Variedade de sobras de diamante usadas neste estudo. O maior tem 9,6 quilates. Esses diamantes podem ser analisados por meios destrutivos (polimento para expor inclusões), enquanto muitos outros diamantes estudados eram gemas polidas que só foram emprestadas e estudadas de forma não destrutiva. Crédito:Evan Smith.
Uma nova pesquisa de uma equipe incluindo Steven Shirey da Carnegie e Jianhua Wang explica como os maiores e mais valiosos diamantes do mundo se formaram - a partir de um líquido metálico nas profundezas do manto da Terra. Os resultados são publicados em Ciência .
A equipe de pesquisa, liderado por Evan Smith do Gemological Institute of America, estudou diamantes de gemas grandes, como o mundialmente famoso Cullinan ou Lesotho Promise, examinando seus chamados "fragmentos", "que são as peças que sobram depois que as facetas da gema são cortadas para brilhar ao máximo. Eles determinaram que esses diamantes às vezes têm minúsculos grãos metálicos presos dentro deles que são feitos de uma mistura de ferro metálico e níquel, junto com o carbono, enxofre, metano, e hidrogênio.
Essas inclusões indicam que os diamantes se formaram, como todos os diamantes, no manto da Terra, mas eles o fizeram em condições nas quais foram saturados por metal líquido. Por mais improvável que pareça, suas pesquisas mostram que o carbono puro se cristalizou dessa poça de metal líquido para formar as grandes gemas de diamantes.
"A existência desta mistura de metal tem amplas implicações para a nossa compreensão dos processos profundos da Terra, "Smith disse.
Os diamantes se formam nas profundezas do manto terrestre e atingem a superfície em pequenas erupções vulcânicas de magma. As impurezas contidas nos diamantes podem ensinar os geólogos sobre a química da Terra profunda sob pressão, temperatura, e as condições químicas em que foram formados. Diamantes, uma vez formado, têm uma capacidade única de proteger e proteger quaisquer minerais contidos dentro de suas estruturas cristalinas, dando aos cientistas um especial, amostra protegida da mineralogia do manto e um vislumbre das condições milhas abaixo da superfície do planeta.
Um diamante lapidado e polido do tipo estudado neste artigo com inclusões metálicas. O grupo mais óbvio de inclusões se parece com manchas pretas no lado esquerdo, meio. Crédito:Jae Liao
A maioria dos diamantes se forma em profundidades em torno de 90-150 milhas abaixo dos continentes. Mas os chamados diamantes "superprofundos" se formam muito mais profundamente - em profundidades abaixo de 240 milhas, onde as rochas do manto são conhecidas por serem móveis devido à convecção. Do trabalho da equipe, agora entendemos pela primeira vez que diamantes de gemas grandes são um grupo de diamantes superprofundos, de acordo com a análise de minúsculas amostras de silicato que também foram encontradas dentro dos diamantes estudados. Essas minúsculas inclusões de silicato também estão associadas ao metal.
Então, o que essas pequenas amostras de metal, junto com seu metano e hidrogênio associados, contar aos cientistas sobre o manto profundo? Diz a eles sobre a disponibilidade de oxigênio em diferentes partes do manto.
Perto da superfície, a química do manto é mais oxidada, que os cientistas podem dizer a partir da presença de carbono na forma de dióxido de carbono em magmas erupcionados em vulcões (entre outras indicações). Mas no fundo, de acordo com as descobertas da equipe, algumas regiões do manto são o oposto de oxidadas, ou reduzido, que é o que permite que o metal líquido ferro-níquel se forme ali.
Uma visão de close-up de uma inclusão metálica. A inclusão é reflexiva / prateada na aparência, rodeado por um preto, trinca de descompressão com grafite. A imagem tem 2,56 mm de largura. Crédito:Evan Smith; © GIA
"O fato de que regiões reduzidas podem ser encontradas no manto da Terra foi teoricamente previsto, mas nunca antes confirmado com amostras reais ", explicou Shirey.
"Este resultado fornece uma ligação direta entre a formação do diamante e as condições do manto profundo, abordando um objetivo principal do Observatório de Carbono Profundo, "disse o diretor executivo da DCO e cientista da Carnegie, Robert Hazen." O fato de que isso foi possível devido a uma colaboração extremamente bem-sucedida entre nosso grupo Diamonds and Mantle Geodynamics of Carbon e o Gemological Institute of America também é muito empolgante, destacando a importância das conexões acadêmicas com a indústria e seu importante papel no fornecimento de financiamento de pós-doutorado e os principais espécimes para esta pesquisa. "
