включення є залишками давньої води з океанів, яка виявилася замкненою в донних мінералах і потрапила на глибину в результаті субдукції кори. Однак, ця гіпотеза не пояснювала дані по калію.

У роботі під керівництвом Майкла Ферстера (Michael Fеrster) з Університету Маккуорі в Австралії вчені намагалися відтворити умови в мантії, нагріваючи і здавлюючи зразок, що містить підняті з дна океану відкладення, і перидотит — типовий мінерал з верхньої мантії. Експерименти проводилися при тиску від 3 до 6 гігапаскалів і температурі від 800 до 1100 градусів Цельсія, що відповідає параметрам середовища в мантії на глибині від 100 до 200 кілометрів.

Аналіз отриманих зразків показав високе відношення концентрацій солей калію до солей натрію, схоже на спостережуване волокнистих алмазах. Також вчені помітили формування багатого натрієм мінералу клинопіроксена, до складу якого увійшла значна частка елемента, змістивши співвідношення у включеннях в користь калію.

Результати дозволили висунути авторам модифіковану теорію походження алмазів і їх включень. Згідно з нею, ділянка океанічного дна повинна опуститися на глибину не менше 200 кілометрів. Це занурення повинне протікати досить швидко, оскільки високий тиск повинен надати дію до повного розплавлення речовини. Протягом цього процесу замкнена в глинах і відкладах вода також опиниться на глибині, де розчинення навколишніх речовин і реакції з перидотитами дозволять утворитися потрібної суміші, з якої потім кристалізуються алмази з включеннями. Проте, є дані про походження деяких алмазів на значно більших глибинах, а також на ранній Землі, і до таких каменів нова теорія незастосовна.

«Ми показали, що процеси, які призводять до зростання алмазів, обумовлені перероблюванням океанічних відкладів в зонах субдукції, — каже Ферстера. — У дослідах ми також отримали мінерали, які є обов’язковим інгредієнтом для формування кімберлітових магм, які потім переносять алмази на поверхню Землі».