2 人の QUT 研究者が、標準的なラップトップとダイヤモンド鉱山の廃棄物の山からの岩片を使用して、地球の古代大陸におけるダイヤモンドの形成に関する長年の地質学的パズルを解決しました。
クイーンズランド工科大学 (QUT) の 2 人の研究者は、単純なラップトップ コンピューターと、ダイヤモンド鉱山の「廃棄物の山」から得られた岩片を利用して、ダイヤモンドの深い根の中でのダイヤモンドの形成を取り巻く長年の地質学的謎を解明しました。地球の古代大陸。
筆頭著者である QUT Ph.D. 学生の Carl Walsh は、アイルランドのトリニティ カレッジの QUT 教授 Balz Kamber と Emma Tomlinson とともに、最近、権威あるジャーナルに彼らの調査結果を発表しました。 自然.
ウォルシュ氏によると、彼の修士課程の研究では、地表下約 30 ～ 250 km の地球の外側部分であるリソスフェアの底部から回収されたアフリカ大陸の岩石のコンピューター モデリングが含まれていました。 ウォルシュ氏は、大陸の支配的な部分は目に見えない部分だと言いました。
「目に見える部分である氷山について考えてみると、氷山が海面に浮かんでいるだけなら、ボートのようにひっくり返るでしょう。 これは氷山の竜骨のようなものだ」とウォルシュ氏は語った。
Carl Walsh、右、QUT Ph.D. で発表された論文の研究者および筆頭著者 自然 QUTのバルツ・カンバー教授と。 カールはガーネット ペリドットの立方体を見ています。 このガーネットの色は、ダイヤモンドの存在を示す指標であるクロムの存在を示しています。 クレジット: クイーンズランド工科大学
「私たちは基本的に、すべての大陸が形成される前の地球の歴史の早い時期に、地球のマントルを代表する岩石の既知の開始組成を持っていました」とウォルシュ氏は言いました。 「私たちはその最初の構成を取り、それが徐々に溶けていくとどうなるか、そして何が残るかをモデル化しました。 そして、その物質が、現在も存在する古代大陸のルーツの大部分を形成しています。」
QUT の理学部地球大気科学部のカンバー教授は、この研究の目的は、コンピュータ モデルを使用して、これらの深い根がどのように形成されたかを調べることであると述べました。
「このモデルは基本的に、マントルの温度を変化させたときに、どの鉱物と融解物が存在するかを予測します。 つまり、実際の鉱物や岩石の組成と比較できる予測ツールです」とカンバー教授は述べています。
高度なコンピューター モデリングに使用された岩片は、1871 年から 1914 年の間に採掘され、「ビッグ ホール」として最もよく知られている伝説的なキンバリー ダイヤモンド鉱山の「廃棄物山」に行き着きました。露天掘りと地下鉱山の組み合わせです。 – 南アフリカの北ケープ州キンバリー。
Balz Kamber 教授と QUT Ph.D. 学生のカール・ウォルシュ。 クレジット: クイーンズランド工科大学
彼らがモデル化した岩片、ガーネット ハルツバージャイトは、キンバーライト パイプで地表に運ばれました。 この岩石は、岩石とその形成条件を研究する地質学の一分野である岩石学を専門とするカンバー教授によって回収されました。
彼は慎重に岩をハンマーで打ち、無事に家に持ち帰ることができるサイズにしました。
「それは、超音速の火山噴火で大陸全体を引き裂く途中で同伴された鉱物の寄せ集めを含んでいます。これは私たちが見たことのないようなものです」とカンバー教授は言いました. 「この岩石サンプルの鉱物はひどく傷ついており、今日も悲鳴を上げており、完全に破壊されています。」
「これが保存されているのを見るのはとてもエキサイティングです。それは非常に古いもので、33 億年前のものです。 おそらく、ほとんどの人がこれまでに手にした中で最も古い岩です」とカンバー教授は言いました。
ウォルシュ氏は、ダイヤモンドは加熱しすぎるとグラファイトに変化するため、この研究はダイヤモンドの難問とダイヤモンドが形成される温度を解決したと語った。
「しかし、ダイヤモンドを含む岩石を見ると、それらは非常に高い温度に加熱されたに違いありません」とウォルシュ氏は言いました。 「では、最終的にダイヤモンドができたのは、まさに最高温度を経験した岩石だけであるというのはなぜでしょうか?」
彼らの研究は、既存の 2 段階の浅い「融解と積み重ね」の説明に挑戦しています。
「以前は、大陸の古代の深い根のほとんどがダイヤモンドのホストであり、これらのダイヤモンドは時間の経過とともに破壊されたと考えられていました。大陸の底部は、揮発性に富んだ溶融物や液体によって継続的に侵食され侵食されているからです。」ウォルシュ氏は言った。 「私たちの研究は、実際にはそうではないかもしれないことを示唆しています。ダイヤモンドは今日では希少であり、実際には常に希少でした. それは、ダイヤモンドのゆりかごに欠けているものを初めて知ることができ、表面でそれを探しに行くことができるからです。」
カンバー教授は、現在の地球では、マントル内の熱と温度の分布が均一ではないと述べました。
「マントル温度が比較的均一な地域と、マントルがはるかに高温の地域があります。 これらはマントル プリュームとして知られています。 そして、ハワイとアイスランドでこれらの表現があります」とカンバー教授は言いました. 「私たちが研究しているのは、太古の噴煙の影響です。現在よりもはるかに高温の噴煙が、成長する大陸の底部に衝突したと思われます。」
研究を行って以来、ウォルシュ氏はキャンベラに行き、地球科学研究科の研究室で同様の岩石を再現しました。[{” attribute=””>Australian National University.
Reference: “Deep, ultra-hot-melting residues as cradles of mantle diamond” by Carl Walsh, Balz S. Kamber and Emma L. Tomlinson, 15 March 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05665-2