Kapsuły czasu z głębin Ziemi
Analiza diamentów z kopalni Voorspoed ujawniła niezwykłe szczegóły. Wewnątrz kryształów znaleziono nanometryczne wtrącenia stopów niklowo-żelaznych oraz mikrowtrącenia węglanów bogatych w nikiel. Powstały one na imponującej głębokości 280-470 kilometrów, gdzie panują ekstremalne warunki – ciśnienie sięga od 9 do 16 miliardów paskali, a temperatura dochodzi do 1600 stopni Celsjusza. Dr Yaakov Weiss, uczestnik badania, trafnie porównuje te diamenty do wehikułów czasu:
Diamenty działają jak małe kapsuły czasu, zachowując reakcję, która w przeciwnym razie zniknęłaby, gdyby minerały ponownie równoważyły się ze swoim otoczeniem
Czytaj też: Geolodzy zmienili obraz hadeiku. Tektonika płyt wyglądała inaczej niż sądziliśmy
Oprócz niklu i żelaza, w diamentach zidentyfikowano również koesyt, czyli szczególną formę dwutlenku krzemu powstającą pod ogromnym ciśnieniem, a także ślady potasu i azotu. Te minerały pełnią funkcję naturalnych barometrów, pozwalających naukowcom dokładnie odtworzyć warunki panujące podczas formowania się kryształów. Za powstanie unikalnych wtrąceń odpowiada skomplikowana reakcja zwana metasomatycznym zamrażaniem redoks. To chemiczny proces zachodzący między różnymi składnikami płaszcza Ziemi. Gdy utleniony stop węglanowy spotyka się z zredukowanym perydotytem zawierającym metale, dochodzi do fascynującej wymiany elektronów. W tej reakcji żelazo utlenia się znacznie łatwiej niż nikiel, pozostawiając bogate w nikiel pozostałości. Diamenty skrystalizowały się w kluczowym momencie tej przemiany, zachowując te unikalne stopy i izolując je od dalszych zmian chemicznych.vOdkrycie potwierdza wcześniejsze modele teoretyczne, które przewidywały stabilność stopów niklowo-żelaznych na głębokościach 250-300 kilometrów. Rzeczywistość okazała się jednak bardziej złożona, ponieważ stopy te występują na jeszcze większych głębokościach, sięgających prawie 500 kilometrów pod powierzchnią.
Znaczenie dla zrozumienia wulkanizmu
Wyniki opublikowane w Nature Geoscience rzucają nowe światło na powstawanie niektórych form wulkanicznych. Procesy zachodzące w głębokim płaszczu bezpośrednio wpływają na skład magm wulkanicznych, w tym kimberlitów i bazaltów alkalicznych. Kimberlity to szczególnie interesujące skały wulkaniczne. To właśnie one wynoszą diamenty z głębin Ziemi na powierzchnię, tworząc najbogatsze złoża tych kryształów. Odkrycie procesów metasomatycznych w płaszczu pomoże lepiej zrozumieć mechanizmy powstawania tych unikalnych magm. Badanie wyjaśnia także kilka geologicznych zagadek. Wcześniejsze analizy granatów z podobnych głębokości wskazywały na nieoczekiwanie utleniające warunki, a obecność węglanów i potasu w skałach płaszcza pozostawała niewytłumaczona. Nowe odkrycia sugerują, iż bogate w potas węglanowe stopy regularnie przenikają skały perydotytowe, wzbogacając je w pierwiastki wpływające na skład powstających magm.
Diamenty z Voorspoed dostarczają nie tylko bezpośrednich dowodów na istnienie stopów bogatych w nikiel na dużych głębokościach, ale także wskazują na obecność głębokich stopów węglanowo-krzemianowych. Odgrywają one kluczową rolę w powstawaniu niektórych typów skał wulkanicznych. To odkrycie to ważny krok w badaniach nad wnętrzem Ziemi. Każdy taki “wehikuł czasu” wydobywany z ziemi przybliża nas do zrozumienia procesów kształtujących Ziemię, lecz zarazem pozostawia więcej pytań niż odpowiedzi. Można odnieść wrażenie, że dopiero zaczynamy odkrywać złożoność chemii głębokiego płaszcza, a każde nowe znalezisko przynosi kolejne niespodzianki.