Новое исследование количественно оценивает глубинные реакции, стоящие за «сверхглубокими» алмазами

Новое исследование показывает, что быстрые реакции между погружающимися тектоническими плитами и мантией на определенных глубинах могут быть ответственны за образование наиболее ценных алмазов. К такому выводу пришли ученые, экспериментально смоделировавшие условия в мантии Земли.

Большинство добываемых в мире алмазов образуются в мантии на глубинах 150–250 км. Однако небольшая их часть, называемая сублитосферными или «сверхглубокими» алмазами, формируется гораздо глубже, в основном в двух зонах: 250–450 км и 600–800 км. Эти алмазы уникальны по составу, иногда включая минералы глубокой мантии, такие как мажоритовый гранат, ферропериклаз и бриджманит. Несмотря на то что они составляют лишь 1% от общей добычи, многие крупные и чистые ювелирные алмазы относятся именно к этой категории.

Чтобы объяснить, почему алмазы образуются именно в этих двух глубинных зонах, а промежуток между ними (450–600 км) практически «безалмазен», авторы исследования провели эксперименты. Используя алмазные наковальни и 1000-тонный мульти-наковаленный пресс в Мичиганском университете, они сжимали карбонат магния с железной фольгой при экстремальных температурах и давлениях. В результате за считанные минуты или часы формировались микроскопические алмазные зерна. Ученые установили, что в зоне 250–450 км погружающаяся тектоническая плита поставляет много карбоната, который в реакции с железом из мантии создает эффективную «фабрику» по производству алмазов. Однако с ростом давления примерно с 475 км реакция резко замедляется. В более глубокой зоне (600–800 км) накопление карбоната из-за «застревания» тектонических плит и более высокие температуры компенсируют высокое давление, снова создавая область, богатую алмазами.

«Включения в сверхглубоких алмазах приносят нам единственные минеральные образцы из глубокой мантии Земли, — отметил ведущий автор Фэн Чжу. — Видеть — значит верить, и эти включения обеспечивают прочную основу для исследований недоступной мантии». Исследование помогает понять процессы, происходящие в недрах нашей планеты, и объясняет распределение самых ценных алмазов.