Az új gyémántok felfedik a Föld mélyének nikkeltitkait

Több száz kilométerrel a lábunk alatt a Föld köpenye folyamatos mozgásban van: itt keletkeznek a vulkánok, itt zajlik a kéreg újrahasznosítása, itt dől el bolygónk hosszú távú fejlődése. Ennek a gigantikus gépezetnek az egyik legnehezebben mérhető jellemzője a redoxállapot – vagyis az oxidált és redukált kémiai elemek aránya –, melynek feltérképezése közvetlenül szinte lehetetlen.

Egyedülálló bizonyíték gyémántokból

A Héber Egyetem munkatársai, Yael Kempe és Yaakov Weiss, dél-afrikai gyémántok mikroszkopikus zárványaiban bukkantak rá az első természetes bizonyítékra a nikkelben gazdag ötvözetek mélyköpénybeli jelenlétére. Ezeket a gyémántokat mintegy 280–470 km mélyen hozta létre a természet, mélyen az úgynevezett felső köpenyben és az átmeneti zónában. Az apró zárványokban nikkel–vas nanorészecskék, nikkelben gazdag karbonát mikrozárványok, valamint egyéb ásványok – köztük koeizit és szilárd nitrogén – is előfordulnak, pontosan igazolva keletkezési helyüket.

Megfagyott köpenyreakciók

A felfedezés jelentősége túlmutat az elméletek igazolásán. Az, hogy a nikkel–vas ötvözet és a nikkelben gazdag karbonát együtt fordulnak elő, egy redox-fagyási reakció lenyomatát őrizte meg: egy oxidált, karbonátos-szilikátos olvadék áthatotta a redukált, fémes peridotitot. Ez a folyamat ráadásul a természetes gyémántok fő képződési módjára utalhat, hiszen korábbi kutatások is kimutattak hasonló reakciókat kisebb mélységekben. Az oxidáció során a vas mennyisége lecsökkent, így a maradék ötvözet nikkelben gazdagodott, miközben a karbonátból és az olvadékból kristályosodtak ki a gyémántok.

Hatalmas következmények

Az ilyen redoxreakciók akár a köpeny dinamikáját is befolyásolhatják: magyarázatot adhatnak arra, miért találni néha extrém oxidált zárványokat is szupermély gyémántokban. Ezek az események a volatilisekben gazdag magmák eredetét is megvilágítják: ha a köpeny nikkelben, karbonátban, káliumban és más „idegen” elemekben gazdagodik, már eleve előkészíti a terepet a kimberlit, lamprofír vagy akár óceáni vulkáni bazaltok (oceanic basalt) képződéséhez.

Időkapszula a gyémántban

A mostani vizsgálat rámutat: a gyémántok nemcsak drágakövek – valódi földtani naplók. Ezek a mikroszkopikus zárványok az egyetlen természetes bizonyítékaink a több száz kilométer mélyen rejlő körülményekről. A nikkelben gazdag ötvözetek most először bukkantak fel pontosan ott, ahol a geofizikai elméletek előre jelezték. A Föld mélyének története, a gyémántok zárványaiban, szó szerint kézben tartható.

2025, adrienne, phys.org alapján