Surtido de recortes de diamantes utilizados en este estudio. El más grande es de 9,6 quilates. Estos diamantes podrían analizarse por medios destructivos (pulidos para exponer las inclusiones), mientras que muchos otros diamantes estudiados fueron piedras preciosas pulidas que solo se tomaron prestadas y se estudiaron de manera no destructiva. Crédito:Evan Smith.
Una nueva investigación de un equipo que incluye a Steven Shirey y Jianhua Wang de Carnegie explica cómo se formaron los diamantes más grandes y valiosos del mundo, a partir de un líquido metálico en las profundidades del manto de la Tierra. Los hallazgos se publican en Ciencias .
El equipo de investigación dirigido por Evan Smith del Instituto Gemológico de América, estudió diamantes de gemas grandes como el mundialmente famoso Cullinan o Lesotho Promise examinando sus llamados "recortes, "que son las piezas que quedan después de que las facetas de la gema se cortan para obtener el máximo brillo. Determinaron que estos diamantes a veces tienen pequeños granos metálicos atrapados en su interior que están compuestos de una mezcla de hierro metálico y níquel, junto con el carbono, azufre, metano, e hidrógeno.
Estas inclusiones indican que los diamantes se formaron, como todos los diamantes, en el manto de la Tierra, pero lo hicieron en condiciones en las que estaban saturados de metal líquido. Tan improbable como suena, su investigación muestra que el carbono puro cristalizó a partir de este grupo de metal líquido para formar los grandes diamantes de gemas.
"La existencia de esta mezcla de metales tiene amplias implicaciones para nuestra comprensión de los procesos terrestres profundos, "Dijo Smith.
Los diamantes se forman en las profundidades del manto de la Tierra y salen a la superficie en erupciones volcánicas menores de magma. Las impurezas contenidas dentro de los diamantes pueden enseñar a los geólogos sobre la química de la Tierra profunda bajo presión, temperatura, y condiciones químicas en las que se formaron. Diamantes una vez formado, tienen una capacidad única para proteger y proteger cualquier mineral contenido dentro de sus estructuras cristalinas, dando así a los científicos un especial, muestra protegida de la mineralogía del manto y un vistazo a las condiciones a millas por debajo de la superficie del planeta.
Un diamante tallado y pulido de los estudiados en este trabajo con inclusiones metálicas. El grupo de inclusiones más obvio parece puntos negros en el lado izquierdo, medio. Crédito:Jae Liao
La mayoría de los diamantes se forman a profundidades de entre 90 y 150 millas bajo los continentes. Pero los llamados diamantes "superprofundos" se forman mucho más profundos, a profundidades inferiores a 240 millas, donde se sabe que las rocas del manto son móviles debido a la convección. Del trabajo del equipo, ahora entendemos por primera vez que los diamantes gemas grandes son un grupo de diamantes superprofundos, según análisis de diminutas muestras de silicato que también se encontraron dentro de los diamantes estudiados. Estas diminutas inclusiones de silicato también están asociadas con el metal.
Entonces, ¿qué hacen estas pequeñas muestras de metal, junto con su metano e hidrógeno asociados, decirle a los científicos sobre el manto profundo? Les informa sobre la disponibilidad de oxígeno en diferentes partes del manto.
Cerca de la superficie, la química del manto está más oxidada, que los científicos pueden determinar por la presencia de carbono en forma de dióxido de carbono en magmas erupcionados en volcanes (entre otras indicaciones). Pero más profundo según los hallazgos del equipo, algunas regiones del manto son opuestas a oxidadas, o reducido, que es lo que permite que se forme allí el metal líquido de hierro-níquel.
Una vista de cerca de una inclusión metálica. La inclusión es reflectante / plateada en apariencia, rodeado de un negro, Grieta de descompresión con grafito. La imagen tiene 2,56 mm de ancho. Crédito:Evan Smith; © GIA
"El hecho de que se puedan encontrar regiones reducidas en el manto de la Tierra se ha predicho teóricamente, pero nunca antes confirmado con muestras reales ", explicó Shirey.
"Este resultado proporciona un vínculo directo entre la formación de diamantes y las condiciones del manto profundo, abordar un objetivo clave del Deep Carbon Observatory, ", dijo el director ejecutivo de DCO y científico de Carnegie, Robert Hazen." El hecho de que fue posible gracias a una colaboración enormemente exitosa entre nuestro grupo Diamonds and Mantle Geodynamics of Carbon y el Gemological Institute of America también es muy emocionante, destacando la importancia de las conexiones académicas con la industria y su importante papel en la provisión de fondos postdoctorales y las muestras clave para esta investigación ".
