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地球の奥深く眠るダイヤモンド ~生物由来のものがある?~

地球の奥深く眠るダイヤモンド ~生物由来のものがある?~地球
地球の奥深く眠るダイヤモンド ~生物由来のものがある?~

その美しさと希少性で人々を魅了するダイヤモンド。

皆さんは、地球の中心部付近に1000兆トンものダイヤモンドが眠っているという話を聞いたことがありますか?

これは架空の話や推測などでなく、2018年の7月に、アメリカのMIT(マサチューセッツ工科大学)の研究チームが発表した研究報告によるものです。

MITの研究チームは、地中での音波の伝わり方を分析する技術を使って、地中の岩石内部にダイヤモンドが存在していることを突き止めました。

今回は、そのダイヤモンドの内でもごくわずか、地中から地表に運ばれてきたものについてお伝えします。

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ダイヤモンドはどのようにして生成されるのか

ダイヤモンドと一口に言っても、天然ダイヤモンドと人工(合成)ダイヤモンドがありますが、ここでは天然ダイヤモンドの生成についてお話しします。

ダイヤモンドは、分類としては元素鉱物、つまり、単一の元素から成る鉱物で、その元素は炭素です。

ただし、炭素が全てダイヤモンドに成り得るかというとそうではなく、ある特殊なパターンで結晶している場合に限ります。

その配列は、「ダイヤモンド結晶構造」と呼ばれています。

ダイヤモンドは、天然のものとしては最も硬いとされている物質ですが、一体どこでどのようにして生成されるのでしょう。

ダイヤモンドが生成される環境としては、マントルと呼ばれる地球の地殻と核の間の層で、高い圧力がかかることと、温度が1000度くらいであるという条件が揃っていなければなりません。

例え圧力が十分であっても、1000度を超える温度では、結晶の構造がゆるいグラファイト(黒鉛)など、全く別の物質になってしまいます。

同じ炭素が、同じ圧力下でも、温度によってダイヤモンドになるのと黒鉛になるのでは大違いです。

地球でいうマントルとは、地表や海底面の下5〜60kmほどある地殻の下から、さらに2900kmほどの深さまでの部分を指します。

地球で見つかっている、ほとんどの天然ダイヤモンドは、このマントルの中でも地下200kmまでの深さで生成されると言われてきましたが、近年の研究によって、深さ400kmを超える超深部でも生成の可能性があることが分かってきました。

いずれにせよ、そこまでの深さでは、人類が最先端の技術を持ってしても掘削することは不可能です。

それでは、そんなに深い地中で生まれたダイヤモンドが、どうして地表付近で発見されるのでしょうか。

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ダイヤモンドは火山の噴火で運ばれてくる

固体の岩石であったマントルが、温度の上昇や圧力の低下で溶解してマグマになり、そのマグマが地表に噴出して火山を形成することがあります。

この火山の激しい活動に伴い、地球の奥深くに眠っていたダイヤモンドが、マグマによって地表に運ばれてくるのです。

この、マントルから地表まで垂直に伸びる円筒状のパイプは、「キンバーライト パイプ」と呼ばれています。

キンバーライトとは、主にカンラン石と雲母から成る火成岩で、そのごく一部から、ダイヤモンドの原石が産出されています。

このキンバーライトが生成されたのは、5億4000万年〜46億年前の先カンブリア時代と言われ、地表に運ばれ、一般的に出回っているダイヤモンドは9億年から35億年前に生成されたと言われています。

さらに、最も古いダイヤモンドが生成されたのは、地球の誕生直後の45億年前とも言われています。

近年のダイヤモンド研究によって分かった事実

ダイヤモンドは、その発見場所や含有物から「プレートテクトニクス」など、大陸の形成に関する情報や、地球深部における鉱物などについての情報を提供するものでもあります。

アメリカ、ワシントンにあるカーネギー研究所の研究員、ワン博士は、ダイヤモンドについて以下のように述べています。

「天然ダイヤモンドに含まれる炭素の炭素源は、実際には2つしかありません。

それは、科学者が『原始』と呼ぶ、地球のマントルを離れたことのない炭素を由来としています。

またはマントルから放出され、有機物(バクテリアや海草類など)に組み込まれ、あるいはその後に形成されるグラファイトのような炭素含有鉱物や、石灰岩や大理石などの炭素に富む岩石で『再生された』炭素です。

これらの素材は、プレートの沈み込みによって地球のマントルに戻され、ダイヤモンドを形成する炭素を放出しています。」

ここで注目すべきは、一旦バクテリアや海藻に取り込まれて「再生された」炭素がダイヤモンドに含まれているというところです。

今まで、取り込まれた窒素の濃度により、ピンクやブルーなどといった色のついたダイヤモンドが生成されることは分かっていましたが、一般的に「無機化合物」として扱われてきたダイヤモンドに、生物(有機物)に取り込まれた炭素が含まれている可能性を、ワン博士は指摘しています。

彼のような研究者にとって、ダイヤモンドは、地球深部の物質を安定して地表まで運んできてくれる、頑丈なカプセルの役割をするものであると認識されています。

私たち人類が、本来ダイヤモンドが生成される場所まで到達することはできなくても、マグマによって地表へと運び出されたダイヤモンドが、地球深部の情報を提供してくれているのです。

いかがでしたか?
太古の時代、地中深くに生まれたダイヤモンドは、希少な宝石としての魅力があるだけなく、貴重な情報を閉じ込めた鉱物として、科学者や研究者を魅了しています。人類にとって到底手の届かない場所から、自然の力で地表に運ばれてきたダイヤモンドの更なる研究により、地球深部の謎が解明されることに期待が高まります。

参考 : 日本の鉱物, wikipedia, GIA, など

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