Che si trovino in un anello di fidanzamento o in una collana antica, i diamanti di solito generano reazioni rapide da parte dei loro destinatari. Ora, una nuova ricerca mostra nel profondo della Terra, reazioni veloci tra le placche tettoniche subdotte e il mantello a profondità specifiche possono essere responsabili della generazione dei diamanti più preziosi.

I diamanti estratti più spesso in tutto il mondo si formano nel mantello terrestre a una profondità di circa 150-250 chilometri (93-155 miglia). Sono creati da pressioni e temperature estreme di almeno 1050 gradi Celsius (1922 gradi Fahrenheit). Solo una piccola quantità di questi diamanti arriva nelle regioni minerarie poiché la maggior parte viene distrutta nel processo di raggiungere la crosta terrestre tramite eruzioni vulcaniche di origine profonda.

Ma una piccola porzione di diamanti estratti, chiamati diamanti sublitosferici o superprofondi, si formano a profondità molto più profonde di altre, principalmente in due zone ricche a profondità di 250-450 chilometri (155-279 miglia) e 600-800 chilometri (372-497 miglia). Questi diamanti si distinguono dagli altri per la loro composizione, che occasionalmente includono materiali provenienti dalle profondità della Terra come il granato maggioritario, ferropericlasio e bridgmanite.

"Sebbene costituiscano solo l'1 percento del totale dei diamanti estratti, sembra che molti diamanti grandi e di grande purezza siano diamanti super profondi, quindi hanno un buon valore come gemme, " ha detto Feng Zhu l'autore principale del nuovo studio in Lettere di ricerca geofisica , una rivista dell'American Geophysical Union, che era un ricercatore di geologia post-dottorato presso l'Università del Michigan quando ha svolto la ricerca.

Nessuna teoria precedente ha spiegato completamente il motivo per cui pochissimi diamanti sono stati trovati vicino alla superficie dall'area a una profondità di 450-600 chilometri (372-497 miglia) - la regione tra le zone in cui si formano la maggior parte dei diamanti super-profondi.

Il nuovo studio cerca di spiegare questo fenomeno. Zhu, ora ricercatore post-dottorato presso l'Università delle Hawaii, e i suoi colleghi ritengono che le due aree super profonde in cui si formano i diamanti siano ricche di gemme a causa degli alti tassi di produzione. Il nuovo studio spiega cosa guida la reazione di produzione del diamante in alcune aree e cosa la rallenta in altre aree.

Formazione del diamante

Secondo gli autori, i diamanti possono formarsi ovunque nel mantello, che si estende da circa 35 a 2, 890 chilometri (21-1, 800 miglia) sotto la superficie terrestre. Però, gli umani raramente vedono la maggior parte dei diamanti formati. Pochissimi diamanti sopravvivono al viaggio vulcanico sulla crosta terrestre dove possiamo campionarli.

Ciò significa che le possibilità di trovare diamanti dalle regioni profonde del mantello, che producono relativamente poche gemme, è estremamente piccolo. Solo l'1% dei diamanti estratti proviene da regioni superprofonde.

"Nella nostra ipotesi, è possibile la produzione di diamanti a qualsiasi profondità del mantello, è solo che il tasso di produzione è diverso, quindi hanno una diversa possibilità di essere assaggiati nella crosta, " Disse Zhu.

Creare diamanti

Per imitare le pressioni estreme sperimentate nelle profondità dei pianeti, gli autori dello studio hanno utilizzato cellule di incudine diamantate e un 1, Apparecchio multi-incudine da 000 tonnellate presso l'Università del Michigan. Entrambi questi dispositivi consentono ai ricercatori di comprimere materiale di dimensioni inferiori al millimetro a pressioni estreme. Hanno compresso la polvere di carbonato di magnesio con un foglio di ferro a temperature estreme e sono riusciti a creare minuscoli grani di diamante visibili attraverso i microscopi elettronici a scansione.

Hanno scoperto che quando le condizioni sono giuste, i grani di diamante possono formarsi rapidamente ogni paio di minuti, e non impiegava mai più di qualche ora a formarsi, anche se la crescita dei diamanti gemma può richiedere molto più tempo in un reale ambiente fluido di fusione.

Nella regione meno profonda ricca di formazione di diamanti superprofonda, 250-450 chilometri (155-279 miglia) in discesa, una placca tettonica in subduzione spinge sotto il mantello terrestre. Questo fornisce molto carbonato, che crea "fabbriche su nastro trasportatore" per i diamanti quando combinato con il ferro dal mantello, hanno detto gli autori.

Le alte temperature favoriscono reazioni che formano diamanti, ma la pressione fa il contrario. A una profondità di circa 475 chilometri (295 miglia) sotto la superficie, la pressione aumenta, e le reazioni rallentano drasticamente, hanno detto gli autori. Ecco perché pochi diamanti si trovano vicino alla superficie terrestre provenienti da 450-600 chilometri (372-497 miglia).

"Quando la tua pressione raggiunge la regione stabile del diamante, si formerà. Ma quando aumenti la pressione, si formerà a velocità inferiori. Hai uno scambio lì, " Disse Zhu.

Un'eccezione a questa regola è nella regione più profonda di 600-800 chilometri (372-497 miglia) sotto la superficie. In questa regione, l'accumulo di carbonato dovuto al ristagno di lastre tettoniche che spingono verso il basso compensa il sovradosaggio in pressione. Quindi, mentre le reazioni rallentano, temperature più elevate e un'abbondanza di carbonato rendono una regione ricca di diamanti.

Zhu ha detto che il nuovo studio si aggiunge alla comprensione degli scienziati del mantello terrestre, di cui si sa relativamente poco con certezza.

"Le inclusioni di diamante super profonde ci portano gli unici campioni di minerali dal profondo mantello terrestre, " disse. "Vedere per credere, e queste inclusioni forniscono una solida base per gli studi sul mantello inaccessibile."

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunità di blog di scienze della Terra e dello spazio, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.