Iconische diamanten werpen licht op de innerlijke wereld van onze planeet

Anonim

Iconische diamanten werpen licht op de innerlijke wereld van onze planeet

Wetenschap

Lynda Delacey

18 december 2016

3 afbeeldingen

Nieuwe studie van 's werelds grootste, meest beroemde diamanten, zoals de afgebeelde Cullinan-diamant, hebben inzicht gegeven in de mantel van de aarde en de geologische geschiedenis van onze planeet

Onderzoekers hebben ontdekt dat 's werelds grootste, meest beroemde diamanten zijn gevormd in een ander deel van de aardmantel en door een ander proces dan de kleinere, meer gebruikelijke diamanten die de overgrote meerderheid vormen. Het onderzoek heeft nieuwe inzichten opgeleverd in de mantel van de aarde en de geologische evolutie van de planeet.

In tegenstelling tot wat velen van ons hebben geleerd, worden diamanten niet in kolen gevormd, maar dieper in de mantel van de aarde - een laag rots die 84 procent van het volume van onze planeet vormt. Van daaruit worden diamanten meestal op of bij het oppervlak afgezet door diepbron vulkaanuitbarstingen.

Snelle opfrissing van de basisschoolwetenschap: de aarde bestaat uit drie lagen - de buitenste schil of korst, die ongeveer 40 km diep is; de enorme mantel, die grotendeels bestaat uit silicaatgesteenten en mineralen; en de kern, die voornamelijk bestaat uit ijzer en nikkel.

We leren nog steeds over de aardmantel, maar het lijkt overwegend solide te zijn, met gebieden van viskeuze en half vloeibare rots, omdat de temperaturen die de kern naderen dicht bij het smeltpunt liggen.

Wetenschappers weten al enige tijd dat de mantel bestaat uit ongeveer 44, 8 procent zuurstof, 21, 5 procent silicium en 22, 8 procent magnesium, samen met ijzer, aluminium, calcium, natrium en kalium. Deze elementen zijn allemaal samen gebonden in silicaatgesteenten, die allemaal gebonden zijn aan zuurstof in de vorm van oxiden - de meest voorkomende zijn siliciumdioxide en magnesiumoxide.

Grote edelsteen diamanten, zoals de Cullinan en de Lesotho Promise, bieden nieuwe inzichten in de mantel omdat ze de neiging hebben om "superdeep" diamanten te zijn, die zich op een diepte onder de 386 km bevinden.

Toen het Amerikaanse onderzoeksteam de gelegenheid kreeg een aantal van deze diamanten te onderzoeken, vonden ze het eerste fysieke bewijs dat een theorie bevestigt dat er zich stukken ijzer-nikkelmetaal in de mantel bevinden. Behouden binnen deze diamanten, vonden de onderzoekers kleine metalen korrels die bestaan ​​uit een mengsel van metaalijzer en nikkel - evenals koolstof, zwavel, methaan en waterstof.

Een geslepen en gepolijste diamant met metalen insluitsels - de meest voor de hand liggende groep van insluitsels ziet eruit als zwarte vlekken aan de linkerkant, in het midden. (Krediet: Jae Liao)

Dit vertelt wetenschappers dat de beschikbaarheid van zuurstof verschillend is in verschillende delen van de mantel. Diep onder de geoxideerde delen van de mantel, zo blijkt nu, zijn sommige delen van de mantel het tegenovergestelde van geoxideerd. Ze worden "gereduceerd", wat betekent dat zuurstof wordt verwijderd in plaats van toegevoegd, waardoor het ijzer en nikkelmetaal zich daar kunnen vormen.

"Het feit dat verminderde gebieden in de mantel van de aarde te vinden zijn, is theoretisch voorspeld, maar nooit eerder bevestigd met echte monsters", zegt Steven Shirley, een onderzoeker van de studie van de Carnegie Institution for Science.

De metaalijzer-nikkelfase die binnen deze diamanten wordt onthuld - waarvan er sommige meer dan 1, 2 miljard jaar geleden zijn gevormd - zou de manier waarop we denken over de "levenscyclus " en de evolutie van elementen binnen de mantel moeten veranderen. De metaalfase lost andere elementen zoals koolstof en zwavel op en verandert hun gedrag. Het zou de beschikbaarheid van zuurstof reguleren en verminderen, met fenomenen zoals het basaltische magma dat te vinden is op de randen van de oceaan, dat is ontdaan van silicium maar rijk is aan ijzer en magnesium.

Naast toegang tot enkele van 's werelds grootste diamanten, kregen onderzoekers toegang tot enkele van de bijbehorende offcuts - deze diamanten konden worden geanalyseerd met destructieve middelen zoals polijsten om insluitsels te belichten), terwijl gepolijste edelstenen alleen niet bestudeerd konden worden -destructief. (Krediet: Evan Smith)

We hebben nog veel te leren over de mantel van de aarde - eerder dit jaar ontdekten wetenschappers bijvoorbeeld een voorheen onbekende laag in de lagere mantel, die naar schatting 8-10 keer meer zuurstof bevatte dan het oppervlak van de planeet.

Het bestuderen van de grootste en meest actieve laag van de planeet geeft inzicht in de evolutie van onze planeet, en geeft ons een beter begrip van de minerale rijkdommen van de planeet, plaattektoniek, vulkanische activiteit en aardbevingen.

U kunt meer lezen over het onderzoek in het tijdschrift Science .

Bron: Carnegie Institution of Washington

Naast toegang tot enkele van 's werelds grootste diamanten, kregen onderzoekers toegang tot enkele van de bijbehorende offcuts - deze diamanten konden worden geanalyseerd met destructieve middelen zoals polijsten om insluitsels te belichten), terwijl gepolijste edelstenen alleen niet bestudeerd konden worden -destructively. (Credit: Evan Smith)

Een geslepen en gepolijste diamant met metalen insluitsels - de meest voor de hand liggende groep van insluitsels ziet eruit als zwarte vlekken aan de linkerkant, in het midden. (Krediet: Jae Liao)

Nieuwe studie van 's werelds grootste, meest beroemde diamanten, zoals de afgebeelde Cullinan-diamant, hebben inzicht gegeven in de mantel van de aarde en de geologische geschiedenis van onze planeet