Алмазы раскрыли химические реакции в глубинах мантии Земли

Ученые обнаружили богатые никелем сплавы внутри южноафриканских алмазов, подтвердив давно предсказанные мантийные реакции. Эти крошечные включения показывают, как глубинные процессы формируют магмы и сами алмазы. Фото: Shutterstock

Алмазы из южноафриканского рудника Вурспрут предоставили первое природное свидетельство образования богатых никелем металлических сплавов глубоко в мантии Земли, на глубине от 280 до 470 километров. Новое исследование показывает, что эти включения сосуществуют с богатыми никелем карбонатами, фиксируя редкий снимок реакции «редокс-замораживания», при которой окисленные расплавы проникают в восстановленную мантийную породу.

Растущий алмаз захватил как реагенты, так и продукты реакции, ведущей к образованию алмаза. Это открытие не только подтверждает давние прогнозы о редокс-условиях в мантии, но и подчеркивает, как такие процессы могут способствовать формированию алмазов и богатых летучими веществами магм, которые извергаются с глубины в сотни километров и выносят алмазы на поверхность.

Исследование под руководством Яэль Кемпе и Яакова Вайса из Института наук о Земле Еврейского университета позволило заглянуть в эти глубинные процессы, запечатленные в нано- и микровключениях в алмазах.

Команда Вайса идентифицировала наночастицы никель-железного металлического сплава и микровключения богатого никелем карбоната, сохранившиеся внутри алмазов. Это первое прямое доказательство существования богатых никелем сплавов на предсказанной теорией глубине.

Сосуществование сплава и карбоната указывает на динамическое взаимодействие, в ходе которого окисленный карбонатитово-силикатный расплав проникал в восстановленную перидотитовую породу, содержащую металлы. В этой среде предпочтительное окисление железа по отношению к никелю привело к обогащению остаточного сплава никелем, в то время как из расплава кристаллизовались богатые никелем карбонаты и алмазы.

«Это редкий снимок химии мантии в действии, — говорит Вайс. — Алмазы действуют как крошечные капсулы времени, сохраняя реакцию, которая в противном случае исчезла бы по мере переравновешивания минералов с окружающей средой».

Эти процессы проливают свет на происхождение богатых летучими веществами магм. Обогащение мантийного перидотита карбонатом, калием и другими элементами во время таких редокс-событий может подготавливать мантию к последующему образованию кимберлитов и других магм, которые формируют континенты и выносят алмазы на поверхность.

Исследование подчеркивает научную ценность алмазов не только как драгоценных камней, но и как уникальных свидетелей условий, существующих на сотнях километров под нашими ногами.