Происхождение алмазов: новая гипотеза

В известном научном журнале Nature опубликована статья ученых из Германии и Канады, в которой утверждается, что достаточно необычные природные свойства алмазонесущих кимберлитов и их длительный путь наверх сквозь нижние слои литосферы можно достаточно логично объяснить. По мнению исследователей, их «материнские» породы включают фрагменты, состоящие из большого количества минералов, обладающих высоким процентным содержанием карбонатов и некоторых других соединений углекислоты.

Считается, что кимберлиты формируются в пределах литосферных платформ-кратонов, являющихся на сегодня одними из наиболее древних и глубоких слоев коры. В этих регионах толщина коры достигает сорока пяти километров при средней толщине литосферы 200 километров. Даже сегодня происхождение алмазов вызывает ожесточенные споры среди ученых, поскольку высокая вязкость предшественника алмазов не должна позволить ему из глубинны мантии подняться наверх.

Коллектив исследователей, руководимый Джеймсом Расселом из ванкуверского университета Британской, высказал предположение, что аномальные характеристики кимберлитов объясняются тем, что породы, их породившие, имели в своем составе множество минералов, насыщенных солями угольной кислоты и молекулами воды.

Во время опускания вглубь мантии часть этих минералов разрушается, при этом высвобождается углекислый газ, который затем растворяется в другом компоненте расплава под названием ортопироксен. По мере опускания вглубь Земли растет температура и давление, вместе с ними растет и содержание растворенного углекислого газа. В свою очередь, рост концентрации углекислого газа уменьшает ее плотность, текучесть при этом возрастает. То есть подобный поток будет двигаться внутри Земли достаточно быстро и, в конце концов, станет подниматься вверх.

При этом быстрый поток мантийной породы увлечет за собой фрагменты твердых пород – базальта и оливина. А поскольку они намного плотнее потока, то будут в нем как бы «тонуть», оставляя «следы» в виде небольших фрагментов. Спустя некоторое время материнская порода окажется насыщенной этими фрагментами тяжелых мантийных минералов, то есть будет иметь состав, похожий на классический кимберлит.

Исследователи проверили свои выводы с помощью опытов, сплавляя кальцинированную соду с порошком из ортопироксена и измеряя количество углекислоты, выделенной из этого состава.

Смесь повела себя, как и предполагали ученые. Минералы расплавились очень быстро, а вся угольная кислота в составе соды превратилась в углекислый газ, причем большая часть его испарилась. Естественно, внутри Земли такая реакция приведет к появлению «шапки» из углекислоты на вершине потока, что сделает путь кимберлита наверх еще легче.

Еще одно подтверждение гипотезы Рассела и коллег заключается в том, что в регионах, известных большим скоплением кимберлитов, верхняя часть мантии и нижние слои коры богаты ортопироксеном. Поэтому ученые считают, что наличие кимберлита - надежный признак залежей ортопироксена.