Dünya mantosu, volkanizme güç veren, kabuk geri dönüşümlü ve gezegenin uzun süreli evrimini düzenleyen huzursuz, esrarengiz bir motordur. Ancak en zor özelliklerinden biri – redoks durumu veya oksitlenmiş ve azaltılmış kimyasal türlerin dengesi – doğrudan ölçülmesi zordur.
İbrani Üniversitesi Dünya Bilimleri Enstitüsü’nden Yael Kempe ve Yaakov Weiss liderliğindeki yeni bir çalışma, Güney Afrika’nın voorspoed madeninden elmaslarda nano ve mikro içler içinde yakalanan bu derin süreçlere nadir bir bakış sunuyor. Çalışma dergide yayınlandı Doğa jeobili.
Onlarca yıl boyunca, modeller ve yüksek basınçlı deneyler, nikel açısından zengin metalik alaşımların mantoda kabaca 250-300 km derinliklerde stabilize olması gerektiğini önerdi. Yine de, bu tahminleri doğrulayan doğal örnekler yok edici derecede az olmuştur.
Nevada Üniversitesi, Cambridge Üniversitesi ve İbrani Üniversitesi Nanocenter’dan meslektaşlarıyla çalışan Weiss ekibi, artık toprağın yüzeyinin 280-470 km altında oluşan elmasların içinde korunan nikel-demir metalik nanoinklusions ve nikel açısından zengin karbonat mikro-konutuları belirledi. Bu kapanımlar, öngörülen derinliklerinde nikel açısından zengin alaşımların ilk doğrudan kanıtını temsil eder-manto redoks modellerinin uzun zamandır aranan bir validasyonu.
Elmasların mineral kargoları ayrıca Coesite, K-zengin alüminöz fazlar ve moleküler katı azot inklüzyonları içerir ve kökenlerini derin üst manto ve sığ geçiş bölgesine sıkıca kısıtlayan çoklu basınç belirteçleri sağlar.
Karbonda dondurulmuş redoks anlık görüntüleri
Bulmanın önemi, teorik modellerin basit bir şekilde doğrulanmasının ötesine geçer. Nikel demir alaşımının ve nikel açısından zengin karbonatın bir arada bulunması, oksitlenmiş karbonatitik-silikik bir eriyik infiltred azaltılmış, metal taşıyan peridotit olan bir dinamik etkileşim olan metasomatik bir redoks donma reaksiyonuna işaret eder. Bu, sığ derinliklerden daha önceki kanıtları, bunun doğal elmasların oluşumun ana modu olduğuna dair kanıtları birleştirir.
Bu ortamda, nikele göre demirin tercihli oksidasyonu, kalıntı alaşımın nikelde zenginleştirilmesini sağladı. Aynı zamanda, nikel açısından zengin karbonatlar ve elmaslar eriyikten kristalleşir. Aslında, elmaslar kısa bir jeokimyasal moment dondurdu: Azaltılmış bir manto kayasının daha oksitlenmiş, uçucu bakımından zengin bir alana dönüştürülmesi ve karbonatların elmas oluşturmak için azaltılması.
Weiss, “Bu, Mantle Chemistry’nin hareket halindeki nadir bir görüntüsü” diyor. “Elmaslar küçük zaman kapsülleri olarak hareket ederek, mineraller çevreleriyle yeniden dengelendikçe yok olacak bir reaksiyonu koruyor.”
Mantle dinamikleri ve magmatizm için çıkarımlar
Bu bulgular geniş çıkarımlar taşır. Lokalize metasomatik reaksiyonlar, mantonun küçük kısımlarını periyodik olarak oksitleştirirse, diğer Superdeep elmaslarındaki bazı kapanımların neden beklenmedik derecede yüksek oksitlenmiş koşulları kaydettiğini açıklamaya yardımcı olabilirler.
Bu tür süreçler aynı zamanda uçucu bakımından zengin magmaların kökenlerine ışık tuttu. Bu redoks olayları sırasında karbonat, potasyum ve uyumsuz elementlerde manto peridotitin zenginleştirilmesi, kimberlitlerin, lamprofirlerin ve hatta bazı Ocean Island bazaltlarının daha sonraki oluşumu için manto oluşturabilir.
Başka bir deyişle, voorspoed elmaslardaki küçük kapanımlar, batma, manto redoks dinamikleri arasındaki büyük ölçekli bağlantılara ve kıtaları şekillendiren ve elmasları yüzeye getiren magmaların üretilmesine işaret ediyor.
Manto tanıkları gibi elmaslar
Çalışma, elmasların bilimsel değerinin sadece değerli taşlardan daha fazlasını vurgulamaktadır. Onların inklüzyonları-nanometre ölçekli alaşımlar veya yüksek basınçlı mineraller-ayaklarımızın yüzlerce kilometre altındaki koşulların tek doğal kayıtlarından birini sunar.
Kempe ve Weiss’in çalışmaları bir kilometre taşını işaret ediyor: teorinin öngördüğü manto derinliklerinde nikel açısından zengin alaşımların ilk doğal teyidi ve Dünya’nın redoks manzarasının eriyik rock etkileşimi yoluyla nasıl geliştiğinin canlı bir örneği.
Araştırmacılar bu mineral zaman kapsüllerini araştırmaya devam ettikçe, elmasların bir zamanlar kalıcılık sembolleri de değişimin hikaye anlatıcıları olduğunu görebiliriz – mantonun gizli kimyasına tanıklık etmek ve dinamik gezegenimizi şekillendirmeye devam eden süreçler.
