Sortiment av diamantskärningar som används i denna studie. Den största är 9,6 karat. Dessa diamanter kunde analyseras med destruktiva medel (polering för att avslöja inneslutningar) medan många andra diamanter som studerades var polerade ädelstenar som bara lånades och studerades icke-destruktivt. Upphovsman:Evan Smith.
Ny forskning från ett team inklusive Carnegies Steven Shirey och Jianhua Wang förklarar hur världens största och mest värdefulla diamanter bildades-av metallvätska djupt inne i jordens mantel. Resultaten publiceras i Vetenskap .
Forskargruppen, ledd av Evan Smith från Gemological Institute of America, studerat stora pärldiamanter som den världsberömda Cullinan eller Lesotho Promise genom att undersöka deras så kallade "offcuts, "som är bitarna som återstår efter att pärlens fasetter skärs för maximal gnista. De bestämde att dessa diamanter ibland har små metalliska korn fångade inuti dem som består av en blandning av metalliskt järn och nickel, tillsammans med kol, svavel, metan, och väte.
Dessa inneslutningar indikerar att diamanterna bildades, som alla diamanter, i jordens mantel, men de gjorde det under förhållanden där de var mättade av flytande metall. Så osannolikt som det låter, deras forskning visar att rent kol kristalliserades från denna pool av flytande metall för att bilda de stora pärldiamanterna.
"Förekomsten av denna metallblandning har breda konsekvenser för vår förståelse av djupa jordprocesser, "Sa Smith.
Diamanter bildas djupt i jordens mantel och skjuter upp till ytan i mindre vulkanutbrott av magma. Föroreningar som finns inuti diamanter kan lära geologer om djup jordkemi under trycket, temperatur, och kemiska förhållanden under vilka de bildades. Ruter, en gång bildat, har en unik förmåga att skydda och skydda alla mineraler som finns i deras kristallstrukturer, därigenom ger forskare en speciell, skyddad prov av mantelmineralogin och en glimt av förhållanden mil under planetens yta.
En slipad och polerad diamant av det slag som studerats i detta papper med metalliska inneslutningar. Den mest uppenbara gruppen av inneslutningar ser ut som svarta fläckar på vänster sida, mitten. Upphovsman:Jae Liao
De flesta diamanter bildas på djup omkring 90-150 miles under kontinenterna. Men så kallade "superdjupa" diamanter bildas mycket djupare-på djup under 240 miles, där mantelstenarna är kända för att vara rörliga på grund av konvektion. Från teamets arbete, vi förstår nu för första gången att stora pärldiamanter är en grupp superdjupa diamanter, enligt analys av små prover av silikat som också hittades inuti de studerade diamanterna. Dessa små silikatinneslutningar är också associerade med metallen.
Så vad gör dessa små prover av metall, tillsammans med tillhörande metan och väte, berätta för forskare om den djupa manteln? Det berättar om syre tillgänglighet i olika delar av manteln.
Nära ytan, mantelkemin är mer oxiderad, som forskare kan se från närvaron av kol i form av koldioxid i magmas utbröt i vulkaner (bland andra indikationer). Men djupare ner, enligt lagets resultat, vissa delar av manteln är motsatsen till oxiderad, eller reducerad, vilket gör det möjligt för den flytande järn-nickelmetallen att bildas där.
En närbild av en metallisk inkludering. Inkluderingen är reflekterande/silver i utseende, omgiven av en svart, grafitbärande dekompressionsspricka. Bilden är 2,56 mm bred. Upphovsman:Evan Smith; © GIA
"Det faktum att reducerade regioner kan hittas i jordens mantel har teoretiskt förutsetts, men aldrig tidigare bekräftat med faktiska prover "förklarade Shirey.
"Detta resultat ger en direkt koppling mellan diamantbildning och djupa mantelförhållanden, hanterar ett av huvudmålen för Deep Carbon Observatory, "sade DCO:s verkställande direktör och forskaren Carnegie Robert Hazen." Det faktum att det möjliggjordes av ett enormt framgångsrikt samarbete mellan vår grupp Diamonds and Mantle Geodynamics of Carbon och Gemological Institute of America är också mycket spännande, betonar vikten av akademiska kontakter med industrin och deras viktiga roll för att tillhandahålla postdoktorala medel och de viktigaste exemplen för denna forskning. "
