Wielki sukces naukowców AGH! Odkryli mikrodiamenty

Międzynarodowa grupa naukowców dokonała niesamowitego odkrycia w Górach Skandynawskich – badając skały, które zostały poddane działaniu bardzo wysokiego ciśnienia, znaleźli w nich mikrodiamenty. Na czele zespołu geologów stanął dr hab. inż. Jarosław Majka z Uniwersytetu w Uppsali (absolwent Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie), zaś pracami w laboratorium zarządzał prof. Maciej Manecki z AGH. Współpraca Polaków, Niemców, Słowaków, Szwedów i Japończyków przyniosła nadspodziewane efekty.

- Nasze badania nad głęboko pogrzebanymi skałami skorupy kontynentalnej w Górach Skandynawskich zaczęły się w 2011 roku. Pierwsze badania terenowe miały na celu sprofilowanie skał wysokiego stopnia metamorfizmu (skał zmienionych pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia) na górze Åreskutan, w prowincji Jämtland - opowiada w rozmowie z Wirtualną Polską dr hab. inż. Jarosław Majka z Uniwersytetu w Uppsali. - Mgr Klonowska pobrała wiele próbek skał, które następnie poddała badaniom mikroskopowym oraz mikroanalizie chemicznej przy użyciu mikrosondy elektronowej. Nasza hipoteza badawcza, zakładająca, iż skały te zostały poddane działaniu bardzo wysokiego ciśnienia, potwierdziła się - mówi Majka. I dodaje: "okazało się również, że badane skały mogły powstać w warunkach, w których możliwa jest krystalizacja wysokociśnieniowej formy kwarcu (SiO2) – tzw. koesytu".

W dziejach Ziemi płyty litosfery niejednokrotnie się ze sobą zderzały. W czasie takich kolizji część skorupy ziemskiej mogła zostać pogrążona na głębokość ponad 100 km i poddana wysokim ciśnieniom, które spowodowały wzrost gęstości skał. Takie warunki sprzyjają do powstania wspomnianego minerału koesytu, a także do formowania diamentów. I właśnie takie skały znalazła grupa naukowców w Górach Skandynawskich.

- Mając uzasadnione podejrzenia, że w granatach mogą znajdować się mikrodiamenty, wiosną 2013 roku Åke Rosen rozpoczął badania w Laboratorium Badań Fazowych, Strukturalnych, Teksturalnych i Geochemicznych, WGGiOŚ AGH pod okiem dr. hab. Macieja Maneckiego. Po wielu godzinach żmudnych badań udało się zidentyfikować trzy pierwsze diamenty – tłumaczy Majka.

- W przypadku takich odkryć należy mieć absolutną pewność, toteż bliźniacze próbki z tych samych skał zostały posłane do prof. Mariana Janaka pracującego w Instytucie Geologii Słowackiej Akademii Nauk w Bratysławie. Prof. Janak nie tylko potwierdził istnienie diamentów w słowackim laboratorium, ale znalazł kolejne, w kolejnych próbkach. Następnie przeanalizował jedną z nich również w renomowanym laboratorium Ramanowskim na Uniwersytecie w Kyoto, w Japonii – dodaje.

Skały, które były poddane tak wysokim ciśnieniom, rzadko kiedy pojawiają się blisko powierzchni Ziemi – są po prostu zbyt gęste. Zdaniem naukowców skały pogrążone na głębokość 100 km lub więcej mogą być wynoszone do poziomów przypowierzchniowych głównie w wyniku podciśnienia spowodowanego pogrążeniem klina płaszcza ziemskiego sponad zanurzonych skał skorupy kontynentalnej.

Ten nowatorski w geologii mechanizm działa na zasadzie wielkoskalowego odkurzacza, który w specyficznych warunkach zasysa ciężkie i bogate w diamenty (i/lub koesyty) skały z powrotem na powierzchnię Ziemi.

Bezbarwne i przezroczyste lub brązowawe i mętne diamenty wypełniają w granacie niewielkie pustki o kształcie zarysów kryształów, kropli lub owali. Wszystkie mierzą mniej niż 10 mikrometrów i nie mają żadnej wartości rynkowej – są zbyt małe i zbyt trudno odseparować je od skał. Są jednak wielkim odkryciem: dzięki dokładniejszym badaniom naukowcy mogą lepiej poznać historię powstania skał i kontynentu europejskiego.

- Samo znalezienie mikrodiamentów jest ciekawe i ważne, ale jeszcze ważniejsze są płynące z tego implikacje dla historii geologicznej studiowanego przez nas orogenu – tłumaczy Majka.

- W naszej publikacji przedstawiamy nowatorski model ewolucji geologicznej Gór Skandynawskich, a ściślej mówiąc historii kolizji paleokontynentu Baltiki (prapółnocnej Europy) z wulkanicznym łukiem wyspowym (przykładowo analogiem dzisiejszych wysp Jawa i Sumatra) i paleokontynentem Laurencji (prapółnocnej Ameryki) – dodaje.

Naukowcy uważają także, że studiując stare i zerodowane pasma górskie powstałe w wyniku procesów kolizyjnych, takie jak na przykład Góry Skandynawskie powstałe ponad 400 milionów lat temu, możemy mieć wgląd w procesy aktualnie zachodzące chociażby w Himalajach powstających w wyniku kolizji niegdyś samodzielnego kontynentu Indii i Eurazji.

- Innym ciekawym przykładem może być właśnie inicjowana kolizja Australii z łukiem wyspowym na północ od niej. Nie możemy zaglądnąć pod Himalaje czy Timor, ale możemy szukać odpowiedzi na nurtujące nas pytania w przeszłości – zapewnia Majka. - Prace naszego zespołu nadal trwają, a kolejne diamenty i inne mineralne wskaźniki bardzo wysokich ciśnień znajdujemy w kolejnych lokalizacjach. Nasz zespół złożony jest ze specjalistów i studentów prezentujących różne dziedziny geologii. Mamy przekrój osób od studentów magisterskich, poprzez doktorantów i samodzielnych pracowników nauki, aż po emerytowanych profesorów, jak np. nasz mentor prof. David G. Gee z Uppsali. Taka mieszanka młodości, doświadczenia oraz interdyscyplinarne podejście do problemu daje ogromną satysfakcję z pracy oraz wspaniałe wyniki naukowe – mówi geolog.

Wyniki badań międzynarodowej grupy naukowców zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Geology. Publikację współtworzyli ludzie związani z Akademią Górniczo-Hutniczą w Krakowie: dr. hab. inż. Jarosław Majka (absolwent uczelni), mgr inż. Iwona Klonowska (również absolwentka AGH, obecnie doktorantka dr J. Majki w Uppsali) oraz dr hab. inż. Maciej Manecki (prof. AGH).