יהלומים ממכרה וורספוד שבדרום אפריקה מספקים לראשונה עדות ישירה לקיומן של סגסוגות מתכתיות עשירות בניקל, שנוצרו בעומק של 280-470 קילומטרים במעטפת כדור הארץ.
מחקר חדש שנערך בהובלת יעל קמפה ויעקב וייס ופורסם ב Nature Geoscience, חושף כי בתוך יהלומים תכלילים נדירים התגלו ננו-חלקיקים של סגסוגות ניקל־ברזל לצד קרבונטים נדירים עשירים בניקל. היהלומים שגדלו כתוצאה מהמפגש בין נוזלים עשירים בפחמן וחמצן (מתכות נושאות קרבונט) לבין סלעי מעטפת דלי חמצן, לכדו הן את המגיבים והן את תוצרי התגובה הכימית. אלו מספקים "צילום" של רגע נדיר בתהליכים שמעצבים את אופי המעטפת, מבהירים את הדינמיקה של תהליכי חמצון-חיזור והקשר ביניהם ליצירת יהלומים, ומאשרים לראשונה את קיומן של סגסוגות מתכתיות עתירות ניקל בעומק המעטפת.
מבעד לתכלילים: איך נוצרים היהלומים
בנוסף לסגסוגות הניקל־ברזל וקרבונטים עשירים בניקל, נמצאו ביהלומים גם מינרלים נוספים המשמשים “מד לחץ” טבעי – בהם קואסיט, פאזות אלומיניום עשירות באשלגן ותכלילי חנקן מוצק – שמצביעים על מקורם העמוק במיוחד של היהלומים, במעטפת העליונה העמוקה ובאזור המעבר שבין המעטפת העליונה לתחתונה.
השילוב של סגסוגת ניקל־ברזל עם קרבונטים עשירים בניקל מצביע על תגובה כימית בהתהוותה, שהתרחשה בעומק המעטפת: נוזל עמוק ועשיר בפחמן וחמצן חדר אל סלעים דלי חמצן. במפגש הזה, הברזל התחמצן מהר יותר מן הניקל, וכך נותרה סגסוגת מתכתית עשירה בניקל. במקביל, נוצרו גם קרבונטים עשירים בניקל ויהלומים חדשים. במילים פשוטות – היהלומים שכלאו את התכלילים, “הקפיאו” רגע קצרצר מתוך תהליך כימי חמקמק בעומק כדור הארץ, רגע שהיה נעלם לנצח אלמלא נשמר בתוך אבני החן.
"היופי ביהלומים האלה הוא שהם מאפשרים לנו ללמוד על תהליכים שמתרחשים מאות קילומטרים מתחת לפני השטח - בעומקים שאין לנו דרך לחקור ישירות", אומר וייס. "הם שומרים בתוכם סיפורים שהיו חבויים במעמקים במשך מיליוני שנים.”
למה זה חשוב?
הממצאים מסייעים להסביר מדוע עדויות קודמות מיהלומים אחרים, שנוצרו בעומקים דומים, הצביעו על רמות חמצון גבוהות מהמצופה. בנוסף, הם מצביעים על כך שתהליכי חמצון-חיזור במעמקי המעטפת מאפשרים להזין סלעים בעומק במים, ב CO2, וביסודות קורט נוספים. תוספת זו מאפשרת יצירה של מאגמות ייחודיות כמו קימברליטים (המאגמה שמביאה יהלומים אל פני השטח), ובזלות של איים אוקיינים. במילים אחרות – היהלומים חושפים קשר ישיר בין כימיה עמוקה במעטפת לבין התפרצויות געשיות גדולות שמעצבות את היבשות ומעלות יהלומים מהעומק אל פני השטח.
המחקר מדגיש שיהלומים אינם רק אבני חן נוצצות, אלא גם עדויות מדעיות נדירות למתרחש מאות קילומטרים מתחת לפני הקרקע. התכלילים המיקרוסקופים שבתוכם – בין אם מתכות ובין אם מינרלים שנוצרים רק בלחץ גבוה – מספקים חלון ייחודי להבנה של כדור הארץ העמוק.
לקריאת המאמר: Redox state of the deep upper mantle recorded by nickel-rich diamond inclusions
לקריאה נוספת: