En studie om Olivine, den "bästa vännen" av... diamanter

I Diamanti de är tjejers bästa vänner, sjöng divaen Marylin i filmen "Gentlemen Prefer Blondes" från 1953, men de är också jävligt svåra att hitta.

Det uppskattas att för att få en karat diamanter, motsvarande 0,2 gram, är det nödvändigt att bryta minst 3 och ett halvt ton av sten. Men geologerna i Zürich yrkeshögskola och "University of Melbourne har upptäckt ett nytt verktyg för att bestämma sannolikheten att hitta diamanter genom att studera den kemiska sammansättningen av kimber, "moderklippan" av ädelstenar.

Forskargruppen av Andrea Giuliani, från Institute of Geochemistry and Petrology vid ETH, upptäckte att diamanter också har en bästa vän: det ärolivin, det gröna mineralet som utgör ungefär hälften av kimberliten.

Enligt resultaten av studien, som omedelbart väckte stort intresse från proffs, är förekomsten av diamanter i berget direkt kopplad till den kemiska sammansättningen av olivin. Och den olivinmetoden det är mycket enklare och snabbare än de som traditionellt används.

Nya konstgjorda muskler: lättare, säkrare och mer robusta robotar
De revolutionerande sensorerna som kan spara miljontals batterier

Ingenting är så svårt som att hitta en diamant

"Det finns ingen metod som garanterar att hitta diamanter", Förklarar han Andrea Giuliani, seniorforskare vid Institutet för geokemi och petrologi vid Zürichs tekniska universitet, "ingenting är så komplicerat som att hitta och bryta diamanter".

Det hårdaste av de kända mineralerna är också bland de svåraste att hitta: de renaste kolädelstenarna har använts miljoner år att bilda, och de är mycket sällsynta. Dessutom har diamanter sitt ursprung i jordens mantel, på ett uppskattat djup av mer än så 150 kilometer: om det inte vore för kimberliten, den magmatiska bergarten som införlivar dem och för dem till ytan via vulkaniska ledningar, kanske vi skulle inte ens veta att de fanns.

Professor Giuliani studerar bildning av diamanter sedan 2015, när han fortfarande var vid University of Melbourne, och analyserade en enorm mängd prover av kimber, en blåsvart sten som är nästan lika sällsynt som de ädelstenar den bär på.

I själva verket finns det bara på mycket gamla kontinentala block, som har förblivit geologiskt oförändrade i miljarder år. "Att leta efter en kimberlit är som att leta efter en nål i en höstack", förklarar forskaren idag på stranden av Limmat,"när du väl har hittat den börjar det mödosamma sökandet efter diamanter på riktigt".

Fili Pari, nya "hållbara" modeartiklar föds ur marmor
Artificiell intelligens och hologram: hälso- och sjukvårdens nya gräns

Där det finns järn finns det inga diamanter: studien

Andrea Giuliani och hans kollegor frånETH har precis utvecklat en metod som skulle kunna göra sökandet efter diamantavlagringar mycket lättare: processen, beskriven i en studie publicerad i Nature Communication, är baserad på kemisk sammansättning av kimberliter. Dessa stenar består faktiskt av ungefär hälften av olivin, ett mineral sammansatt i varierande proportioner av järn och magnesium som har visat sig vara en utmärkt allierad i jakten på diamanter.

Jo, forskare har funnit att det finns ett tydligt samband mellan sammansättningen av olivin och förekomsten av diamanter: "I bergprover där olivinen var mycket rik på järn fanns inga eller mycket få diamanter", förklarar Giuliani.

Forskarna nådde denna slutsats genom att gå igenom en kompletterande tillvägagångssätt till den traditionella: istället för att utvärdera diamantpotentialen hos kimberliter baserat på utvärderingen av de mest lämpliga litologierna och mineralernas tryck- och temperaturförhållanden, hittade de lösningen utgående från analysen av en viss fenomen som "förstör" diamanter, metasomatism.

Det är en process kemisk omvandling av stenar som inträffar efter interaktion med vätskor av magmatiskt eller metamorft ursprung, under vilken vissa mineraler bokstavligen ersätts, helt eller delvis, av andra föreningar.

Gruvindustrins hållbarhet: en alltmer akut utmaning
TeRABIT, datamotorvägen för italiensk vetenskaplig forskning

Olivin och diamanter: vad händer innerst inne?

Forskare har undersökt effekterna av metasomatism på diamanter, och de upptäckte att olivin blir rikare på järn där smältning tränger in i manteln och ändrar sammansättningen av bergarter avsevärt, en process som sker just på de djup där diamanter bildas.

Le infiltration som gör olivin rikare på järn, förklarar forskare, även förstör diamanter. Tvärtom, om bara en liten mängd vätska penetrerar den litosfäriska manteln (och därför ingen metasomatism inträffar), olivin innehåller mer magnesium. Och i så fall finns det diamanter.

"Vår studie visar att diamanter förblir intakta endast när kimberliter drar upp mantelfragment som inte har interagerat i stor utsträckning med den tidigare smältan", förklarar Giuliani.

Poängen är att kimberliter sällan når ytan i en enda rörelse, för det mesta är det en lång process som det kan till och med upprepas flera gånger: kimberliter börjar stiga som en flytande massa, samlar mantelfragment längs vägen, svalnar och stannar. "Det är en verklig process av fusion, uppstigning och stelning", förklarar den italienska forskaren,"och den här har en destruktiv effekt på diamanter".

Nya bränslen från artificiell fotosyntes på såpbubblor
Fotogalleri, alla originalverk av "AI Hope Machine"

De Beers använder redan olivinmetoden

Som studien säger, "den höga diamantdensiteten i kimberliter runt om i världen är unikt förknippad medolivin med högt magnesiuminnehåll, vilket motsvarar mantellitosfären som är minimalt påverkad av metasomatism kopplad till kimberliter”. Kort sagt, olivingeokemi är ett mer än giltigt verktyg för diamantsökning.

Olivinanalys är lika tillförlitlig som tidigare prospekteringsmetoder, som huvudsakligen bygger på mineralerna klinopyroxen och granat, men det är en enklare och snabbare metod: några analyser räcker för att få en uppfattning om förekomsten eller frånvaron av diamanter i en given kimberlitfyndighet.

"Det fina med denna nya metod är inte bara att den är enklare, utan också att den äntligen låter oss förstå varför tidigare metoder fungerade", säger Giuliani igen.

"De Beers använder redan detta nya system", avslutar professorn. Den stora diamantproducenten, som är verksam i 35 länder och vars gruvor ligger i Australien, Kanada, Sydafrika, Namibia och Botswana, som hade tillhandahållit några kimberlitprover för studien, var tillräckligt intresserad av upptäckten för att samfinansiera forskningen tillsammans med Schweiziska National Science Foundation.

Olivinmetoden, så effektiv för att styra diamantsökningar i primära kimberlitfyndigheter, kan rädda utvinning av ton stenar: en stor fördel för producenter men också en lättnad för denna slitna planet.

Här är hur AI revolutionerar köpbeteendet
Framtiden är fygital, och modemärken leder vägen...