Вчені знайшли підтвердження теорії, що вихідним субстратом для формування алмазів є відкладення на дні океанів.
Лабораторні досліди, що імітують умови на глибині в сотні кілометрів, показали, що реакції речовин з дна океанів відтворюють склад солей, який спостерігається в алмазах, пишуть автори в журналі Science Advances.
Алмаз – одна з модифікацій вуглецю, яка утворюється при високому тиску. У Землі сприятливі умови формуються у верхніх шарах мантії на глибині в декілька сотень кілометрів. Кристалізація каменів повинна відбуватися вбіля основи кратонів (старі і нерухомі частини континентальної літосфери). Згодом вони потрапляють на поверхню планети за допомогою специфічного виду вулканічної активності, яка призводить до формування кімберлітових трубок.
Камені ювелірної якості зазвичай складаються з чистого вуглецю, але зустрічаються також мінерали з включеннями, до яких відносяться швидкозростаючі волокнисті алмази. Останні зазвичай не використовують для виготовлення прикрас, так як часто вони недостатньо прозорі, а також містять специфічні домішки. Зазвичай такі алмази використовують у виробництві інструментів, їх подрібнюють, а пил, який утворився, використовують, наприклад, для нанесення на бурові коронки.
Точні умови, при яких формуються алмази, тим не менш, залишаються невідомими. Зокрема, не вдається пояснити високі відносні концентрації солей калію по відношенню до аналогічних сполук натрію, розчинених в рідких включеннях в алмазах. Подібний баланс елементів не характерний для мантії. У 2005 році в Nature вийшла стаття, в якій висувалося припущення, що рідкі включення є залишками древньої води з океанів, яка опинилася замкненою в донних мінералах і потрапила на глибину в результаті субдукції кори. Проте, ця гіпотеза не пояснювала дані по калію.
У роботі під керівництвом Майкла Фьорстера (Michael Förster) з Університету Маккуорі в Австралії вчені намагалися відтворити умови в мантії, нагріваючи і стискаючи зразок, що містить підняті з дна океану відкладення, і перидотит – типовий мінерал з верхньої мантії. Експерименти проводилися при тиску від 3 до 6 гігапаскалів і температурі від 800 до 1100 градусів Цельсія, що відповідає параметрам середовища в мантії на глибині від 100 до 200 кілометрів.
Аналіз отриманих зразків показав високе відношення концентрацій солей калію до солей натрію, схоже на те, що міститься в волокнистих алмазах. Також вчені помітили формування багатого натрієм мінералу клинопіроксену, до складу якого увійшла значна частка елемента, змістивши співвідношення у включеннях на користь калію.
Результати дозволили висунути авторам модифіковану теорію походження алмазів і їх включень. Відповідно до неї, ділянка океанічного дна повинна опуститися на глибину не менше 200 кілометрів. Це занурення повинно протікати досить швидко, так як високий тиск має виявитися дію до повного розплавлення речовини. Протягом цього процесу замкнена в глинах і відкладеннях вода також виявиться на глибині, де розчинення оточуючих речовин і реакції з перидотитами дозволять утворитися потрібної суміші, з якої потім кристалізуються алмази з включеннями. Проте, є дані про походження деяких алмазів на значно більших глибинах, а також на ранній Землі, і до таких каменів нова теорія незастосовна.
«Ми показали, що процеси, що призводять до зростання алмазів, обумовлені переробкою океанічних відкладень в зонах субдукції, – каже Ферстер. – У дослідах ми також отримали мінерали, які є обов’язковим інгредієнтом для формування кімберлітової магми, які потім переносять алмази на поверхню Землі».
