Nieuw onderzoek, gepubliceerd in Nature Geoscience, heeft baanbrekende inzichten opgeleverd in de aardmantel dankzij diamanten afkomstig uit de Voorspoed-mijn in Zuid-Afrika. Deze diamanten, gevormd op dieptes tussen 280 en 470 kilometer, bevatten nikkelrijke metaalinsluitsels en nikkelrijke carbonaten. Dit is het eerste directe bewijs van reacties die zich diep in de aardmantel zouden afspelen, en bevestigt theoretische modellen over de chemische samenstelling van de aardmantel. Het onderzoek werd geleid door Yael Kempe en Yaakov Weiss van het Institute of Earth Sciences aan de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem. Al decennia voorspelden wetenschappelijke modellen en experimenten het bestaan van nikkelrijke metaallegeringen in de mantel op dieptes van ongeveer 250 tot 300 kilometer. Tot nu toe ontbrak echter concreet natuurlijk bewijs. De analyse van de diamanten door het team van Weiss, in samenwerking met experts van de Universiteit van Nevada en de Universiteit van Cambridge, heeft deze theorieën nu bevestigd.
De insluitsels in de diamanten, waaronder nikkel-ijzer metaalnanodeeltjes en nikkelrijke carbonaatmicrodeeltjes, bieden een zeldzame blik op een 'redox-freezing'-reactie. Dit proces vindt plaats wanneer een geoxideerde carbonaat-silicamelt binnendringt in gereduceerd, metaalhoudend peridotiet. Tijdens deze reactie oxideert ijzer sneller dan nikkel, wat leidt tot de verrijking van de resterende legering met nikkel, terwijl carbonaten en de diamanten zelf uit de smelt kristalliseren. Deze ontdekking heeft verreikende implicaties voor ons begrip van de dynamiek van de mantel en de vorming van magma. De aanwezigheid van zowel nikkel-ijzerlegeringen als nikkelrijke carbonaten suggereert dat periodieke oxidatie van kleine delen van de mantel kan verklaren waarom sommige insluitsels in andere superdiepe diamanten onverwacht hoge geoxideerde omstandigheden vertonen.
Bovendien werpt dit licht op de oorsprong van vluchtige magma's. De verrijking van mantelperidotiet met carbonaat, kalium en andere incompatibele elementen tijdens deze redoxgebeurtenissen kan de mantel voorbereiden op de latere vorming van gesteenten zoals kimberlieten, lamprofieren en zelfs sommige oceanische eilandbasalten. Deze microscopische insluitsels in diamanten wijzen zo op complexe verbanden tussen subductie, de redoxdynamiek van de mantel en de vorming van magma's die continenten vormen en diamanten naar het oppervlak brengen. De studie benadrukt de wetenschappelijke waarde van diamanten als meer dan alleen edelstenen. Hun insluitsels, variërend van nanometergrote legeringen tot mineralen onder hoge druk, bieden een van de weinige natuurlijke archieven van omstandigheden honderden kilometers onder onze voeten.
Naarmate onderzoekers deze minerale tijdscapsules blijven bestuderen, kunnen diamanten meer onthullen over de verborgen chemie van de mantel en de processen die onze dynamische planeet blijven vormen. De bevindingen van Kempe en Weiss markeren een mijlpaal in het bevestigen van nikkelrijke legeringen op voorspelde manteldieptes en illustreren levendig hoe het redoxlandschap van de diepe aarde evolueert door interacties tussen smelt en gesteente.