Comment la Terre recycle les fonds océaniques en diamants

Texte français : Marlène
Le 17/06/2019

Le diamant à votre doigt est probablement constitué de minéraux recyclés provenant des fonds marins, cuits dans les profondeurs de la Terre. Selon une nouvelle étude menée par les géoscientifiques de l'Université australienne Macquarie, les traces de sel découvertes dans de nombreux diamants montrent que les pierres se sont formées à partir d'anciens fonds marins profondément enfouis sous la croûte terrestre..

 

Un diamant à votre doigt est probablement constitué de minéraux recyclés, provenant des fonds marins, cuits dans les profondeurs de la Terre. (Image: ColiN00B / Pixabay)
Un diamant à votre doigt est probablement constitué de minéraux recyclés, provenant des fonds marins, cuits dans les profondeurs de la Terre. (Image: ColiN00B / Pixabay)

 

La plupart des diamants que l'on trouve à la surface de la Terre se sont formés de cette façon; d'autres ont été créés par la cristallisation de la fonte au fond du manteau. Dans des expériences recréant les pressions et les températures extrêmes rencontrées à 200 kms sous terre, les professeurs Michael Förster, Stephen Foley, Olivier Alard, et leurs collègues des universités Goethe et Johannes Gutenberg, en Allemagne, ont démontré que l'eau de mer, dans les sédiments au fond de l'océan, agit de  façon à maintenir l’équilibre des sels présents dans les diamants.

L'étude, publiée dans Science Advances, répond à une question de longue date sur la formation des diamants. Michael, l’auteur principal a dit:

«Il existait une théorie selon laquelle les sels emprisonnés dans les diamants provenaient de l’eau de mer, mais jusqu’à présent, cela n’avait pas pu être testé.»

« Nos recherches ont prouvé que ces sels provenaient de sédiments marins.»

Les diamants sont des cristaux de carbone qui se forment sous la croûte terrestre, dans les parties très anciennes du manteau. Ils sont amenés à la surface par les éruptions volcaniques d'un type de magma spécial appelé kimberlite.

Alors que les diamants sont généralement constitués de carbone pur, les diamants fibreux, opaques et donc moins attrayants pour les bijoutiers, incluent souvent de petites traces de sodium, de potassium et d'autres minéraux qui révèlent des informations sur l'environnement où ils se sont formés.

Ces diamants fibreux sont généralement broyés et utilisés dans des applications techniques comme les outils de forage (trépan). Les diamants fibreux se forment  plus rapidement que les diamants gemmes, ce qui signifie qu'ils absorbent de minuscules échantillons de fluides au cours de leur formation. Michael a dit:

«Nous savions qu'une sorte de fluide salé intervenait dans le processus de formation des diamants, et nous pouvons maintenant confirmer que les sédiments marins correspondent à ce profil.»

Pour que cette action se produise, il faut qu'une grande plaque tectonique océanique plonge rapidement jusqu'à plus de 200 kilomètres sous la surface, et glisse sous une autre, dans un processus appelé subduction.

Une descente rapide est nécessaire car les sédiments doivent être compressés à plus de quatre gigapascals (40 000 fois la pression atmosphérique) avant de commencer à fondre à des températures supérieures à 800 °C..

Pour tester cette idée, des membres de l'équipe des universités Johannes Gutenberg de Mayence, et Goethe de Francfort, en Allemagne, ont mené une série d'expériences à haute pression et haute température.

Dans un recipient ils ont mélangé des échantillons de sédiments marins  avec ceux d’une roche appelée péridotite, le type de  roche le plus répandu dans la partie du manteau où se forment les diamants. Ensuite, ils ont augmenté la pression et la chaleur, donnant aux échantillons le temps d’interagir  les uns avec les autres, dans des conditions comme celles que l'on trouve à différents endroits du manteau.

À des pressions comprises entre quatre et six gigapascals et des températures comprises entre 800°C et 1100°C, pour des profondeurs de 120 à 180 kilomètres sous la surface, ils ont trouvé des sels constitués  de sodium et de potassium en quantité équilibrée, en association avec les  petites traces trouvées dans les diamants. Michael a expliqué: 

«Nous avons démontré que les processus qui aboutissent à la formation  de  diamants intègrent  le recyclage des sédiments océaniques dans les zones de subduction.

«Les résultats de nos expériences ont également mis en évidence le processus de  formation des minéraux, qui sont eux-mêmes nécessaires à la formation de magmas de kimberlite transportant les diamants à la surface de la Terre. »

Références: Macquarie University [Remarque: le contenu et la longueur des documents peuvent être modifiés.]