Nous avions l’habitude de penser que les diamants étaient partout. De nouvelles recherches suggèrent qu’ils ont toujours été rares

De nouvelles recherches mettent en lumière les processus tumultueux qui donnent naissance aux diamants, en se concentrant sur un compagnon violet distinct trouvé à leurs côtés.

Les diamants sont très prisés pour leurs qualités mais aussi pour leur rareté. Une façon de les rechercher consiste à rechercher des minéraux associés plus courants, tels que le grenat pyrope riche en chrome.

Ce grenat violet vibrant est facilement trouvé par les sociétés d’exploration de diamants, dans les sédiments en aval des tuyaux volcaniques potentiellement diamantifères et dans les tuyaux eux-mêmes. La présence de grenat violet est un indicateur que des diamants peuvent également être présents.

De plus, ce grenat ne se trouve pas seulement à proximité des diamants, mais se trouve également systématiquement à l’intérieur de ceux-ci. Ainsi, en améliorant notre compréhension du grenat pyrope et de sa formation, nous pouvons également améliorer notre compréhension de la formation du diamant.

On pensait auparavant que ce type de grenat ne pouvait pas se former très profondément dans la Terre. La théorie était qu’il provenait d’un autre minéral riche en chrome, appelé spinelle, qui s’est formé à une faible profondeur dans le manteau et a ensuite été poussé là où les températures et les pressions étaient plus élevées, ce qui a conduit à la formation du grenat.

Notre dernière recherche, publiée aujourd’hui dans Nature, utilise un nouveau modèle pour revisiter une ancienne théorie qui suggère que ces grenats pyropes sont en fait formés beaucoup plus profondément dans le manteau, à environ 100 à 250 km sous la surface actuelle. Cela suggère également que les diamants pourraient être plus rares que nous ne le pensons.

Comment se forment les diamants et le grenat pyrope

Le diamant est la forme cristalline du carbone élémentaire, stable à de très hautes pressions et à des températures relativement basses – amené accidentellement à la surface par de puissantes éruptions volcaniques.

Les conditions nécessaires pour former du diamant à grande profondeur dans le manteau terrestre ne sont réunies qu’à quelques endroits. La répartition géographique du diamant est très inégale, avec des concentrations notables en Afrique australe, au Congo, en Tanzanie, au Canada, en Sibérie et au Brésil. Tous ces endroits sont caractérisés par une ancienne croûte continentale entre 2,5 et 3,5 milliards d’années.

Cette croûte repose sur des «racines» profondes et solides – comme la quille d’un iceberg – constituées d’un manteau qui s’est fortement appauvri chimiquement par une fusion intense au fil du temps.

C’est ici, dans ce manteau appauvri, qui s’étend jusqu’à 250 km dans le manteau plus chaud et agité en dessous, que les diamants ont la meilleure opportunité de se former. Alors qu’en est-il de leurs compagnons riches en chrome ?

Grâce à un modèle informatique thermodynamique, nous avons pu démontrer que les grenats pyropes peuvent se former très profondément dans la Terre, aux mêmes profondeurs que les diamants. Plus précisément, ces grenats se seraient formés lors d’événements de chauffage intense avec des pressions extrêmes et des températures supérieures à 1 800 ℃.

Comment les continents ont poussé leurs racines

Bien qu’il s’agisse d’une découverte très excitante en soi, ce qui la rend plus pertinente, c’est qu’elle informe deux autres théories importantes.

Le premier concerne la raison pour laquelle les continents se sont formés comme ils l’ont fait – un point sur lequel les experts ont longtemps spéculé.

Comme mentionné ci-dessus, les grenats pyropes se sont formés dans des remontées de chaleur extrême provenant de grandes profondeurs. Nos découvertes suggèrent que ces remontées d’eau ont ensuite fait fondre le manteau supérieur en place, formant la base stable des continents.

En d’autres termes, les «racines» qui aident les continents à rester stables pendant des milliards d’années sont les restes des mêmes événements de fonte du manteau qui ont produit les grenats pyropes.

Rareté des diamants

La deuxième inférence majeure concerne la rareté des diamants.

Certains chercheurs pensent que les diamants n’étaient pas rares à l’origine, mais que beaucoup ont été détruits lorsque la racine du manteau a été érodée et modifiée en raison du déplacement des plaques continentales sur le globe. Notre modèle offre la perspective alternative que les diamants ont peut-être toujours été rares.

Comment pouvons-nous évaluer si les nécessaires berceaux de diamants – des morceaux de manteau très appauvris dans les racines continentales – étaient autrefois communs et sont devenus rares au fil du temps, ou s’ils ont toujours été rares ?

Lorsque des événements de fonte intenses se sont produits sur la Terre primitive, les fontes elles-mêmes ont éclaté à la surface continentale sous forme de laves très fluides appelées « komatiites ». Ces laves sont préservées et largement analysées. Ils ont des compositions variables, et notre modèle prédit lesquels d’entre eux auraient pu se former aux côtés du grenat pyrope riche en chrome.

Nous savons, grâce à des dizaines de milliers d’analyses chimiques de la komatiite, que la composition particulière associée à ce grenat pyrope est très rare. En effet, pour se former, le magma doit interagir avec un manteau exceptionnellement appauvri qui a traversé de nombreux événements de fusion. Seulement entre 8% et 28% de komatiite correspond à ce projet de loi.

De cela, nous pouvons en déduire que les grenats pyropes et les domaines très appauvris du manteau dont ils proviennent ont toujours été rares – même sur la Terre primitive. Et parce que les diamants ont une affinité pour ces roches particulières, eux aussi ont toujours dû être rares, ce qui les rend d’autant plus remarquables.

Carl Walsh, candidat au doctorat, Université de technologie du Queensland ; Balz Kamber, professeur de pétrologie, Queensland University of Technology, et Emma Tomlinson, professeure associée, Trinity College Dublin

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article d’origine.