Qu'elles se retrouvent dans une bague de fiançailles ou un collier antique, les diamants génèrent généralement des réactions rapides de leurs destinataires. Maintenant, de nouvelles recherches montrent au plus profond de la Terre, des réactions rapides entre les plaques tectoniques subductées et le manteau à des profondeurs spécifiques peuvent être responsables de la génération des diamants les plus précieux.

Les diamants extraits le plus souvent dans le monde se forment dans le manteau terrestre à des profondeurs d'environ 150 à 250 kilomètres (93 à 155 miles). Ils sont créés par une pression extrême et une température d'au moins 1050 degrés Celsius (1922 degrés Fahrenheit). Seule une petite quantité de ces diamants parvient dans des régions exploitables, car la plupart sont détruits en atteignant la croûte terrestre via des éruptions volcaniques de source profonde.

Mais une infime portion de diamants extraits, appelés diamants sous-lithosphériques ou superprofonds, se forment à des profondeurs beaucoup plus profondes que d'autres, principalement dans deux zones riches à des profondeurs de 250-450 kilomètres (155-279 miles) et 600-800 kilomètres (372-497 miles). Ces diamants se démarquent des autres par leurs compositions, qui incluent parfois des matériaux de la Terre profonde comme le grenat majorite, ferropériclase et bridgmanite.

"Bien qu'il ne compose que 1% du total des diamants extraits, il semble que beaucoup de gros diamants de haute pureté soient des diamants très profonds, ils ont donc une bonne valeur en tant que pierres précieuses, " a déclaré Feng Zhu, l'auteur principal de la nouvelle étude en Lettres de recherche géophysique , un journal de l'American Geophysical Union, qui était chercheur post-doctoral en géologie à l'Université du Michigan lorsqu'il a effectué la recherche.

Aucune théorie antérieure n'a complètement expliqué la raison pour laquelle très peu de diamants ont été trouvés près de la surface de la zone à des profondeurs de 450-600 kilomètres (372-497 miles) - la région entre les zones où se forment la plupart des diamants très profonds.

La nouvelle étude cherche à expliquer ce phénomène. Zhu, maintenant chercheur post-doctoral à l'Université d'Hawai'i, et ses collègues pensent que les deux zones très profondes où se forment les diamants sont riches en pierres précieuses en raison des taux de production élevés. La nouvelle étude explique ce qui motive la réaction de production de diamants dans certaines régions et ce qui la ralentit dans d'autres.

Formation de diamant

Selon les auteurs, les diamants peuvent se former n'importe où dans le manteau, qui s'étend d'environ 35 à 2, 890 kilomètres (21-1, 800 milles) sous la surface de la Terre. Cependant, les humains voient rarement la plupart des diamants formés. Très peu de diamants survivent au voyage volcanique vers la croûte terrestre où nous pouvons les échantillonner.

Cela signifie les chances de trouver des diamants dans les régions profondes du manteau, qui produisent relativement peu de pierres précieuses, est extrêmement petit. Seulement 1% des diamants extraits proviennent de régions très profondes.

« Dans notre hypothèse, la production de diamants à n'importe quelle profondeur dans le manteau est possible, c'est juste que le taux de production est différent, ils ont donc une chance différente d'être échantillonnés dans la croûte, " dit Zhu.

Création de diamants

Afin d'imiter les pressions extrêmes subies au plus profond des planètes, les auteurs de l'étude ont utilisé des cellules à enclume en diamant et un 1, Appareil multi-enclumes de 000 tonnes à l'Université du Michigan. Ces deux appareils permettent aux chercheurs de compresser des matériaux de taille submillimétrique à des pressions extrêmes. Ils ont comprimé de la poudre de carbonate de magnésium avec une feuille de fer à des températures extrêmes et ont réussi à créer de minuscules grains de diamant visibles au microscope électronique à balayage.

Ils ont découvert que lorsque les conditions sont réunies, les grains de diamant peuvent se former aussi rapidement que toutes les deux minutes, et n'a jamais mis plus de quelques heures à se former, bien que la croissance des diamants gemmes puisse prendre beaucoup plus de temps dans un environnement de fluide de fusion réel.

Dans la région moins profonde riche en formation de diamants très profonds, 250-450 kilomètres (155-279 miles) vers le bas, une plaque tectonique subductrice pousse sous le manteau terrestre. Cela fournit beaucoup de carbonate, qui crée des "usines sur un tapis roulant" pour les diamants lorsqu'ils sont combinés avec le fer du manteau, disaient les auteurs.

Les températures élevées favorisent les réactions qui forment les diamants, mais la pression fait le contraire. À des profondeurs d'environ 475 kilomètres (295 miles) sous la surface, la pression augmente, et les réactions ralentissent drastiquement, disaient les auteurs. C'est pourquoi peu de diamants se trouvent près de la surface de la Terre à une distance comprise entre 450 et 600 kilomètres (372-497 miles).

"Lorsque votre pression atteint la région stable du diamant, il se formera. Mais lorsque vous augmentez la pression, elle se formera à des taux inférieurs. Vous avez un compromis là-bas, " dit Zhu.

Une exception à cette règle est dans la région plus profonde de 600-800 kilomètres (372-497 miles) sous la surface. Dans cette région, l'accumulation de carbonate due à la stagnation des plaques tectoniques poussant vers le bas compense le surdosage en pression. Alors que les réactions ralentissent, des températures plus élevées et une abondance de carbonate en font une région riche en diamants.

Zhu a déclaré que la nouvelle étude ajoute à la compréhension des scientifiques du manteau terrestre, dont on sait relativement peu de choses avec certitude.

"Les inclusions de diamants très profonds nous apportent les seuls échantillons minéraux du manteau profond de la Terre, " dit-il. " Voir c'est croire, et ces inclusions fournissent une base solide pour les études sur le manteau inaccessible."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), une communauté de blogs sur les sciences de la Terre et de l'espace, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.