Các nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra các bao thể kim loại giàu niken trong kim cương từ mỏ Voorspoed ở Nam Phi, cung cấp bằng chứng trực tiếp đầu tiên về các phản ứng được dự đoán xảy ra sâu trong lớp phủ Trái Đất. Khám phá này mang đến những hiểu biết vô giá về các quá trình bên trong hành tinh và sự hình thành của các magma giàu chất dễ bay hơi.
Một nhóm nghiên cứu do Yael Kempe và Yaakov Weiss thuộc Viện Khoa học Trái Đất của Đại học Hebrew dẫn đầu đã phân tích các viên kim cương được hình thành từ 280–470 km bên dưới bề mặt Trái Đất. Nghiên cứu của họ, được công bố trên tạp chí Nature Geoscience, đã xác định các bao thể kim loại niken-sắt và các bao thể cacbonat giàu niken trong các viên kim cương này. Những bao thể này đại diện cho sự xác nhận tự nhiên đầu tiên về các hợp kim giàu niken ở các độ sâu trước đây chỉ được dự đoán bởi các mô hình lý thuyết.
Sự hiện diện của cả hợp kim niken-sắt và cacbonat giàu niken cho thấy một phản ứng đông đặc do oxy hóa-khử (metasomatic redox-freezing). Trong quá trình này, một dòng chảy oxy hóa giàu cacbonat xâm nhập vào lớp đá peridotit bị khử, chứa kim loại, dẫn đến sự hình thành kim cương. Sự tương tác này ghi lại một khoảnh khắc địa hóa học thoáng qua, chuyển đổi đá lớp phủ bị khử thành một vùng giàu chất dễ bay hơi và oxy hóa hơn, đồng thời khử cacbonat để tạo ra kim cương.
Những phát hiện này có ý nghĩa sâu rộng đối với việc hiểu động lực học lớp phủ và sự tạo sinh magma. Sự oxy hóa định kỳ của các phần nhỏ của lớp phủ có thể giúp giải thích tại sao một số bao thể trong các viên kim cương siêu sâu khác lại ghi lại các điều kiện oxy hóa cao bất ngờ. Các quy trình như vậy cũng làm sáng tỏ nguồn gốc của các magma giàu chất dễ bay hơi, vì sự làm giàu peridotit lớp phủ bằng cacbonat, kali và các nguyên tố không tương thích trong các sự kiện oxy hóa-khử này có thể chuẩn bị cho lớp phủ cho sự hình thành sau này của các loại đá magma như kimberlite, lamprophyre và thậm chí một số bazan đảo đại dương.
Các nhà khoa học tin rằng kimberlite, loại đá magma mang kim cương lên bề mặt, có nguồn gốc từ độ sâu từ 150 đến 450 km trong lớp phủ Trái Đất. Nghiên cứu này nhấn mạnh giá trị khoa học của kim cương không chỉ là đá quý. Các bao thể của chúng—dù là hợp kim quy mô nano hay khoáng vật áp suất cao—cung cấp một trong những hồ sơ tự nhiên duy nhất về các điều kiện hàng trăm km bên dưới chân chúng ta. Khi các nhà nghiên cứu tiếp tục khám phá những viên nang thời gian khoáng sản này, kim cương có thể tiết lộ nhiều hơn về hóa học ẩn giấu của lớp phủ và các quá trình tiếp tục định hình hành tinh năng động của chúng ta.