02.01.2017

Странные гигантские алмазы приоткрывают тайну состава Земли

Крупнейшие алмазы, когда-либо добытые на Земле, отличаются не только своим размером и блеском, но и уникальной историей происхождения. Они родились из металла, выросли из пятен жидкого железа и газа глубоко в недрах Земли. Такой вывод был сделан в исследовании, опубликованном в Science на днях под авторством Эвана Смита из Геммологического института Америки.

«Большинство алмазов образуются на глубине 150-200 километров. Они формируются в самых толстых частях континентов, в основе жестких континентальных тектонических плит», - говорит Смит. - «98% алмазов, которые мы добываем, берутся из этих мест».

Но некоторые из них, включая знаменитый алмаз Куллинан — крупнейший алмаз ювелирного качества из когда-либо найденных, весом более 3000 каратов — слишком большие и слишком разные, чтобы формироваться в одном месте с другими блестящими камнями.

«Алмазы вроде Куллинана имеют характеристики, отличные от тех, что имеют другие виды алмазов. В течение многих лет геологи задавались вопросом, могли ли они сформироваться в других частях мантии. Этот вопрос был очень трудным», - говорит Смит.

Изучение этих невероятно ценных камней оказалось практически невозможным. Запрашивать образец драгоценностей короны для научного эксперимента? Нет, это точно невозможно.

Поэтому Смит пытался систематически находить алмазы того же типа и качества до тех пор, пока их ограняли и превращали в бесценные реликвии. Он искал камни, которые имели включения или кусочки материала, попавшего в алмаз во время его роста. «Они дали нам подсказки о том, как формируются алмазы, откуда берутся, что еще происходит в этой среде», - говорит Смит.

Глядя на включения в некоторых из крупнейших алмазов и химически тестируя включения в небольших остатках, сброшенных в ювелирном процессе, Смит смог собрать воедино картину того, как формируются эти конкретные алмазы.

«Получилось так, что эти большие алмазы — вроде Куллинана — в некотором роде удивительны. Они не появились в жесткой тектонической плите, они пришли откуда-то из глубин, из конвектирующей мантии», - говорит Смит. Это значит, что они пришли с глубины 360-750 километров под Землей.

Смит не только смог выяснить, откуда взялись эти большие драгоценные камни, он также смог понять, как они образовались — в высокой температуре и при высоком давлении, в среде, пестрящей кусочками железа и никеля. «Это то, что было предсказано на основании теории и экспериментов. Люди думали об этом 20 лет, но не могли подтвердить», - говорит Смит.

«Эти алмазы особенные, потому что говорят нам, что в глубокой среде может быть металл», - говорит Смит.

Алмазы растут вместе с жидким металлом, который отлично растворяет углерод. Когда металл становится перенасыщенным углеродом, часть его начинает выпадать в осадок и кристаллизоваться, постепенно выстраивая крупный алмаз, который мы не имеем возможности наблюдать.

Происхождение углерода, растворенного в жидком металле, пока остается под вопросом. Но одна возможность, по словам Смита, заключается в том, что углерод изначально пришел из земной коры, был засосан глубоко в мантию на границе континента, когда одна тектоническая плита сталкивается с другой, и наконец попал под мантию, где растворился в жидком металле — и превратился при высоких температурах и давлении в гигантские алмазы.

Крупные алмазы и «обычные» алмазы проходят один и тот же путь к поверхности: мощные вулканические извержения из глубин Земли иногда производят богатые алмазами месторождения — кимберлиты, — где и находят большинство алмазов.

Смит планирует продолжать искать включения и собирать подсказки относительно внутреннего устройства Земли. К сожалению, некоторая информация была потеряна навсегда. Когда часть самых известных крупных алмазов вроде Куллинана была огранена в драгоценные бриллианты, металлические части, содержащие ценнейшую научную информацию, были отсечены как недостатки и потеряны навсегда.

Смит надеется, что в будущем эти «обрезки» будут цениться так же, как и сами алмазы.

Илья Хель

Источники:

1. hi-news.ru