Алмазы рождаются в центре Земли

Недавно ученые из Бристольского университета (Великобритания) и Института Карнеги (США) выяснили, что в "производстве" алмазов участвует практически весь Земной шар, исключая, разве что, ядро. В Бразильском месторождении Жуна были обнаружены кристаллы, которые, судя по всему, образовались на глубине 400-660 километров от поверхности нашей планеты.

Фото: Фото: AP

О том, что алмаз — камушек красивый и ценный, знают даже те, кто никогда не держал его в руках. А вот о том, откуда эта красота появляется на нашей планете, до сих пор толком ничего неизвестно. Даже несмотря на то, что алмаз является одним из самых востребованных человечеством минералов Земли, и что люди уже умеют производить искусственные алмазы.

Гипотез, объясняющих появление алмазов на поверхности нашей планеты, имеется несколько. Сейчас установлено, что некоторые алмазы на Землю принесли из Космоса метеориты, или же небесные тела косвенно способствовали образованию этих кристаллов, создав в месте столкновения с землей все необходимые условия для их появления (такие "метеоритные" алмазы найдены, например, в Попигайской астроблеме на севере Сибири).

Однако, согласно самой распространенной версии, большинство алмазов все-таки имеет земное происхождение — эти кристаллы образуются из углерода в верхней части мантии. Но откуда там берется "строительный материал" для алмазов, ведь весь углерод на Земле сосредоточен в основном в коре, гидросфере и атмосфере (то есть там, где есть жизнь)? А в мантии, как мы помним, никто не живет, жарковато там слишком, душновато, да и давление не маленькое.

Считается, что углерод в эту "адову топку" доставляют опускающиеся плиты океанической коры (ведь, согласно теории глобальной тектоники, в океанах постоянно происходит опускание вещества в глубинные слои нашей планеты), которые богаты углеродосодержащими осадочными породами. Когда они доходят до слоев, лежащих примерно в 200 километрах ниже земной поверхности, где температура превышает 3000º С, а давление равно примерно 50000 атмосферам, то углерод из осадков переходит в металлический расплав. Далее его судьба может быть различна.

Если в конкретном месте атомов С соберется достаточно много, то образуется аллотропная форма, называемая графитом, если среднее количество — то все атомы соберутся в другой тип решетки, которая и дает алмаз, а если мало — то атомы данного элемента так и останутся в виде примесей в металлах. Итак, для образования алмаза углерода нужно и не слишком много, и не слишком мало. Пребывая в мантии, новорожденные алмазы находятся в полужидком состоянии. Твердеют же они тогда, когда их вместе с вертикальным мантийным потоком вынесет на поверхность.

Подобное случается разными способами: некоторые были вынесены в результате мощных глубинных взрывов (которые еще 2,5 миллиарда лет тому назад были обычным явлением), других поднял магматический плюм (подробнее о нем читайте в статье "Кто подвинул Индию к северу?"). А ученые, исследовав химический состав каждого конкретного алмаза, могут с точностью определить, на какой глубине он формировался икаковбылегодолгий путь наверх — ведь во время него в кристалл попадают различные примеси, свойственные определенному слою мантии. Именно поэтому и считается, что большинство алмазов родились на глубине от 180 до 200 километров ниже земной поверхности.

Фото: AP

Однако в последнее время ученым стали попадаться так называемые "ультраглубокие" алмазы, причем в самых разных частях света. В их состав входят соединения тяжелых металлов, которые отсутствуют в верхней мантии, зато достаточно обычны в нижней. Недавно подобные кристаллы углерода были найдены в Бразилии, в районе кимберлитового поля Жуна-5. Напомню, что кимберлитовыми полями называют места скопления алмазосодержащих магматических и метаморфических пород.

В результате выяснилось, что драгоценные кристаллы из Жуны-5 имеют в своем составе инклюзии минералов, которые обычно образуются, когда базальт плавится и кристаллизуется под чрезвычайно высоким давлением и при очень высокой температуре нижней мантии. То есть, получается, что данные включения появились в составе этих минералов только тогда, когда алмазоформирующие текучие среды из металлов соединились с базальтовыми компонентами океанической литосферы, опустившимися на глубину от 400 до 660 километров ниже поверхности Земли.

При этом сомневаться в том, что углерод, из которого состоят данные камушки, не приходится — в нем доминируют легкие изотопы этого атома, из которых как раз в основном и состоят тела живых существ, а в породах, не имеющих осадочного происхождения, их практически нет. Значит, алмазообразующий углерод действительно попал на данную глубину с океанического дна, которое просто набито под завязку осадочными породами.

И хотя в самих кристаллах также были найдены примеси, характерные для более высоких слоев мантии, однако их количество весьма незначительно, и, кроме того, они не интегрированы в саму решетку кристалла, а лежат немножко особняком. Это позволяет сделать вывод о том, что данные включения появились в алмазе позже, во время "пути наверх".

Данное открытие позволяет предположить, что углеродный цикл, охватывающий атмосферу, океаны и земную кору, достигает и нижней мантии. То есть в процессе перевода этого элемента в пассивную форму, какой является алмаз (он практически не поддается эрозии, то есть не отдает включенный в себя углерод обратно в цикл) участвует практически весь Земной шар.

Читайте также: Бойся кварца! Не станешь жертвой

В связи с этим приходит в голову оригинальный способ решения проблемы неразлагающихся пластмасс — а что если их отправлять в места, где происходит погружения вещества из коры в мантию, то есть в районы глубоких океанических впадин? Ведь тогда эти отходы, на уничтожение которых тратится много сил и средств, и которые при этом все равно выделяют в атмосферу много вредных газов, просто провалятся в земные недра и, возможно, впоследствии возвратятся обратно в виде алмазов! Правда, произойдет это через несколько миллионов (если не миллиардов) лет.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"