Ученые впервые представили убедительные свидетельства того, что алмазы могут образовываться в результате реакции между двумя видами пород, которые, казалось бы, не должны существовать вместе.
Два алмаза, извлеченные из шахты в Южной Африке, обладают уникальными включениями — окисленными карбонатами и сильно восстановленными никелевыми сплавами. В обычных условиях такие материалы мгновенно реагируют друг с другом, и поэтому их присутствие «по соседству», в одном кристалле, казалось специалистам практически невозможным.
Алмазы формируются на глубинах в сотни километров в мантии Земли и в процессе своего образования иногда захватывают фрагменты окружающих пород. Для ювелиров такие включения считаются дефектами, снижающими стоимость камня, однако для геологов они представляют собой бесценные свидетельства процессов, происходящих в недрах планеты. Ученым повезло с двумя новыми алмазами: включения в этих камнях красноречиво рассказали о реакции, которая сопровождала рождение самих кристаллов.
«Как будто две противоположные стороны спектра окисления оказались запертыми внутри одного алмаза», — объясняет руководитель исследования Яков Вайс из Еврейского университета в Иерусалиме.
До сих пор данные о глубинных слоях мантии приходилось восстанавливать только по теоретическим моделям и редким образцам с глубины около 200 километров. Новые находки, поднятые на поверхность вместе с кимберлитами, зародились в зоне 280–470 километров и стали первым реальным подтверждением того, что окисленные минералы могут существовать гораздо глубже, чем предполагалось ранее. Это поднимает вопрос и о происхождении кимберлитов: вероятно, их начало происходит из более глубоких слоев.
Процесс образования алмазов, как предполагают эксперты, начинался, когда карбонаты с кислородом погружались в недра Земли вместе с движущимися тектоническими плитами. На глубине они сталкивались с металлическими сплавами мантии, и из этой химической реакции возникал кристалл. Кроме того, ученые не исключают и других вариантов — например, кристаллизации алмаза из углеродосодержащей жидкости при ее охлаждении.
Кроме того, включения никеля могут пояснить явление редких «никелевых» алмазов, в которых атомы никеля замещают углерод в решетке. Это явление раньше оставалось загадкой, так как углерод и никель значительно отличаются по массе. Теперь становится очевидным, что подобное возможно при определенных условиях глубинного синтеза.
Таким образом, новые находки не только объяснили происхождение драгоценных камней, но и помогли ученым лучше понять строение мантии Земли и процессы, определяющие геологическую жизнь планеты.
Фото: hi-tech.mail.ru