Geologie: een ongrijpbaar kristal dat decennia geleden werd voorspeld, is ontdekt in een diamant uit de onderste mantel

Een ongrijpbaar kristal dat decennia geleden werd voorspeld, is eindelijk ontdekt, gevangen in een diamant van diep in de aarde.

Hogedruk calciumsilicaat perovskiet – een mineraal dat in 1967 werd voorspeld, maar nog nooit eerder in de natuur is gezien – is gevonden in diamanten uit de lagere mantel.

Onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Nevada gebruikten synchrotron-röntgendiffractie om de kristallijne verbinding te karakteriseren, die ze ‘davemaoite’ noemden.

Op basis van hun resultaten is davemaoite nu bevestigd als een nieuw mineraal door de International Mineralogical Association.

De keuze van de naam eert het werk van de prominente Chinees-Amerikaanse geofysicus Ho-Kwang “Dave” Mao op het gebied van diepe petrologie.

De diamant werd gevormd met davemaoite-insluiting meer dan 410 mijl (660 km) onder het aardoppervlak en werd ontdekt in de Uraba-mijn in Botswana.

Experts onder leiding van de Universiteit van Nevada gebruikten synchrotron-röntgendiffractie op diamant (foto) om de kristallijne verbinding te karakteriseren, die ze ‘davemaoite’ noemden.

“Niemand is er ooit eerder in geslaagd calciumsilicaat onder hoge druk uit de onderste mantel te winnen.” opgehangen Yingwe Fei, een geofysicus van het Carnegie Institution for Science in Washington, D.C., was niet betrokken bij het onderzoek.

Dit, legde hij uit, “omdat het hogedrukcalciumsilicaatperovskiet ‘niet-quenchable’ is, wat betekent dat het zijn structuur niet kan behouden nadat het uit zijn hogedrukomgeving is verwijderd.

In 1975 waren wetenschappers van de Australian National University in staat om deze hogedrukfase in het laboratorium te vervaardigen door calciumsilicaat samen te persen in een zogenaamde “diamant-aambeeldcel” die met een laser was verwarmd tot 1400-1800 graden Celsius.

Dr. Fei merkte op dat het normale monster van de onderzoekers “een röntgendiffractiepatroon vertoont dat consistent is met de hogedrukfase van calciumsilicaat en perovskiet.”

De studie werd uitgevoerd door mineraloog Oliver Chuner van de Universiteit van Nevada, Las Vegas en collega’s, die eerder ook het enige andere natuurlijke exemplaar van een hogedrukmineraal, bridgemaniet, in een geschokte meteoriet ontdekten.

Het team toonde aan dat calciumsilicaatperovskiet een van de geochemisch meest belangrijke mineralen in de onderste mantel is, grotendeels omdat het incompatibele elementen in de bovenste mantel concentreert.

Deze omvatten de zeldzame aardelementen en langlevende radioactieve isotopen zoals thorium en uranium die een belangrijke bijdrage leveren aan de hitte van de mantel.

“Onze waarnemingen geven aan dat davemaoiet naast uranium en thorium ook kalium bevat in zijn samenstelling”, schreven de onderzoekers in hun paper.

“Vandaar dat regionale en wereldwijde hoeveelheden davemaoiet van invloed zijn op het warmtebudget van de diepe mantel, waar het mineraal dynamisch stabiel is.”

Onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Nevada gebruikten synchrotron-röntgendiffractie om de kristallijne verbinding te karakteriseren, die ze ‘davemaoite’ noemden. Op basis van hun resultaten is davemaoiet bevestigd als een nieuw mineraal door de International Mineralogical Association. Afgebeeld: lichtreflectie, een close-up van diamanten in een röntgenbundellijn (links) en een röntgendiffractiekaart met in het midden davimoïde inclusie (rechts)

Het werk van Tschauner et al. Het geeft hoop om andere uitdagende hogedrukfasen in de natuur te ontdekken, hetzij door zorgvuldig onderzoek in diepgewortelde diamanten of in zeer geschokte meteorieten, schrijft Yingwei Fei in een gerelateerd perspectief.

Dergelijke directe monsters van de ontoegankelijke onderste mantel zouden onze kennislacune in de chemische samenstelling en heterogeniteit van de hele mantel van onze planeet opvullen.

De volledige resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap.

Diamanten met davemaoite-insluiting vormden meer dan 410 mijl (660 km) onder het aardoppervlak – en werden ontdekt in de Uraba-mijn in Botswana