Алмазы из Южной Африки раскрыли тайны процессов, формирующих Землю в глубинах мантии.
Мантия Земли — это скрытый двигатель планеты: она подпитывает вулканы, перерабатывает кору и управляет долгосрочной эволюцией планеты. Одной из самых труднодоступных ее характеристик остается окислительно-восстановительное состояние — баланс окисленных и восстановленных элементов.
Недавнее исследование Яэль Кемпе и Яакова Вайса из Института наук о Земле при Еврейском университете, опубликованное в Nature Geoscience, открыло уникальную возможность заглянуть в эти глубины. Ученые изучили нано- и микровключения в алмазах из рудника Ворспуд (Южная Африка), которые формировались на глубине от 280 до 470 км.
Ранее модели предсказывали, что сплавы с высоким содержанием никеля стабилизируются в мантии примерно на 250–300 км, однако естественных подтверждений было крайне мало. Теперь металлические включения никеля и железа, а также карбонаты с богатым никелем, найденные внутри алмазов, впервые подтвердили эти теории.
Помимо сплавов, в алмазах обнаружены коэсит, глиноземистые фазы с калием и молекулярный твердый азот — маркеры давления, позволяющие точно определить глубину формирования. Эти алмазы фиксируют момент окислительно-восстановительной реакции: окисленный карбонатитово-кремниевый расплав проникал в восстановленный металлосодержащий перидотит. При этом железо окислялось быстрее никеля, оставляя сплав обогащенным никелем, а карбонаты и алмазы кристаллизовались из расплава.
«Алмазы — это крошечные капсулы времени, сохраняющие химические процессы мантии, которые иначе исчезли бы, когда минералы вернулись бы в равновесие», — объясняет Вайс.
Работа Кемпе и Вайса стала первым естественным подтверждением существования богатых никелем сплавов на предсказанных глубинах и наглядно иллюстрирует, как мантия меняется под влиянием взаимодействия расплава и пород.
Ученые считают, что это открытие важно для понимания устройства Земли. В алмазах из Ворспуда они нашли микроскопические включения, отражающие химические процессы глубоко в мантии. Эти реакции меняют состав пород и приводят к образованию магмы — расплавленных масс, из которых формируются континенты и вулканы. Для науки находка ценна тем, что дает редкую возможность «увидеть» скрытые глубинные процессы. Это помогает лучше понимать формирование континентов, вулканическую активность и эволюцию Земли в целом.
Спутники зафиксировали изменения глубоко в ядре Земли