Крошечные изъяны в бриллиантах держат секрет формирования первых континентов.
В новом исследовании исследователи использовали включения - недостатки, высмеиваемые ювелирами, но ценные для ученых - для отслеживания образования алмазов. Они обнаружили, что сульфидные минералы внутри включений были последними на поверхности планеты 2,5 миллиарда лет назад, до подъема кислорода в атмосфере.
Полученные данные раскрывают историю континентов и мантии, где образуются алмазы, говорит руководитель исследования Карен Смит, ученый из некоммерческого Геммологического института Америки. Алмазы в исследовании, найденном в Западной Африке, указывают на то, что древние континенты в этом регионе сформировались в результате субдукции, процесса, при котором одна плита коры толкается под другую.
«Мы можем проследить 2,5 миллиарда лет истории Земли только благодаря этому включению сульфида», - сказал Смит.
Внутри алмаза
Бриллианты образуются глубоко в мантии. По словам Смита, большинство из них имеют глубину около 125 миль (200 километров), а некоторые - еще глубже, от 250 до 435 миль вниз (от 400 до 700 км). Самая глубокая скважина, когда-либо пробуренная, Кольская суперглубокая скважина в России, пробила только 7,6 мили (12 км). Затем алмазы довольно быстро поднимаются на поверхность через глубокие извержения вулканов.
Смит и ее коллеги изучали азот в алмазах из области Зимми в Сьерра-Леоне, когда они заметили, что включения сульфидов в алмазах размером с пятнышко показали признаки того, что они существовали в мантии до образования алмазов, то есть они оказались в ловушке кристаллизации. бриллианты и выносятся на поверхность вместе с ними. Они начали исследовать изотопы серы внутри включений. Изотопы - это вариации атомов с различным числом нейтронов в их ядрах.
То, что они обнаружили, показало, что включения действительно очень старые. Кислород защищает серу от определенных реакций ультрафиолетовым излучением, поэтому исследователи могут определить, образуется ли сера в среде с высоким содержанием кислорода или с низким содержанием кислорода. Эти изотопы образовались в атмосфере до того, как в атмосфере было много кислорода, около 2,5 миллиардов лет назад, сказал Смит. Сами алмазы намного моложе этого и образовались около 650 миллионов лет назад.
История континентов
Затем исследователи изучили аналогичные включения в алмазах из канадской шахты Ekati. Этим включениям 3,5 миллиарда лет, и они не имеют таких же изотопных сигналов, как западноафриканские алмазы. Контраст рассказывает историю о том, как образовались континенты, сказал Смит. В начале континенты, вероятно, сформировались из тающей мантии, которая сочилась вверх в форме базальта, подобно тому, как Исландия или Гавайи формируются сегодня. Минералы в этой коре, образующиеся в мантии, не контактируют с атмосферой.
Позже в истории Земли, субдукция стала важной для формирования стабильных континентов. Один кусок коры будет растираться под другим; более плотный материал будет тонуть, а менее плотный материал будет подниматься, образуя континентальную кору. Именно так сера в западноафриканских алмазах могла бы проникнуть глубоко под поверхность, сказал Смит.
Самая стабильная, долговечная кора прикрепляется к частям мантии, называемым «килями», названными так потому, что они стабилизируют кору так же, как киль стабилизирует корабль. По словам Смита, дополнительные исследования алмазов с высоким содержанием включений могут помочь объяснить, как и почему образуются эти кили. Пока в мире есть только четыре места, включая Западную Африку и Канаду, с алмазами, которые содержат как сульфидные включения, так и минералы, использованные для датирования образования алмазов. Смит сказал, что больше мест поможет более детально проследить историю Земли, но эти исследования являются сложными, поскольку алмазы разрушаются в процессе анализа.
«Нам нужны алмазы, - сказал Смит, - чтобы уничтожить ради науки».
