Прорывное исследование под руководством постдокторского научного сотрудника GIA Эвана Смита исследует алмазы исключительного размера и качества, чтобы раскрыть ключи к разгадке геологии Земли. Исследователи изучили уникальные свойства алмазов со схожими характеристиками со знаменитыми камнями, такими как Куллинан, Созвездие и Кох-и-Нур, чтобы углубить наше понимание глубокой мантии Земли, скрытой под тектоническими плитами и в значительной степени недоступной для научного наблюдения. Исследование опубликовано в последнем номере журнала Science.
Некоторые из самых крупных и ценных алмазов в мире, такие как Cullinan или Lesotho Promise, демонстрируют особый набор физических характеристик, которые заставили многих рассматривать их отдельно от других, более распространенных алмазов. Однако то, как именно формируются эти алмазы и что они говорят нам о Земле, до сих пор остается загадкой», - объясняет доктор Вуйи Ван, директор по исследованиям и разработкам GIA и автор исследования.
Крупные драгоценные камни, такие как Куллинан, обладают набором физических характеристик, которые отличают их от других видов алмазов. Новое исследование показывает, что эти драгоценные камни, похожие на Куллинан, иногда имеют небольшие металлические включения или внутренние характеристики, заключенные в них. Металлические включения сосуществуют со следами жидкого метана и водорода. В дополнение к металлическим включениям, некоторые из этих исключительных алмазов содержат минеральные включения, которые показывают, что алмазы образовались на экстремальных глубинах, вероятно, в пределах 360-750 км (приблизительно 224-466 миль) в конвектирующей мантии. Это намного глубже, чем у большинства других драгоценных камней, образующихся в нижней части континентальных тектонических плит на глубине 150-200 км (приблизительно 93-124 мили).
«Это новое понимание этих крупных алмазов типа IIa разрешает одну из главных загадок в изучении образования алмазов - как образовались самые большие и самые ценные алмазы в мире», - говорит Смит.«Композиция включений, однако, дает историю».
Металлические включения представляют собой затвердевшую смесь железа, никеля, углерода и серы, а также содержат следы жидкого метана и водорода в крошечном тонком пространстве между металлическими фазами и окружающим алмазом. Чистый углерод кристаллизовался в этой смеси расплавленной металлической жидкости в глубоких слоях мантии Земли с образованием алмазов. Маленькие капельки этой металлической жидкости иногда попадали в алмазы по мере их роста. Во время огранки и полировки части алмаза, содержащие включения, часто отрезаются или полируются, чтобы получить изысканные полированные драгоценные камни с минимальными дефектами. Эти ограненные бриллианты обычно недоступны для исследований, но благодаря уникальному положению GIA как независимой некоммерческой исследовательской организации доктор Смит и его соавторы смогли изучить включения для этого исследования..
Предыдущие эксперименты и теория в течение многих лет предсказывали, что части глубокой мантии на глубине ниже 250 км содержат небольшое количество металлического железа и ограниченное количество доступного кислорода. Теперь металлические включения и окружающие их метановые и водородные оболочки в этих алмазах обеспечивают последовательные, систематические физические доказательства, подтверждающие это предсказание», - объясняет Смит.
Хотя степень распределения металлов неясна, это ключевое наблюдение имеет большое значение для понимания поведения недр Земли, включая переработку поверхностных пород в конвектирующую мантию, а также глубокое хранение и круговорот углерода и водорода. в мантии в течение геологического времени.