Nieuw onderzoek van een team, waaronder Steven Shirey en Jianhua Wang van Carnegie, legt uit hoe 's werelds grootste en meest waardevolle diamanten werden gevormd - uit metaalvloeistof diep in de aardmantel. De bevindingen zijn gepubliceerd in Wetenschap .

Het onderzoeksteam, geleid door Evan Smith van het Gemological Institute of America, bestudeerde grote edelsteendiamanten zoals de wereldberoemde Cullinan of Lesotho Promise door hun zogenaamde "offcuts, Dit zijn de stukjes die overblijven nadat de facetten van de edelsteen zijn geslepen voor maximale schittering. Ze hebben vastgesteld dat deze diamanten soms kleine metalen korrels bevatten die bestaan ​​uit een mengsel van metallisch ijzer en nikkel, samen met koolstof, zwavel, methaan, en waterstof.

Deze insluitsels geven aan dat de gevormde diamanten, zoals alle diamanten, in de aardmantel, maar dat deden ze onder omstandigheden waarin ze verzadigd waren met vloeibaar metaal. Hoe onwaarschijnlijk het ook klinkt, hun onderzoek toont aan dat pure koolstof uit deze poel van vloeibaar metaal kristalliseerde om de grote edelsteendiamanten te vormen.

"Het bestaan ​​van dit metaalmengsel heeft brede implicaties voor ons begrip van diepe aardprocessen, ' zei Smit.

Diamanten vormen zich diep in de aardmantel en schieten naar de oppervlakte in kleine vulkaanuitbarstingen van magma. Onzuiverheden in diamanten kunnen geologen leren over diepe aardse chemie onder druk, temperatuur, en chemische omstandigheden waarin ze zijn gevormd. diamanten, eenmaal gevormd, een uniek vermogen hebben om alle mineralen in hun kristalstructuren te beschermen en af ​​te schermen, waardoor wetenschappers een speciale, beschermd monster van de mantelminerologie en een glimp van de omstandigheden mijlen onder het aardoppervlak.

De meeste diamanten vormen zich op diepten van ongeveer 90-150 mijl onder de continenten. Maar zogenaamde "superdiepe" diamanten vormen veel dieper - op diepten van minder dan 240 mijl, waar bekend is dat de mantelgesteenten mobiel zijn vanwege convectie. Van het werk van het team, we begrijpen nu voor het eerst dat grote edelstenen een groep superdiepe diamanten zijn, volgens analyse van kleine silicaatmonsters die ook in de bestudeerde diamanten werden gevonden. Deze kleine silicaatinsluitsels worden ook geassocieerd met het metaal.

Dus wat doen deze kleine metalen monsters, samen met hun bijbehorende methaan en waterstof, wetenschappers vertellen over de diepe mantel? Het vertelt hen over de beschikbaarheid van zuurstof in verschillende delen van de mantel.

Dichtbij het oppervlak, de mantelchemie is meer geoxideerd, wat wetenschappers kunnen zien aan de aanwezigheid van koolstof in de vorm van koolstofdioxide in magma's die zijn uitgebarsten in vulkanen (onder andere aanwijzingen). Maar dieper, volgens de bevindingen van het team, sommige delen van de mantel zijn het tegenovergestelde van geoxideerd, of verminderd, waardoor het vloeibare ijzer-nikkel metaal daar kan worden gevormd.

"Het feit dat gereduceerde gebieden in de aardmantel kunnen worden gevonden, is theoretisch voorspeld, maar nooit eerder bevestigd met echte monsters", legde Shirey uit.

"Dit resultaat biedt een direct verband tussen diamantvorming en diepe mantelomstandigheden, het aanpakken van een hoofddoel van het Deep Carbon Observatory, "Zei DCO Executive Director en Carnegie-wetenschapper Robert Hazen. "Het feit dat het mogelijk werd gemaakt door een enorm succesvolle samenwerking tussen onze Diamonds and Mantle Geodynamics of Carbon-groep en het Gemological Institute of America is ook erg opwindend, benadrukt het belang van academische connecties met de industrie en hun belangrijke rol bij het verstrekken van postdoctorale financiering en de belangrijkste voorbeelden voor dit onderzoek."