Новое исследование, проведенное учеными из Института наук о Земле при Еврейском университете, проливает свет на глубинные процессы нашей планеты благодаря анализу уникальных включений в алмазах из южноафриканского рудника Ворспуд. Эти драгоценные камни, сформировавшиеся на глубине от 280 до 470 километров, предоставили первое прямое природное свидетельство существования никель-железных сплавов и богатых никелем карбонатов в мантии Земли. Открытие, опубликованное в журнале Nature Geoscience, подтверждает многолетние теоретические модели, предсказывавшие стабилизацию таких сплавов на глубинах около 250-300 километров, для которых ранее не было естественных подтверждений.
Исследование, возглавляемое Яэль Кемпе и Яаковом Вайсом, выявило в алмазах наночастицы никель-железного сплава и микровключения богатого никелем карбоната. Сосуществование этих веществ указывает на редкую метасоматическую реакцию «замораживания окисления». Этот процесс происходит, когда окисленный карбонатитово-кремниевый расплав проникает в восстановленную, богатую металлами перидотитовую породу мантии. В ходе этой реакции железо окисляется быстрее никеля, что приводит к обогащению остаточного сплава никелем, в то время как из расплава кристаллизуются карбонаты и сами алмазы.
Яаков Вайс описывает эти алмазы как «крошечные капсулы времени», сохраняющие химические процессы мантии, которые иначе были бы утеряны. Эти находки имеют далеко идущие последствия для понимания динамики мантии и процессов формирования магм. Они помогают объяснить, почему некоторые включения в других сверхглубоких алмазах демонстрируют неожиданно высокие уровни окисления.
Кроме того, эти процессы проливают свет на происхождение магм, богатых летучими веществами. Обогащение мантийного перидотита карбонатом, калием и другими элементами в ходе таких окислительно-восстановительных событий может подготавливать мантию к последующему формированию кимберлитов, лампрофиров и некоторых базальтов океанических островов. Таким образом, эти микроскопические включения в алмазах указывают на сложные взаимосвязи между субдукцией, окислительно-восстановительной динамикой мантии и генерацией магм, которые формируют континенты и выносят алмазы на поверхность.
Алмазы, как подчеркивают исследователи, являются не просто драгоценными камнями, но и бесценными свидетелями геологических процессов, происходящих на сотнях километров под нашими ногами. Продолжающееся изучение этих «минеральных капсул времени» обещает раскрыть еще больше тайн о скрытой химии мантии и динамических процессах, которые продолжают формировать нашу планету.