Assortiment de chutes de diamant utilisées dans cette étude. Le plus gros est de 9,6 carats. Ces diamants pouvaient être analysés par des moyens destructifs (polissage pour exposer les inclusions) alors que de nombreux autres diamants étudiés étaient des pierres précieuses polies qui n'étaient empruntées et étudiées que de manière non destructive. Crédit :Evan Smith.
De nouvelles recherches d'une équipe comprenant Steven Shirey et Jianhua Wang de Carnegie expliquent comment les diamants les plus gros et les plus précieux du monde se sont formés, à partir d'un liquide métallique au plus profond du manteau terrestre. Les résultats sont publiés dans Science .
L'équipe de recherche, dirigé par Evan Smith du Gemological Institute of America, a étudié les gros diamants gemmes comme le célèbre Cullinan ou la Promesse du Lesotho en examinant leurs soi-disant « chutes, " qui sont les pièces qui restent après que les facettes de la gemme ont été taillées pour un maximum d'éclat. Ils ont déterminé que ces diamants ont parfois de minuscules grains métalliques piégés à l'intérieur qui sont constitués d'un mélange de fer métallique et de nickel, avec le carbone, soufre, méthane, et l'hydrogène.
Ces inclusions indiquent que les diamants se sont formés, comme tous les diamants, dans le manteau terrestre, mais ils l'ont fait dans des conditions où ils étaient saturés de métal liquide. Aussi improbable que cela puisse paraître, leurs recherches montrent que du carbone pur s'est cristallisé à partir de ce pool de métal liquide afin de former les gros diamants gemmes.
"L'existence de ce mélange de métaux a de larges implications pour notre compréhension des processus terrestres profonds, " dit Smith.
Les diamants se forment profondément dans le manteau terrestre et remontent à la surface lors d'éruptions volcaniques mineures de magma. Les impuretés contenues dans les diamants peuvent enseigner aux géologues la chimie profonde de la Terre sous la pression, Température, et les conditions chimiques dans lesquelles ils se sont formés. Diamants, une fois formé, ont une capacité unique à protéger et à protéger tous les minéraux contenus à l'intérieur de leurs structures cristallines, donnant ainsi aux scientifiques une occasion spéciale, échantillon protégé de la minéralogie du manteau et un aperçu de conditions à des kilomètres sous la surface de la planète.
Un diamant taillé et poli du type étudié dans cet article avec des inclusions métalliques. Le groupe d'inclusions le plus évident ressemble à des points noirs sur le côté gauche, milieu. Crédit :Jae Liao
La plupart des diamants se forment à des profondeurs d'environ 90 à 150 milles sous les continents. Mais les diamants dits "super profonds" se forment beaucoup plus profondément - à des profondeurs inférieures à 240 milles, où les roches du manteau sont connues pour être mobiles en raison de la convection. Du travail de l'équipe, nous comprenons maintenant pour la première fois que les gros diamants gemmes sont un groupe de diamants très profonds, selon l'analyse de minuscules échantillons de silicate qui ont également été trouvés à l'intérieur des diamants étudiés. Ces minuscules inclusions de silicate sont également associées au métal.
Alors que font ces minuscules échantillons de métal, avec leur méthane et leur hydrogène associés, parler aux scientifiques du manteau profond ? Il leur informe sur la disponibilité de l'oxygène dans différentes parties du manteau.
Près de la surface, la chimie du manteau est plus oxydée, ce que les scientifiques peuvent dire de la présence de carbone sous forme de dioxyde de carbone dans les magmas éclatés dans les volcans (entre autres indications). Mais plus bas, selon les conclusions de l'équipe, certaines régions du manteau sont à l'opposé d'oxydées, ou réduit, c'est ce qui permet au métal liquide fer-nickel de s'y former.
Une vue rapprochée d'une inclusion métallique. L'inclusion est réfléchissante/d'apparence argentée, entouré d'un noir, fissure de décompression au graphite. L'image fait 2,56 mm de large. Crédit :Evan Smith; © GIA
"Le fait que des régions réduites puissent être trouvées dans le manteau terrestre a été théoriquement prédit, mais jamais confirmé auparavant avec des échantillons réels", a expliqué Shirey.
"Ce résultat fournit un lien direct entre la formation du diamant et les conditions du manteau profond, répondre à un objectif clé du Deep Carbon Observatory, " a déclaré Robert Hazen, directeur exécutif de DCO et scientifique de Carnegie. " Le fait que cela ait été rendu possible grâce à une collaboration extrêmement fructueuse entre notre groupe Diamonds and Mantle Geodynamics of Carbon et le Gemological Institute of America est également très excitant, soulignant l'importance des liens académiques avec l'industrie et leur rôle important dans la fourniture de financement postdoctoral et les spécimens clés pour cette recherche. »
