В гигантских алмазах нашли следы жидкого металла из мантии Земли

Международная группа геохимиков провела анализ состава редких гигантских алмазов и выяснила, что они образовались в жидкой металлической фазе глубоких слоев мантии Земли. Описание исследования опубликовано в журнале Science.

Мантия — часть Земли, которая расположена непосредственно под корой над ядром Земли, в ней содержится большая часть вещества планеты. Однако исследовать состав мантии напрямую не представляется возможным: она не выходит на земную поверхность и до сих пор не достигнута глубинным бурением. Большая часть информации о мантии получена косвенными методами, один из которых — изучение фрагментов мантийных пород, выносимых на поверхность мантийными расплавами — например, такими как кимберлиты и щелочные базальты. Это ксенолиты, ксенокристы и алмазы. Последние занимают среди источников информации о мантии особое место. Именно в алмазах обнаружены включения глубинных минералов, которые, возможно, происходят из нижнего слоя мантии. Таким образом, алмазы представляют собой самые глубокие фрагменты земли, доступные непосредственному изучению.

Согласно современным исследованиям, мантия земли сложена главным образом окисленными ультраосновными породами: перовскитами, перидотитами и в меньшей степени основными породами — эклогитами. Также известно, что внешний слой ядра Земли состоит из жидких сплавов железа и никеля, и существует версия о наличии в нижних слоях мантии осадочных сплавов железа, однако, вопрос об окислительно-восстановительном режиме в глубоких слоях мантии оставался открытым.

В новой работе геохимики исследовали состав 53 гигантских алмазов, которые отличаются от своих собратьев не только размерами, но и чистотой (они содержат гораздо меньше азотных примесей), а также формой — в необработанном виде они имеют неправильную форму; все они относятся к алмазам редкого типа II. К этому же типу относятся легендарные алмазы Кохинур и Куллинан. Ученые считают, что по совокупности отличительных характеристик эти алмазы можно отнести к отдельной генетической группе. 

В новой статье объектом химического и минералогического анализа стали несколько тысяч осколков, оставшихся после огранки крупных алмазов. Выяснилось, что эти образцы содержат включения сплавов железа, никеля, углерода и серы, окруженные тонким слоем метана и водорода, а также некоторых соединений перовскита. Минеральные включения с преобладанием металлов в своем составе, вместе с незначительным содержанием летучих веществ говорят о формировании этих крупных алмазов в металлонасыщенной среде. Ученые предполагают, что такие алмазы могли сформироваться в карманах мантии, заполненных жидким металлом, которые обеспечивают необходимое пространство и давление для зарождения алмаза (сильным давлением объясняется и неправильная форма алмазов этой группы).

Поскольку алмазы изучаемого вида были найдены на разных континентах Земли и их предполагаемый возраст варьируется от миллиарда лет (Куллинан) до 90 миллионов лет (образец из Лесото), ученые предполагают, что жидкие металлические фазы достаточно широко распространены и устойчивы в мантии. По словам ученых, обнаружение жидких металлических фаз дает убедительное свидетельство о наличии областей с сильными восстановительными свойствами в мантии земли.