Un equip de la UB confirma la formació de diamants naturals a baixa pressió i temperatura en roques oceàniques
Els diamants naturals també es poden formar per processos geològics a baixa pressió i temperatura a la Terra, tal com revela un article publicat a la revista Geochemical Perspectives Letters. El mecanisme descobert, que sʼaparta de la visió més clàssica sobre la formació de diamants a ultra-alta pressió, es confirma ara en aquest treball, en el qual participen experts del Grup de Recerca en Recursos Minerals: Jaciments, Aplicacions, Sostenibilitat, de la Facultat de Ciències de la Terra de la Universitat de Barcelona.
Els diamants naturals també es poden formar per processos geològics a baixa pressió i temperatura a la Terra, tal com revela un article publicat a la revista Geochemical Perspectives Letters. El mecanisme descobert, que sʼaparta de la visió més clàssica sobre la formació de diamants a ultra-alta pressió, es confirma ara en aquest treball, en el qual participen experts del Grup de Recerca en Recursos Minerals: Jaciments, Aplicacions, Sostenibilitat, de la Facultat de Ciències de la Terra de la Universitat de Barcelona.
En lʼestudi també hi participen experts de lʼInstitut de Nanociència i Nanotecnologia de la UB (IN2UB), la Universitat de Granada (UGR), lʼInstitut Andalús de Ciències de la Terra (IACT), lʼInstitut de Ceràmica i Vidre (CSIC) i la Universitat Nacional Autònoma de Mèxic (UNAM). El treball sʼha desenvolupat en el marc de la tesi doctoral que la investigadora Núria Pujol-Solà (UB), primera autora de lʼarticle, està realitzant sota la direcció dels investigadors Joaquín A. Proenza (UB) i Antonio García-Casco (UGR).
Diamant: el més dur de tots els minerals
Símbol de luxe i riquesa, el diamant (del grec αδάμας, ʻinvencibleʼ) és la pedra preciosa més valuosa i el mineral de més duresa (valor 10 a lʼescala de Mohs). És un compost de carboni químicament pur, i segons la hipòtesi tradicional, cristal·litza en el sistema cúbic sota condicions dʼultra-alta pressió a grans profunditats del mantell terrestre.
Lʼestudi constata per primera vegada la formació de diamant natural a baixa pressió en roques oceàniques exhumades del massís ofiolític Moa-Baracoa, a Cuba. Aquesta gran estructura geològica se situa a la part nord-oriental de lʼilla i està formada per ofiolites, unes associacions de roques representatives de la litosfera oceànica.
Aquestes roques oceàniques van quedar emplaçades sobre el marge continental de lʼAmèrica de Nord durant la col·lisió de lʼarc dʼilles oceànic del Carib, entre 70 i 40 milions dʼanys enrere. «Durant la seva formació en el fons marí abissal, en el període cretàcic —fa uns 120 milions dʼanys—, aquestes roques oceàniques van sofrir alteracions minerals per infiltració dʼaigua marina, un procés que va donar lloc a petites inclusions fluides a lʼinterior de lʼolivina, el mineral majoritari en aquest tipus de roques», expliquen Joaquín A. Proenza, membre del Departament de Mineralogia, Petrologia i Geologia Aplicada de la UB i investigador principal del projecte en el qual sʼemmarca lʼarticle, i Antonio García-Casco, del Departament de Mineralogia i Petrologia de la UGR.
«Aquestes inclusions fluides contenen nanodiamants —dʼentre 200 i 300 nanòmetres—, a més de serpentina, magnetita, silici metàl·lic i metà pur. Tots aquests materials sʼhan format a baixa pressió (<200 MPa) i temperatura (<350 °C) durant lʼalteració de lʼolivina que alberga les inclusions fluides», afegeixen els investigadors.
«Així doncs, aquesta és la primera descripció de diamant ofiolític format a baixa pressió i temperatura del qual no hi ha dubtes que sʼha format per processos naturals», recalquen.
Diamants formats a baixa pressió i temperatura
Cal recordar que lʼequip va publicar el 2019 una primera descripció de la formació de diamants ofiolítics en condicions de baixa pressió (Geology), un treball realitzat en el context de la tesi doctoral en curs de la investigadora de la UB Júlia Farré de Pablo, dirigida per Joaquín A. Proenza i pel professor de la UGR José María González Jiménez. Aquest estudi previ va ser altament debatut en el si de la comunitat científica internacional.
En lʼarticle publicat a Geochemical Perspectives Letters, revista de lʼAssociació Europea de Geoquímica, els experts han pogut detectar els nanodiamants en petites inclusions fluides sota la superfície de les mostres. El descobriment sʼha fet aplicant la tècnica dʼespectroscòpia confocal Raman i utilitzant un feix dʼions focalitzat (focused ion beam, FIB) combinat amb microscòpia electrònica de transmissió (FIB-TEM). Dʼaquesta manera, sʼha confirmat la presència de diamant en profunditat a la secció exposada de la mostra, i per tant, la formació de diamant natural a baixa pressió en roques oceàniques exhumades. En lʼestudi hi han participat els Centres Científics i Tecnològics de la UB (CCiTUB), entre altres infraestructures de suport a la recerca de tot el país.
En aquest cas, lʼestudi situa en el centre del debat la validesa dʼalguns models geodinàmics que, tenint com a base la presència de diamant en les ofiolites, impliquen circulació en el mantell i reciclatge a gran escala de litosfera oceànica. Per exemple, es considerava que el diamant ofiolític reflecteix el pas de roques ofiolítiques pel mantell terrestre profund fins a la zona de transició (410-660 km de profunditat) abans dʼemplaçar-se en una ofiolita normal formada a baixa pressió (~10 km de profunditat).
Segons els experts, la raó que explicaria la formació de nanodiamants en lloc de grafit —tal com seria esperable en les condicions fisicoquímiques de formació de les inclusions fluides— seria el baixíssim estat dʼoxidació en aquest sistema geològic.
La recerca té el suport de lʼanterior Ministeri dʼEconomia i Competitivitat, el programa Ramón y Cajal i el Fons Europeu de Desenvolupament Regional (FEDER) de la Unió Europea.
Article de referència:
Pujol-Solà, N.; García-Casco, A.; Proenza, J. A.; González-Jiménez, J. M.; Del Campo, A.; Colás, V.; Canals, À.; Sánchez-Navas, A., i Roqué-Rosell, J. «Diamond forms during low pressure serpentinisation of oceanic lithosphere», Geochemical Perspectives Letters, setembre de 2020. Doi: 10.7185/geochemlet.2029