De ongebruikelijke edelsteen uit een Russische mijn wijst op mysterieuze processen die zich diep onder de aarde hebben afgespeeld en is voor zover bekend het eerste voorbeeld van zo’n bizarre combinatie.
Voor het eerste is een los diamantje binnenin een omhulsel van een grotere diamant ontdekt. Wetenschappers breken zich het hoofd over het ontstaan van deze ongebruikelijke combinatie. FOTO MET DANK AAN ALROSA
Terwijl specialisten van het mijnbouwbedrijf ALROSA in de Russische regio Jakoetië pas gedolven edelstenen sorteerden, ontdekten ze iets wat ze nog nooit eerder hadden gezien: een klein diamantje binnenin een grotere diamant. De ‘matroesjka’-diamant – genoemd naar de bekende Russische poppen van hout die in elkaar passen – weegt maar 0,124 gram en de buitenste edelsteen is niet breder dan de lengte van een rijstkorrel, zo maakte ALROSA vorige week bekend.
Diamanten fungeren vaak als piepkleine tijdmachines door zogenaamde insluitingen in zich op te nemen, oftewel sporen van de soepachtige vloeistof waarin ze ooit werden gevormd. Maar de ontdekking van een piepklein diamantje binnenin een natuurlijk omhulsel van een andere diamant heeft onderzoekers verbluft.
“Ik dacht: krijg nou wat! Zoiets heb ik echt nog nooit gezien,” beschrijft mineraloog Thomas Stachel van de University of Alberta zijn reactie nadat hij de video van het diamantje-in-een-diamant had bekeken. “We zoeken al millennia naar diamanten, maar dit is een primeur.”
Deze röntgenopname van het ‘matroesjka-diamantje’ toont het piepkleine edelsteentje in de lege holte binnenin een grotere diamant. Zo’n holte kan niet bestaan onder de enorme druk die diep onder het aardoppervlak heerst, dus denken onderzoekers dat de lege ruimte ooit moet zijn gevuld met andere mineralen.
FOTO MET DANK AAN ALROSA
Het is onduidelijk hoe deze merkwaardige configuratie tot stand is gekomen, maar binnenkort zullen er waarschijnlijk meer aanwijzingen worden gevonden, want de glittersteentjes zullen nader onderzocht worden door het Gemological Institute of America (GIA), waarbij mogelijk nieuwe inzichten worden gevonden in de processen die zich diep onder onze voeten afspelen.
“Dit is echt een unieke creatie van de natuur,” zei Oleg Kovaltsjoek, assistent-directeur innovaties van de geologische R&D-afdeling van ALROSA, in een persverklaring.
Diamantwortels
Diamanten vormen zich op een diepte van zo’n honderdvijftig kilometer onder het aardoppervlak, waar ze in zogenaamde kratonwortels ver onder de aardkorst ontstaan. Kratons zijn oeroude en onbuigzame schollen van gesteente die op de aardmantel ‘drijven’.
Deze diamantovens liggen ver buiten het bereik van menselijke exploitatie – het laagste punt dat ooit met een boorgat is bereikt, is iets dieper dan twaalf kilometer. Alleen tijdens zeldzame explosieve vulkaanuitbarstingen, waarbij kimberlitisch magma – gesmolten gesteente vanuit diepe regionen van de aardmantel – snel omhoog wordt gestuwd, worden diamanten tot vlak onder het aardoppervlak verplaatst. Dus moeten wetenschappers de diamanten zelf analyseren om meer te weten te komen over de omstandigheden waaronder ze zijn gevormd.
“We zoeken al millennia naar diamanten, maar dit is een primeur.”
DOOR THOMAS STACHEL, UNIVERSITY OF ALBERTA
Zo ook moet dit buitengewone diamantje onder de verblufte ogen van de specialisten terecht zijn gekomen, maar het blijft een raadsel hoe de edelsteen precies is ontstaan. De kristallisatie van veel diamanten lijkt in verband te staan met de subductie van de zeebodem, waarbij een aardschol van relatief dichte oceanische korst onder een minder dichte schol van continentale korst schuift. Naarmate de oceanische korst dieper de lithosfeer in duikt, nemen de temperaturen toe en worden vloeistoffen uit gesteenten en sedimenten geperst. Diamanten kristalliseren uit de ziltige, koolstofrijke soep die door scheuren in het gesteente wordt geperst.
Maar terwijl het nu ontdekte diamantje werd gevormd, lijkt er iets vreemds te zijn gebeurd. In plaats van dat er één brokje diamant ontstond, werd het edelsteentje omhuld door nog meer diamant. De lege ruimte waarin het diamantje is gevonden, zou nooit kunnen bestaan onder de enorme druk die diep onder het aardoppervlak heerst, dus moet deze holte ooit zijn gevuld met ander materiaal.
“In de aardmantel kan geen sprake zijn van een holle ruimte. Dat is totaal onmogelijk,” zegt Stachel. “Elke open ruimte zou bij deze druk in een milliseconde verdwijnen.”
Mysterieuze vulling
Misschien bevatte het matroesjka-diamantje ooit een druppel van de ziltige vloeistof waarin het mineraal werd gevormd, zegt Michael Förster, postdoconderzoeker in experimentele petrologie aan de Australische Macquarie University. Die vloeistof moet later door een gaatje of scheurtje in het diamanten omhulsel zijn weggevloeid.
Andere experts denken dat de ruimte ooit gevuld is geweest met mineralen uit de aardmantel, zoals bruingroen olivijn of donkerrood granaat. “Het is interessant om je voor te stellen welk materiaal de ruimte tussen de binnenste en buitenste diamant moet hebben opgevuld,” schrijft Förster in een e-mail.
Het is onduidelijk hoe en wanneer deze mineralen vervolgens weer zijn verdwenen, maar ze zouden onderweg naar het aardoppervlak uit het omhulsel kunnen zijn gesijpeld, zegt Wuyi Wang, vicepresident R&D van het Gemological Institute of America. De vulling van mantelmateriaal zou in contact kunnen zijn gekomen met gesmolten gesteente of kokendhete vloeistof en daardoor stroperig zijn geworden.
Maar Stachel oppert de mogelijkheid dat de vulling pas aan het aardoppervlak is verdwenen. Daar zou het minerale opvulsel langzaam door water kunnen zijn verwijderd, waarbij het eerst werd getransformeerd tot zwakkere en zachtere mineralen, die vervolgens ten dele zouden zijn opgelost.
Toch is het onwaarschijnlijk dat de holte bij dat soort processen helemaal ‘schoon’ zou zijn gemaakt. Dus misschien hebben mensen daarbij een handje geholpen, zegt Stachel. Hoewel niet bekend is op welke manier het matroesjka-diamantje is schoongemaakt nadat het was gedolven, worden bij het wassen van edelstenen vaak zeer bijtende vloeistoffen, waaronder fluorwaterstofzuur, gebruikt.
“Vrijwel elk mineraal dat we kennen, lost daarin op,” zegt Stachel. Een van de weinige substanties die zo’n bad overleven, is diamant. Verzoeken aan ALROSA om meer informatie over het diamantje en de navolgende industriële verwerking ervan te verschaffen, zijn nog in behandeling.
Sprankelende toekomst
In het verleden zijn wel vaker merkwaardige diamanten gevonden die de matroesjka-structuur van dit diamantje gedeeltelijk lijken te weerspiegelen. Zo is Wang lange tijd in bezit geweest van een soort diamantje-in-een-diamantje, hoewel het binnenste edelsteentje in dat geval stevig was verbonden met zijn diamanten omhulsel. Ook zijn er veel diamanten gevonden met gaten in hun sprankelende oppervlak, zegt Stachel.
Door deze misbaksels uit de wereld van de mineralen te bestuderen kunnen wetenschappers veel leren over het groeiproces van diamanten en over de omstandigheden waarin deze stenen diep onder het aardoppervlak worden gevormd.
Wang zal het onderzoek naar het matroejska-diamantje bij het GIA leiden en zal zich daarbij vooral richten op het maken van hoogwaardige CT-scans in drie dimensies. Hij wil de vorm van de binnenruimte onderzoeken en speuren naar een mogelijke opening waardoor vulmineralen uit het diamanten omhulsel zijn ontsnapt. Ook wil hij de chemische samenstelling van de diamantjes op niet-destructieve wijze onderzoeken, om aanwijzingen te vinden die iets kunnen vertellen over wat zich ooit in de lege tussenruimte heeft bevonden.
Maar om het raadsel echt op te lossen zullen ze volgens Stachel waarschijnlijk meer van dit soort matroesjka-diamanten moeten vinden: “Het zou ideaal zijn als mensen zo’n diamant zouden vinden waarbij de binnenruimte nog is gevuld met mineralen. Dan zouden we allemaal tevreden zijn.” (bron)
