Алмазы – это кристаллы углерода, которые образуются глубоко в мантии Земли под самыми древними континентами, кратонами. Они переносятся на поверхность земли в экзотических магмах, называемых кимберлитами, в результате взрывных извержений вулканов. Предыдущие исследования всегда определяли, что алмазы включают жидкости, содержащие натрий и калий, но происхождение этих жидкостей было неизвестно.
"Для образования этих включений части океанической коры Земли и их осадочный слой должны были быть погружены под кратонные континенты в так называемую зону субдукции. Эти зоны расположены на глубине более 110 километров при давлении более четырех гигапаскалей, что в 40 тысяч раз превышает атмосферное давление », – объясняет Майкл Форстер, первый автор исследования, опубликованного в научном журнале Science Advances. Погружение земной коры должно происходить быстро, чтобы алмаз мог образоваться до того, как осадок начнет плавиться при температуре более 800 градусов по Цельсию и вступить в реакцию с кратонной мантией.
Для эксперимента с высоким давлением в лаборатории ученые из Сиднея, Майнца и Франкфурта сложили морские отложения и перидотит (породы из мантии Земли) в четырехмиллиметровые капсулы и поместили их под высокое давление и экстремальные температуры.
При давлении от четырех до шести гигапаскалей, что соответствует глубине от 120 до 180 километров, в результате реакции между двумя слоями образуются небольшие кристаллы соли. Соотношение калия и натрия в них точно соответствовало включениям солевого флюида в алмазах. В экспериментах с меньшим давлением, соответствующих глубинам менее 110 километров, эти соли не присутствовали. Вместо этого калий поглощался из рециркулируемого осадка слюдой.
«В отличие от предыдущих моделей, в которых источником солей была морская вода, отложения представляют собой вероятный источник калия», – говорит минералог профессор Хорст Маршал из Университета Гете. «Концентрация калия в морской воде слишком мала, чтобы объяснить наличие солевых включений в алмазах.«Карбонаты, богатые магнием, важные компоненты кимберлитов, также появились как побочный продукт реакции.