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Diamantes profundos contêm evidências de processos de reciclagem em terras profundas
Os diamantes que se formaram nas profundezas do manto da Terra contêm evidências de reações químicas que ocorreram no fundo do mar.
Por Carnegie Institution for Science - 31/03/2021


Esta caricatura mostra uma placa oceânica subdutora viajando como uma correia transportadora da superfície até o manto inferior. As setas brancas mostram o caminho de reciclagem raso comparativamente bem estabelecido na camada superior da placa (crosta e sedimentos), que alimenta os vulcões de arco. As novas descobertas da equipe de pesquisa ao estudar diamantes revelam um caminho de reciclagem mais profundo, mostrado em azul claro. As fraturas por infiltração de água no fundo do mar hidratam as rochas do interior da placa, formando "serpentinitos", sendo que essas rochas hidratadas podem, às vezes, ser carregadas para o topo do manto inferior. Esta é a principal via que transfere água, carbono e outros elementos superficiais para o interior do manto. Crédito: Wenjia Fan, W. Design Studio

Os diamantes que se formaram nas profundezas do manto da Terra contêm evidências de reações químicas que ocorreram no fundo do mar. Sondar essas joias pode ajudar os geocientistas a entender como o material é trocado entre a superfície do planeta e suas profundezas.

Um novo trabalho publicado na Science Advances confirma que o serpentinito - uma rocha que se forma a partir do peridotito, o principal tipo de rocha do manto da Terra, quando a água penetra em rachaduras no fundo do oceano - pode transportar a água da superfície até 700 quilômetros de profundidade por processos tectônicos de placas.

"Quase todas as placas tectônicas que compõem o fundo do mar acabam se dobrando e deslizando para baixo no manto - um processo chamado subducção, que tem o potencial de reciclar materiais da superfície, como água, para a Terra", explicou Peng Ni de Carnegie, que coliderou o esforço de pesquisa com Evan Smith do Gemological Institute of America.

O serpentinito que reside dentro das placas subdutoras pode ser uma das vias geoquímicas mais significativas, embora pouco conhecidas, pelas quais os materiais da superfície são capturados e transportados para as profundezas da Terra. A presença de serpentinitos profundamente subduzidos era suspeitada anteriormente - devido à pesquisa de Carnegie e GIA sobre a origem dos diamantes azuis e à composição química do material do manto erupcionado que constitui as dorsais meso-oceânicas, montes submarinos e ilhas oceânicas. Mas as evidências que demonstram esse caminho não foram totalmente confirmadas até agora.

Uma ilustração que mostra como os diamantes podem oferecer aos pesquisadores um
vislumbre dos processos que ocorrem dentro do nosso planeta, incluindo a reciclagem
do material da superfície nas profundezas da Terra. Crédito: Arte de Katherine
Cain, cortesia da Carnegie Institution for Science.

A equipe de pesquisa - que também incluiu Steven Shirey da Carnegie e Anat Shahar, bem como Wuyi Wang e Stephen Richardson da Universidade da Cidade do Cabo, do GIA - encontrou evidências físicas para confirmar essa suspeita estudando um tipo de diamantes grandes que se originam nas profundezas do planeta.

"Alguns dos diamantes mais famosos do mundo se enquadram nesta categoria especial de diamantes relativamente grandes e puros, como o mundialmente famoso Cullinan", disse Smith. "Eles se formam entre 360 ​​e 750 quilômetros para baixo, pelo menos tão profundo quanto a zona de transição entre o manto superior e inferior."

Às vezes, eles contêm inclusões de minúsculos minerais presos durante a cristalização do diamante que fornecem um vislumbre do que está acontecendo nessas profundidades extremas.
 
"O estudo de pequenas amostras de minerais formados durante a cristalização profunda do diamante pode nos ensinar muito sobre a composição e dinâmica do manto, porque o diamante protege os minerais de mudanças adicionais em seu caminho para a superfície", explicou Shirey.

Exemplos de diamantes brutos CLIPPIR da mina Letseng, Lesoto. Esses são os mesmos
tipos de diamantes que os analisados ​​neste estudo. A maior pedra tem 91,07 quilates.
Crédito: Foto de Robert Weldon; © GIA; cortesia da Gem Diamonds Ltd.

Nesse caso, os pesquisadores conseguiram analisar a composição isotópica do ferro nas inclusões metálicas. Como outros elementos, o ferro pode ter diferentes números de nêutrons em seu núcleo, o que dá origem a átomos de ferro de massa ligeiramente diferente, ou diferentes "isótopos" de ferro. Medir as proporções de isótopos de ferro "pesado" e "leve" dá aos cientistas uma espécie de impressão digital do ferro.

As inclusões de diamante estudadas pela equipe tinham uma proporção maior de isótopos de ferro pesado para leve do que normalmente encontrado na maioria dos minerais do manto. Isso indica que eles provavelmente não se originaram de processos geoquímicos profundos da Terra. Em vez disso, ele aponta para magnetita e outros minerais ricos em ferro formados quando o peridotito da placa oceânica se transformou em serpentinita no fundo do mar. Essa rocha hidratada foi finalmente subduzida centenas de quilômetros para baixo na zona de transição do manto, onde esses diamantes em particular se cristalizaram.

"Nossas descobertas confirmam um caminho há muito suspeito para a reciclagem profunda da Terra, permitindo-nos rastrear como os minerais da superfície são arrastados para o manto e criar variabilidade em sua composição", concluiu Shahar.

 

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