Jules Verne avait raison. II existe bien un gigantesque océan dans les entrailles de la Terre. Sauf qu‘il n‘a pas tout à fait la forme qu‘imaginait le romancier... Ceci grâce à la découverte des diamants « de grande profondeur » provenant de la mine de Karowe, au Botswana. Le Brésil serait aussi une source de diamants des grandes profondeurs.
La présence d’inclusions syngénétiques*, de différents minéraux dérivés de l‘olivine, d’enstatite et ringwoodite, a permis aux géologues de localiser précisément l‘origine de cette pierre précieuse qui s‘est formée dans les grandes profondeurs de 500 à 700 km dans des conditions apocalitiques d‘environ 23,5 GPa (Gigapascal) ou plus de 239 tonnes au cm2 et des températures de plus de 1.600°C ; ce qui correspond à la frontière entre la zone de transition et le manteau inférieur, à 660 km sous la surface de la Terre.
Mais, surtout, ce diamant contient aussi des minéraux hydratés, notamment des silicates de magnésium. Cette découverte suggère que, jusqu‘à la limite inférieure du manteau, la Terre pourrait avoir une énorme capacité de stockage d‘eau, bien plus importante qu’à la surface de la Terre. Naturellement pas comme Jules Vernes l’imaginait mais dans les roches. Tingting Gu, géologue à l‘université de Purdue, aux États-Unis et l‘une des auteurs de l‘étude note : ”Sous ces pressions et températures élevées, l‘eau n‘existe pas sous forme de H2O libre mais plutôt sous forme d‘anions OH piégés dans la structure cristalline”, continue la géologue. Ce n‘est donc pas un océan à proprement parler qui reposerait dans le manteau terrestre, plutôt un vaste ensemble de roches hydratées (paru dans S&V de janvier 2023).
D'après Evan M. Smith, Steven B. Shirey et Wuyi Wang (article paru dans Gems & Gemology à l'hiver 2017), certains diamants proviennent de profondeurs bien plus importantes que celles admises jusqu'à présent. Des diamants comme le Cullinan, par exemple, seraient issus de profondeurs comprises entre 360 et 700 km. Ils ont été baptisés CLIPPIR (Culling-like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, and Resorbed). Ces diamants contiennent des inclusions inconnues, provenant de formations profondes situées sous la carène du manteau continental ; on les appelle, les diamants «superprofonds».
A une profondeur abyssale
Le manteau supérieur, à une profondeur de 120 à 150 km, le manteau lithosphérique, est la principale source de diamants, mais ils peuvent provenir de profondeurs encore plus grandes, selon G&G, du manteau inférieur, jusqu'à 900 km de profondeur.
Il n'est sans doute pas distribué uniformément à travers le manteau, ce qui pourrait expliquer la présence de poches chaudes qui stimulent la circulation du manteau, précise Oliver Tschauner, géologue à l'université du Nevada et publié dans S&V, qui a pu analyser un échantillon. Tschauner et ses collègues poursuivent leur chasse aux diamants ultra-profonds dans l'espoir de trouver d'autres minéraux inaccessibles en surface. Et ainsi en savoir davantage sur la composition chimique complète du manteau terrestre.
Les diamants superprofonds sont connus depuis un certain temps. Souvent de type IIa (diamants rares, environs 2% de la production mondiale), ou IaB. Récemment, des inclusions ont été découvertes non seulement dans la glace VII, mais aussi dans de véritables pérovskites (minéral profond). Le diamant serait donc le seul minéral témoin de profondeurs atteignant -700 km.
La glace VII, quand à elle, est une forme cristalline d'eau solide des hautes pressions qui possède une structure tétragonale (ou cubique selon la température/pression) à réseaux cubiques centrés intriqués. Contrairement à la glace ordinaire qui se forme à pression atmosphérique, la glace VII n'existe qu'à des pressions extrêmement élevées.
Les caractéristiques principales sont:
- Les conditions de formation, elle apparaît à partir de (environ ) de pression et reste stable jusqu'à plus de . Elle peut exister à température ambiante (et jusqu'à plus de ) si la pression est suffisante.
- Sa masse volumique : Environ (à ), soit environ plus dense que la glace commune ().
- Sa structure atomique consiste en deux réseaux d'hydrogène et d'oxygène totalement interpénétrés mais non liés entre eux par de l'hydrogène. Les atomes d'oxygène forment une structure cubique centrée, mais la position des protons (hydrogène) reste désordonnée.
- Sa présence dans la nature a été détectée grâce aux inclusions dans les diamants : Sur Terre, la glace VII a été identifiée à l'état naturel sous forme d'inclusions piégées à l'intérieur de diamants super-profonds provenant du manteau terrestre (à plus de de profondeur). La pression extrême à l'intérieur des diamants permet de maintenir la glace VII à l'état solide.
Eddy Vleeschrager
* Une inclusion syngénétique est un minéral, une phase fluide ou un gaz qui s'est formé en même temps que la gemme hôte, dans les mêmes conditions thermodynamiques (pression, température et milieu chimique).
