Denny osad staje się diamentem

Diamenty to twarde kryształy zbudowane z atomów węgla. Powstają w bardzo starych częściach płaszcza Ziemi. Trafiają na jej powierzchnię dzięki erupcjom wulkanicznym wraz ze specjalnym rodzajem magmy, zwanym kimberlitem.

O ile diamenty nadające się do celów jubilerskich to czysty węgiel, w diamentach ze skazami często można znaleźć niewielkie ilości sodu, potasu oraz innych minerałów, pochodzących ze środowiska, w którym powstały. Tego rodzaju diamenty są zwykle stosowane do celów technicznych – na przykład w wiertłach i innych narzędziach do obróbki twardych materiałów.

Jak wykazali naukowcy z Macquarie University w Sydney (Australia) oraz Goethe Universität i Johannes Gutenberg Universität w Niemczech, spotykane wewnątrz wielu diamentów ślady soli, a nawet słona woda wskazują, że powstały one z przetworzonego w wysokiej temperaturze i pod ogromnym ciśnieniem głębi Ziemi dna morskiego. Proces wzrostu był szybszy niż diamentów jubilerskich, co tłumaczy, dlaczego pozostały w nich zanieczyszczenia.

Aby z dennych osadów powstały diamenty, duża płyta dna morskiego musi szybko zsunąć się na głębokość ponad 200 kilometrów poniżej powierzchni Ziemi, w procesie zwanym subdukcją (jedna płyta tektoniczna wślizguje się pod inną).

Opadanie w głąb musi zachodzić szybko, aby osady zostały sprasowane przez ciśnienie ponad czterech gigapaskali (40 tys. razy wyższe od ciśnienia atmosferycznego), zanim zaczną topić się w temperaturach przekraczających 800 stopni Celsjusza.

Chcąc zbadać ten proces, naukowcy odtworzyli w laboratorium ekstremalne ciśnienia i temperatury panujące na głębokości 200 kilometrów pod powierzchnią Ziemi. Obserwowali przy tym reakcje zawartej w osadach dennych wody. Okazało się, że zachodzące zjawiska tłumaczyły występowanie wewnątrz diamentów soli.

Próbki osadów morskich umieszczone zostały w naczyniu wraz z minerałem zwanym perydotytem, rodzajem skały najczęściej występującym w części płaszcza Ziemi, gdzie tworzą się diamenty. Następnie zwiększono ciśnienie i temperaturę, dając próbkom czas na reakcję ze sobą w warunkach takich, jak te występujące w różnych miejscach płaszcza.

Przy ciśnieniach między czterema a sześcioma gigapaskalami i temperaturach pomiędzy 800 st. C a 1100 st. C, odpowiadających głębokościom 120-180 kilometrów pod powierzchnią, wykryto sole o proporcji sodu i potasu ściśle odpowiadającej małym śladom znalezionym w diamentach.

Jednocześnie eksperymenty doprowadziły do powstania minerałów, które są niezbędnymi składnikami magm kimberlitowych, dzięki którym diamenty są transportowane na powierzchnię Ziemi.

Jak zaznaczają autorzy, oprócz "dennych" - istnieją też diamenty, które uformowały się dzięki krystalizacji stopionych skał w głębi płaszcza Ziemi. (PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ zan/