В отличие от безупречных драгоценных камней, волокнистые алмазы часто содержат небольшие солевые включения. Они дают подсказки ученым об условиях, при которых алмазы образуются глубоко в мантии Земли. Исследовательская группа решила загадку образования этих включений, смоделировав условия сильной жары и давления в лаборатории.
Алмазы - это кристаллы углерода, которые образуются глубоко в мантии Земли под древнейшими континентами, кратонами. Они переносятся на поверхность земли в экзотических магмах, называемых кимберлитами, в результате взрывных вулканических извержений. Предыдущие исследования всегда определяли, что алмазы включают жидкости, содержащие натрий и калий, но происхождение этих жидкостей было неизвестно.
Чтобы эти включения образовались, части океанической коры Земли и их осадочный слой должны были быть погружены под кратонные континенты в так называемую зону субдукции. Эти зоны расположены на глубине более 110 километров при давлении более четырех гигапаскалей, или в 40 тысяч раз превышающем атмосферное давление», - объясняет Майкл Фёрстер, первый автор исследования, которое было опубликовано в научном журнале Science Advances. Погружение земной коры должно произойти быстро, чтобы алмаз мог сформироваться до того, как осадок начнет плавиться при температуре более 800 градусов по Цельсию и вступить в реакцию с кратонной мантией.
Для эксперимента с высоким давлением в лаборатории ученые из Сиднея, Майнца и Франкфурта поместили морские отложения и перидотит (горные породы из мантии Земли) в четырехмиллиметровые капсулы и поместили их под высокое давление и экстремальные температуры. При давлении от четырех до шести гигапаскалей, что соответствует глубине от 120 до 180 километров, в результате реакции между двумя слоями образовались маленькие кристаллы соли. Соотношение калия и натрия в них точно соответствовало включениям солевого флюида в алмазах. В опытах с меньшим давлением, соответствующим глубинам менее 110 километров, этих солей не было. Вместо этого калий поглощался из переработанного осадка слюдой.
«В отличие от предыдущих моделей, которые связывали источник солей с морской водой, отложения представляют собой вероятный источник калия», - говорит минералог профессор Хорст Маршалл из Университета Гёте. «Концентрация калия в морской воде слишком мала, чтобы объяснить солевые включения в алмазах». Богатые магнием карбонаты, важные компоненты кимберлитов, также образовались как побочный продукт реакции.