La ricerca dei diamanti, queste magnifiche ed estremamente preziose pietre preziose sepolte nelle profondità della terra, ha sempre affascinato l'umanità. La loro scoperta si basa su una profonda comprensione dei processi geologici. Recentemente, i ricercatori dell’ETH di Zurigo e dell’Università di Melbourne hanno stabilito un importante legame tra la presenza di diamanti e il minerale olivina, un risultato pubblicato sulla rivista. Comunicazioni sulla natura. Questa correlazione, basata sull’analisi chimica dell’olivina nelle rocce kimberlitiche, potrebbe rivoluzionare i metodi di prospezione dei diamanti, offrendo un nuovo approccio per identificare aree potenzialmente ricche di diamanti. Ciò può ridurre significativamente i tempi e i costi associati alla scoperta di nuovi giacimenti di diamanti.
La folle storia dei diamanti naturali
I diamanti si formano nelle condizioni estreme di pressione e temperatura presenti nel mantello terrestre. Questo strato si trova direttamente sotto la crosta terrestre, a profondità che vanno dai 140 ai 190 chilometri. Lì, gli atomi di carbonio sono esposti a pressioni superiori a 50.000 volte la pressione atmosferica a livello del mare e le temperature variano tra 1.200 e 1.400 gradi Celsius. In queste condizioni estreme, gli atomi di carbonio si dispongono in una specifica struttura cristallina, formando i diamanti. Questa struttura conferisce al metallo una chiarezza eccezionale, una capacità di diffusione della luce e una rigidità senza eguali. Il diamante è il materiale naturale più duro conosciuto.
La roccia Kimberlite contiene più del 50% di olivina, un minerale verdastro. © ETH Zurigo / Edward Joplin
Una volta formati, i diamanti iniziano uno straordinario viaggio verso la superficie terrestre. Questo processo può richiedere milioni o addirittura miliardi di anni. Questo viaggio è stato reso possibile da profonde e violente eruzioni vulcaniche. Spinge rocce di kimberlite e lamproite ricche di diamanti dal mantello alla superficie terrestre. Queste rocce agiscono come composti. Raccolgono e trasportano i diamanti attraverso la crosta terrestre finché non appaiono come sorgenti vulcaniche. Quando queste pile raggiungono la superficie, si raffreddano e si solidificano. Intrappolano i diamanti all'interno e li rendono accessibili per l'estrazione.
Olivina: una guida ai diamanti
Recentemente sono stati compiuti progressi significativi nella comprensione della localizzazione dei diamanti attraverso lo studio dell'olivina, un minerale verde che si forma anche nel mantello terrestre. L'olivina, spesso associata alle rocce kimberlitiche, contiene prove chimiche tra cui diverse concentrazioni di magnesio e ferro.
Più olefina di ferro contiene, meno magnesio contiene e viceversa. Giuliani spiega in A Ho riferito : ” Nei campioni di roccia in cui l'olivina era molto ricca di ferro, non c'erano diamanti o erano presenti pochissimi. “. Aggiungere : ” Abbiamo iniziato a raccogliere più campioni e dati e abbiamo comunque ottenuto lo stesso risultato. » Le loro indagini hanno infine confermato che il rapporto ferro/magnesio nell'olivina è direttamente correlato al contenuto di diamanti nella kimberlite.
Per comprendere la relazione tra il contenuto di magnesio e ferro dell'olivina e la presenza di diamanti, i ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno studiato come il processo di metamorfismo fisico, che avviene all'interno della Terra, influisce sui diamanti.
Nel metasomatismo, fluidi caldi e magma attaccano le rocce. I minerali presenti nelle rocce reagiscono con le sostanze disciolte nei fluidi per formare altri minerali. Questa trasformazione colpisce il diamante e può modificare le condizioni necessarie alla sua stabilità e conservazione. In altre parole, se fluidi e roccia fusa introducono elementi che promuovono la formazione di minerali ricchi di ferro nell’olivina, ciò potrebbe dissolvere i diamanti esistenti o impedire la formazione di nuovi diamanti. Pertanto, la metrologia può influenzare direttamente la quantità e la qualità dei diamanti.
Migliorare i metodi di esplorazione dei diamanti
La ricerca dei diamanti unisce pazienza, scienza e talvolta una buona dose di fortuna, dobbiamo ammetterlo. Tradizionalmente questo è stato guidato da metodi collaudati come l’analisi dei sedimenti fluviali. Infatti, i diamanti possono essere trasportati dall’acqua per lunghe distanze dalla loro fonte originaria. Anche la cartografia geologica gioca un ruolo cruciale. I geologi cercano di identificare antiche formazioni rocciose che probabilmente contengono kimberlite o lamproite. Lo studio dei minerali indicatori, che accompagnano i diamanti che emergono in superficie nelle stesse condizioni geologiche, fornisce ulteriori indizi su dove concentrare la ricerca. Sebbene questi metodi siano efficaci, richiedono sforzi significativi e non sempre garantiscono la scoperta di nuovi giacimenti.
Potenziale del diamante per la kimberlite in base allo spessore della litosfera e all'entità del metabolismo associato alla kimberlite. ©A. Giuliani et al., 2023
L'introduzione dell'olivina come indicatore diretto della possibile presenza di diamante rappresenta un importante progresso in questo campo. D'ora in poi dovremmo concentrarci sulle zone in cui abbonda l'olivina, che contiene un'alta percentuale di magnesio. Pertanto, i geologi possono individuare con maggiore precisione le aree che promettono diamanti. Questo metodo si basa sulla comprensione delle firme chimiche dell'olivina, associate alle condizioni di formazione del diamante. Ciò consente un approccio più scientifico e meno casuale all’esplorazione. Migliorando le aree di ricerca, i ricercatori possono ottimizzare il proprio tempo e le proprie risorse e ridurre l’impatto ambientale associato.
Fonte: Giuliani, A., Phillips, D., Pearson, D. J. et al., “Conservazione dei diamanti nel mantello litosferico registrati dall'olivina nella kimberlite“, Nat Commun 14, 6999 (2023).
Pubblicato in precedenza il 17/02/2024