Mystery of Giant Diamonds avslørt

Koh-i-Noor og Co ble dannet i bobler av flytende metall

De største diamantene på jorden - her deler av Cullinan-diamanten - er ikke bare sjeldne, de ble også til å være ganske annerledes enn sine mindre slektninger. Her er kopiene av de tre største kuttede diamantene kuttet fra den 3000 karat ru diamanten Cullinan. © Chris 73 / CC-by-sa 3.0, Wikimedia
lese høyt

Koselige sjeldenheter: Store diamanter som Koh-i-Noor eller Cullinan-diamanten er ikke bare veldig sjeldne - de utviklet seg også ganske annerledes enn andre diamanter. De dannet hundrevis av miles nede i jordens mantel og i hulrom fylt med flytende metaller. Dette igjen kaster et nytt lys på sammensetningen av den dype mantelen, som forskere melder i tidsskriftet "Science".

Diamanter er i utgangspunktet ikke annet enn høyt trykk og varmekomprimert karbon. De fleste av dem dannet seg i jordhaugen på rundt 150 til 200 kilometer dybde og ble deretter fraktet av urbane vulkaner inn i jordskorpen. Restene av disse skorsteinen er bevart som kimberlitbergarter og finnes i dag hovedsakelig i Sør-Afrika, India, Sør-Amerika og til og med Antarktis.

Kjente nerder

Selv om små diamanter er ganske vanlige, er store og rene diamanter på flere hundre karat en virkelig sjeldenhet. Disse inkluderer den verdensberømte Koh-i-Noor eller Cullinan, oppdaget i Sør-Afrika i 1905. Denne veide som grov diamant mer enn 600 gram - det vil si godt 3000 karat.

Men størrelsen deres er ikke den eneste funksjonen: "Slike diamanter er vanligvis veldig dårlige i inneslutninger, relativt rene, inneholder veldig lite nitrogen og er ofte uregelmessige i form, " rapporterer Evan Smith fra Gemological Institute of America og hans kolleger. På grunn av disse funksjonene har geologer lenge mistenkt at disse diamantene kan representere en unik type og oppsto annerledes enn de "normale" mindre perler.

Fangede metaller

Hvorvidt denne antakelsen er sann og hvordan og hvor disse diamantene ble dannet, kunne ikke avklares så langt. Nå, for første gang, har Smith og kollegene fått mer innsikt i hemmelighetene til jordas største og mest berømte perler. For sin studie studerte de resten og inneslutningene deres som gjensto fra å slipe og kutte 53 store diamanter av denne størrelsen. utstilling

Forskerne analyserte rester av de store diamantene som gjensto da de skjæres og males. Evan Smith / GIA

Det overraskende resultatet: Inneslutningene av diamantene, som hittil for det meste har vært forbeholdt grafittinneslutninger, er faktisk laget av metall. Mange inneholdt mineralet Cohenit (Fe, Ni) 3 C, en forbindelse av jern eller nikkel og karbon som bare forekommer i meteoritter eller i jordens mantel under 120 kilometer. I tillegg ble det funnet andeler av en nikkel-jernlegering, jernsulfid og spor av flytende metan og hydrogen.

Lavere enn normale diamanter

Det spesielle med disse metallinneslutningene er deres elementære, ikke-oksyderte form, som forskerne rapporterer. "Vi tolker disse inneslutningene som restene av en smelte av jern, nikkel, karbon og svovel med lave oppløste nivåer av hydrogen, fosfor, krom og oksygen, " sa Smith og kollegene. "Dette taler for et reduserende miljø."

Imidlertid eksisterer ikke disse forholdene i dypet der de "normale" diamanter dannes, det er for mye oksygen i berget. Cullinan, Koh-i-Noor og de andre uvanlig store diamantene må derfor ha blitt skapt dypere i mantelen. "Resultatene våre antyder at disse diamantene dannet seg i overgangssonen til mantelen med en dybde på 410 til 660 kilometer, " sier forskerne.

Nærbilde av en metallisk inkludering av en av diamantene Evan Smith / GIA

Dyrket i flytende metall

Ulik og uvanlig er måten sjeldenhetene dannet blant diamantene. Geologer har lenge mistenkt at jordens mantel inneholder inneslutningsbobler av flytende metaller på dyp under 250 kilometer. I dette smeltede metall kunne elementært karbon løses og dermed byggematerialet for diamantene. Eksistensen av slike metall "lommer" kan imidlertid ikke bevises ennå

Metallinneslutningene av diamantene gir nå det første beviset på at slike bobler av flytende metall faktisk eksisterer i jordens mantel og at de store edelstenene er dannet i slike bobler. "En slik væskepose tilbød den store diamanten rom til å vokse uhindret til tross for høyt trykk, " forklarer forskerne. Edelstenene dannet fra karbonet som krystalliserte fra det smeltede metallet.

Dobbelt gjennombrudd

Resultatene beviser således to ting: For det første bekrefter de antagelsen om at det er dype mantelsoner med sterkt reduserende forhold og flytende metalllegeringer. På den annen side viser de at de sjeldne gigantdiamantene faktisk kom til på andre måter og steder enn deres mindre kolleger.

"Denne nye forståelsen av disse flotte Type IIa-diamantene løser et av de store mysteriene i diamantdannelsens historie, " forklarer Smith. "Samtidig har eksistensen av metalliske smelter i jordens mantel vidtrekkende implikasjoner for vår forståelse av dyptgående jordprosesser." (Science, 2016; doi: 10.1126 / science.aal1303)

(Gemological Institute of America / Carnegie Institution for Science, 16.12.2016 - NPO)