Diamanty už dávno nie sú len symbolom luxusu a šperku. Nová štúdia ukazuje, že tieto jedinečné kryštály predstavujú aj jedny z najvzácnejších archívov geologickej histórie. Tím vedcov z Hebrejskej univerzity v Jeruzaleme analyzoval dva diamanty z juhoafrickej bane Voorspoed a v ich štruktúre objavil priame dôkazy o existencii zliatin niklu a železa, ako aj niklom bohatých karbonátov v hĺbke 280 až 470 kilometrov pod povrchom Zeme.

„Zahrnutia v diamantoch – či už ide o nanometrové zliatiny alebo minerály formované pri vysokých tlakoch – predstavujú jeden z mála prirodzených záznamov podmienok stovky kilometrov pod našimi nohami,“ uviedli vedci v tlačovej správe z 22. septembra. Na tému upozornil portál Interesting Engineering.

Raritné okno do procesov v plášti

Zemský plášť je obrovská vrstva hornín, ktorá poháňa vulkanizmus, recykluje zemskú kôru a reguluje dlhodobý vývoj planéty. Mnohé procesy v jeho útrobách však zostávajú skryté. Geológovia sa ich snažia modelovať a simulovať, no reálne dôkazy sú zriedkavé. Teórie už dlhšie predpokladali, že v hĺbkach okolo 250 až 300 kilometrov by sa mali formovať špecifické kovové zliatiny bohaté na nikel. Doteraz však chýbali priame dôkazy z prírodných vzoriek.

Práve diamanty z Voorspoedu priniesli zásadný prelom. Ich vnútorné inklúzie pôsobia ako „časové kapsuly“, ktoré uchovali krátkodobé reakcie v plášti, inak rýchlo zanikajúce pri kontakte s okolitými horninami. „Toto je vzácny pohľad na chémiu plášťa v priamom prenose. Diamanty fungujú ako drobné časové kapsuly, ktoré uchovávajú reakcie, ktoré by inak zmizli, keď sa minerály znovu vyrovnajú so svojím okolím,“ zdôraznil vedúci autor štúdie Yaakov Weiss.

Diamantový rez juhoafrického diamantu zobrazujúci rôzne zóny bohaté na inklúzie a laserové ablačné jamky z mikroanalytického odberu vzoriek. | Zdroj: Yaakov Weiss

Ako vznikajú diamanty v útrobách planéty

Najväčším prekvapením štúdie bolo súčasné nájdenie niklo-železnej zliatiny aj niklom obohatených karbonátov. Za normálnych okolností by tieto látky okamžite vzájomne reagovali a nemohli by vedľa seba existovať. Ich prítomnosť je preto kľúčovým dielikom skladačky, ktorý poukazuje na takzvanú metasomatickú redox-freezing reakciu. Tá nastáva, keď sa oxidovaná, uhlíkom bohatá tavenina dostane do kontaktu s redukovanou horninou obsahujúcou kovy.

Výsledkom tohto procesu je nielen tvorba karbonátov bohatých na nikel, ale aj oxidácia okolitého plášťa. Výskum zároveň podporuje hypotézu, že diamanty vznikajú práve interakciou karbonátových minerálov s redukovanými kovmi v hlbinách Zeme. „Nadväzuje to na staršie dôkazy z menších hĺbok, že práve tento mechanizmus je hlavným spôsobom vzniku prírodných diamantov,“ doplnili vedci.

Objav tiež ponúka nové vysvetlenie, prečo sa v kryštalickej štruktúre niektorých diamantov nachádzajú atómy niklu – záhada, ktorá geológov mátala celé desaťročia. Navyše, poznatky naznačujú, že takéto reakcie obohacujú plášť o prvky ako uhlík či draslík, čo môže byť kľúčovým krokom pri formovaní špecifických vulkanických magiem, napríklad kimberlitov. Práve tie sú zodpovedné za to, že diamanty sa prostredníctvom sopečných erupcií dostávajú až na povrch.

Na výskume spolupracovali aj odborníci z University of Nevada a University of Cambridge. Výsledky boli publikované v prestížnom časopise Nature Geoscience 22. septembra a prinášajú nový pohľad na skrytú chémiu v srdci našej planéty

Čítajte viac z kategórie: Novinky