Вчені довели, що 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, інформує Ukr.Media.

Алмаз — одна з модифікацій вуглецю, що утворюється при високому тиску. У разі Землі відповідні умови формуються у верхніх шарах мантії на глибині в кілька сотень кілометрів. Кристалізація каменів повинна відбуватися біля підстав кратонів (старі та 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, адже 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.

Точні умови, за яких формуються алмази, тим не менш, залишаються невідомими. Зокрема, не вдається пояснити високі відносні концентрації солей калію по відношенню до аналогічних сполук натрію, розчинених 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. Тим не менш, ця гіпотеза не пояснювала дані по калію.

У роботі під керівництвом Майкла Ферстера (Michael Förster) 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 у волокнистих алмазах. Також вчені помітили формування багатого натрієм мінералу клінопироксена, до складу якого увійшла значна частка елементу, змістивши співвідношення у включеннях в користь калію.

Результати дозволили висунути вченим модифіковану теорію походження алмазів і їх включень. Згідно їй, ділянка океанічного дна повинна опуститися на глибину не менше 200 кілометрів. Це занурення повинне протікати досить швидко, оскільки високий тиск повинен виявитися у дії до повного розплавлення речовини. Протягом цього процесу замкнена в глинах і відкладах вода також опиниться на глибині, де розчинення оточуючих речовин і реакції з перидотитами дозволять утворитися потрібній суміші, з якої потім кристалізуються алмази з включеннями. Тим не менш, 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 переробкою 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».