A gyémántlelőhelyek rejtélye

A gyémántok lelőhelye a kimberlitnek nevezett földtani képződmény, amely általában csak a földköpeny mélyén található meg. A kimberlit egy roppant méretű, függőleges akna, egy kürtő, amelynek belső falaiba gyémántok ágyazódtak be. De vajon hogyan kerülhettek oda?

A gyémántok szénként kezdik pályafutásukat. Természetes körülmények között csak 150 km-es mélységben, a földköpeny különleges körülményei között keletkeznek. Hatalmas, akár 6000 MPa-os nyomáson, 900 és 1300 fok közötti hőmérsékleten stabilak. A gyémánt ugyanakkor a felszíni alacsony nyomáson és hőmérsékleten is stabil. Érdekessé az teszi őket, ami a két állapot között megy végbe.

A bostoni Apollo Diamond vállalatnál gyémántokat növesztenek. Patrick Doering tudományos vezető azokat a körülményeket tanulmányozza, amelyeknek a gyémántok a földkérgen át vezető útjukon vannak kitéve. Többek között az érdekli, hogy mi történik a gyémánttal a stabilitását fenntartó hatalmas nyomás nélkül.

A kísérlet mintadarabjának választott gyémánt 1, 62 karátot nyom a mérlegen. A pirométer nevű műszer a felhevített kristály által kisugárzott fény alapján állapítja meg a hőmérsékletét. Doering a mérést követően 800 fokot meghaladó forróságnak teszi ki a gyémántot. Ekkor éri el azt a magas hőmérsékletet, amit a Föld felszíne felé haladó gyémántnak ki kell állnia. A hevítés után a gyémántot ismét megmérik. Ezen a hőmérsékleten, ennyi idő alatt, vagyis mintegy 10 percig fenntartott, nagyjából 1000 fok mellett a gyémánt a tömegének körülbelül 1%-át veszítette el. Egyértelmű, mérhető tömegveszteséget szenvedett. A szerkezete is megváltozott.

A gyémánt valójában elpárolgott és oxidálódott. Tulajdonképpen annyi történt, hogy a lánggal érintkező szén széndioxiddá alakult. Az átalakulás következő lépésében a széndioxid grafittá alakul. A gyémánt eredeti szerkezete végleg elveszett. Látható, hogyha a gyémánt hosszú ideig van kitéve ilyen magas hőmérsékletnek, akkor grafittá alakulhat. A nagy mélységben keletkezett, lassan a felszín felé haladó gyémánt tehát sohasem érne fel a Föld felszínére. A kísérlet kimutatta, hogy a gyémántok egyszerűen nem képesek keresztüljutni a föld kérgén. Akkor hogyan kerültek ide? Talán erre is a Holdon találjuk meg a választ.

Sárga színű gyémánt egy kimberlit-kürtő falán

Az Apollo 17 legénysége 1972-ben szállt a Holdra, ahol Jack Schmitt geológus különös felfedezést tett. Narancsszínű üveggyöngyökre bukkant a talajon. Ezek ma a gyémántoknál is többet érnek. Jim Head bolygó-geológus is ösztönzést merített belőlük. Miközben a Holdról származó üveggyöngyöket vizsgálták, és igyekeztek rájönni arra, hogy hogyan kerültek oda, kialakultak az első ötleteik a kimberlit-kürtők kialakulásáról is, továbbá arról, hogy hogyan jutnak el a gyémántok a Föld mélyéről a felszínre.

A Holdon a gyenge gravitáció és a légkör hiánya miatt a cseppek nem formálódhattak gyöngyökké. Head rájött, hogy a köpenyben kellett keletkezniük, ahonnan a széndioxid segítségével lökődtek ki a felszínre. „Szinte megvilágosodás-szerűen rádöbbentem, hogy ha ott működik, akkor itt a Földön a gyémántok felemelkedésével kapcsolatos kérdésekre is ez lehet a magyarázat” – nyilatkozta a geológus. A Föld köpenyéből az anyag általában nagy hőmérsékleten és lassan, évenként néhány centiméternyit halad a kéreg felé. Ám az ilyen lassan haladó gyémántok a mélységben uralkodó állapotok miatt megsemmisülnének. Mindig is ez volt a gyémántokat övező nagy rejtély. Hogyan kerülnek a nagy mélységből a felszínre, feltehetően néhány perc, legfeljebb egy óra alatt?

Head kidolgozott egy elméletet, amely megmagyarázza a gyémántokat a felszínre lökő kimberlit-kürtő gyors kialakulását. A folyamat 250 km mélyen, a köpenyben kezdődik, ahol a cseppfolyós széndioxid a kőzeteken keresztül felfelé préseli a gyémántokat tartalmazó magmát. Egy nagy mélységben keletkező hasadék csökkenti a nyomást, és utat nyit az olvadt kőzetekből kiszökő gáznak. A gáz által létrehozott nyomáskülönbség aztán a felszín felé hajtja az anyagot. Amikor a széndioxid-kamra utat tör a felszínre, a kitáguló folyadék gázzá alakul. Úgy tör ki a levegőbe, ahogyan a palackból kifröccsenő szénsavas ital, csakhogy közel 5000 kilométer per órás sebességgel. A gáz nagyon hirtelen szökik el. Az egész egy hatalmas sugárhajtóműhöz hasonlít. Az anyag hihetetlen erővel tör fel A 3 km mély üreg alig 10 másodperc alatt kiürül, és kidobja a magmából származó gyémántokat is.

Head elméletének egyik következménye, hogy a kimberlit-kürtő nem csak vulkanikus környezetben alakulhat ki. A Földből ily módon elvileg bárhol előtörhetnek a gyémántok.

Kapcsolódó cikk:
A világ legrégebbi gyémántjaira bukkantak