Het mineraal calcium silicaat perovskiet – normaal gesproken alleen aanwezig in de aardmantel – kwam naar het oppervlak. Er moest alleen wel een diamant aan te pas komen.
Je zult wel flink balen als je tijdens het polijsten van een diamant een stukje ‘vervuiling’ erin bespeurt. Wetenschappers van verschillende universiteiten in onder andere Engeland, Italië en Zuid-Afrika vonden deze ontdekking juist erg interessant en checkten wat een vuiltje in een onlangs gevonden diamant kon zijn. En ze waren achteraf maar wat blij dat ze dit hadden gedaan.
Het bleek namelijk om het mineraal calcium silicaat (CaSiO3) te gaan, geordend in de kristalstructuur perovskiet. Er wordt vermoed dat dit materiaal zich in groten getale diep in de aardmantel bevindt, maar het was nog nooit bewezen. Het lukte namelijk niemand om het mineraal op het aardoppervlak in stabiele vorm te houden. Een diamant lukte het dus wel!
Hogedrukmineraal
De diamant werd gevonden in de Premier Mine – een diamantmijn in Cullinan, Zuid-Afrika – op een diepte minder dan 1 kilometer onder de grond. En dat is bijzonder, want calcium silicaat perovskiet kan alleen worden gevormd op ongeveer 700 kilometer diepte.
“Dat weten we door in een laboratorium experimenten te doen”, legt Wim van Westrenen, petroloog aan de Vrij Universiteit Amsterdam, uit. “Gesteenten worden daar aan hele hoge drukken en temperaturen blootgesteld. Alleen als je aardse stenen onder een druk brengt van meer dan ongeveer 250.000 keer de atmosferische druk – wat gelijk is aan 700 kilometer diepte – kun je dit mineraal maken.”
Op deze diepte moet het mineraal dan ook zijn ingekapseld door de diamant. “De diamantcapsule is zo sterk dat bij het naar boven komen van de diamant tijdens een vulkaanuitbarsting het hogedrukmineraal behouden is gebleven”, zegt van Westrenen. “Als je de capsule van diamant zou openbreken, zou het perovskiet heel snel uit elkaar vallen, omdat de hoge druk dan verdwijnt.”
Recycling
Dat de aardmantel dus inderdaad CaSiO3 perovskiet bevat, is bewezen. Maar dit was niet het enige wat de wetenschappers vonden. Van Westrenen vertelt dat ze namelijk zelfs bewijs hebben dat het gevonden mineraal onderdeel was van een stuk oceaanbodem. Dit stuk is aan het aardoppervlak gemaakt en vervolgens via subductie – recycling van de oceaanbodem – terug in de aardmantel gekomen.
“Die claim berust op de waarneming dat er bij het calciumperovskietmateriaal ook stukjes ‘gewone perovskiet’ zitten”, zegt Van Westrenen. “Dat zijn korreltjes met samenstelling CaTiO3 in plaats van CaSiO3. Als je alle korrels in de diamant bij elkaar ‘optelt’, krijg je een samenstelling waarin ook veel titanium te vinden is. Mantelstenen met veel titanium komen eigenlijk altijd van voormalige oceaanbodem, want in die stenen zit ook veel titaan.”
De wetenschappers sloegen met dit onderzoek dus twee vliegen in een klap!
Bronnen: Nature, Phys, Live Science, ScienceAlert
Beeld: Courtesy of Nester Korolev, UBC
Lees ook:
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!