Звуковые волны обнаружили залежи алмазов в глубинах Земли

Согласно новому исследованию Массачусетского технологического института (MIT) и других университетов, в недрах Земли может быть скрыто более квадриллиона тонн алмазов. Однако эти драгоценные минералы, по оценкам учёных, находятся на глубине более 160 км, что значительно глубже, чем достигала любая буровая экспедиция.

Эти ультраглубинные залежи, вероятно, рассеяны в пределах кратонных корней — древнейших и наиболее стабильных участков породы, залегающих под центральными частями большинства континентальных тектонических плит. По форме напоминающие перевёрнутые горы, кратоны могут простираться на 320 км вглубь Земли, от коры в мантию. Учёные оценивают, что кратонные корни могут содержать от 1 до 2% алмаза. Учитывая их общий объём, команда подсчитала, что в этих древних породах, на глубине 145–240 км, рассеяно около квадриллиона (10¹⁶) тонн алмаза.

«Это показывает, что алмаз, возможно, не такой уж экзотический минерал, а в геологических масштабах встречается относительно часто», — говорит Ульрих Фаул, научный сотрудник MIT. «Мы не можем до них добраться, но тем не менее, их там гораздо больше, чем мы когда-либо думали».

Сейсмическая аномалия

К такому выводу Фаул и его коллеги пришли, разгадывая аномалию в сейсмических данных. Звуковые волны от землетрясений, проходя через недра, ускоряются, когда пересекают корни древних кратонов. Известно, что кратоны холоднее и менее плотны, чем окружающая мантия, что должно приводить к некоторому ускорению волн, но не настолько сильному, как фиксируют измерения.

«Измеренные скорости выше, чем мы можем воспроизвести, исходя из разумных предположений о том, что там находится», — поясняет Фаул. «И тогда мы должны сказать: "Есть проблема". С этого и начался проект».

Алмазы в глубине

Команда смоделировала скорости сейсмических волн через основные кратоны Земли и, сопоставив их с лабораторными данными о скорости звука в различных породах, обнаружила единственный реалистичный сценарий. Он соответствует породе, которая, помимо перидотита (преобладающей породы верхней мантии) и небольшого количества эклогита, содержит 1–2% алмаза. Это как минимум в 1000 раз больше предыдущих оценок.

«Алмаз во многих отношениях особенный, — отмечает Фаул. — Одно из его особых свойств — скорость звука в нём более чем в два раза выше, чем в доминирующем минерале верхней мантии, оливине».

Исследователи пришли к выводу, что именно такая небольшая доля алмаза объясняет высокие измеренные скорости. При этом она не меняет общую плотность кратона, который и так менее плотен, чем окружающая мантия, что позволяет ему оставаться стабильным и «плавать» на поверхности, сохраняя древнейшие породы. Эта модель также согласуется с тем, что кимберлитовые трубки — каналы, по которым алмазы из глубин иногда извергаются на поверхность, — обычно находят по краям кратонных корней.