В алмазе из Бразилии российские ученые обнаружили новый минерал из глубин Земли

Международная минералогическая ассоциация (IMA) официально признала новый минерал — бернвудит (bernwoodite) с химической формулой Ca₅TiAl₂Si₂O₁₄. Уникальное включение было обнаружено учеными Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН в алмазе из Бразилии. Находка дает исследователям еще одну возможность буквально заглянуть на сотни километров в глубину Земли.

Новый минерал был обнаружен в качестве микроскопического включения в природном алмазе из россыпи Рио Соррисо в районе Джуина, штат Мату-Гросу, Бразилия. Именно этот район давно представляет особый интерес для геологов: некоторые найденные здесь алмазы сформировались на значительно больших глубинах, чем большинство известных алмазов, и содержат минералы переходной зоны и более глубоких областей мантии.

Сам алмаз, в котором впоследствии обнаружили бернвудит, попал в руки исследователей еще в начале 2000-х годов. По словам одного из авторов открытия, члена-корреспондента РАН Феликса Каминского, небольшой камень массой около одного карата содержал множество мельчайших включений. Однако уровень исследовательского оборудования того времени не позволял определить их структуру с необходимой точностью. Позднее образец был направлен в Американский музей естественной истории в Нью-Йорке, где его исследовали с использованием современной аппаратуры совместно специалисты из России, США и Германии.

Задача оказалась непростой: размеры отдельных включений были субмикронными. Ученым необходимо было не просто определить их химический состав, но и установить кристаллическую структуру вещества. В результате выяснилось, что одно из включений представляет собой ранее неизвестный природный минерал.

Комиссия по новым минералам, номенклатуре и классификации Международной минералогической ассоциации утвердила бернвудит под номером IMA 2025-072. В официальном бюллетене IMA минерал описан как представитель супергруппы перовскита с моноклинной кристаллической структурой. Типовой образец хранится в коллекции Американского музея естественной истории в Нью-Йорке под номером AMNH#115649.

Минерал, родившийся на глубине в сотни километров

Особый интерес представляет не только сам факт открытия нового минерала, но и условия, в которых он способен образовываться.

Соединение с составом Ca₅TiAl₂Si₂O₁₄ ранее уже было получено искусственно в лабораторных экспериментах в виде кислородно-дефицитного перовскита. Для его образования требовалось давление от 13,5 до 23 ГПа. Такие значения соответствуют условиям, существующим приблизительно на глубинах 350–650 километров. Это дает основания связывать природное образование бернвудита с переходной зоной между верхней и нижней мантией Земли.

Дополнительным аргументом стало соседство нового минерала с брейитом CaSiO₃ — еще одним минералом, характерным для глубинных условий. Исследователи предполагают, что бернвудит мог сформироваться в локальных участках мантии, обогащенных кальцием, алюминием и титаном. При движении глубинного вещества вверх на определенных уровнях могли возникнуть условия, при которых одновременно образовывались бернвудит и брейит.

По оценке Феликса Каминского, условия образования нового минерала могли соответствовать давлению порядка 16 ГПа и глубине примерно 500 километров.

Алмаз как «капсула» из глубин Земли

Для ювелирной отрасли алмаз прежде всего является драгоценным камнем и сырьем для получения бриллианта. Для геологов некоторые алмазы представляют не меньшую ценность как естественные контейнеры, способные доставить на поверхность вещества из областей планеты, до которых человек физически добраться не может.

Минералы, устойчивые только при огромных давлениях глубоко внутри Земли, при подъеме к поверхности обычно меняют структуру или разрушаются. Попав внутрь формирующегося алмаза, микроскопическое включение оказывается своеобразно законсервированным. Благодаря этому исследователи получают образцы вещества, сформировавшегося на глубинах в сотни километров. Именно исследования включений в алмазах в свое время позволили подтвердить существование природного рингвудита из переходной зоны мантии.

Бернвудит теперь пополнил редкую группу известных минералов глубинной Земли, наряду с бриджманитом, дейвмаоитом, ферропериклазом, мэйджоритом и другими фазами, существующими в условиях огромных давлений и температур. Их изучение помогает ученым уточнять химический и минеральный состав внутренних оболочек нашей планеты и лучше понимать процессы, происходящие далеко под земной корой.

«Изучение этих редчайших минералов имеет очень большое значение для понимания внутреннего строения, состава и свойств глубинной Земли вплоть до земного ядра», — отмечает Феликс Каминский. По его словам, бернвудит стал уже вторым после эллинаита минералом из сублитосферных глубин, открытым при участии ученых ГЕОХИ РАН.

Таким образом, микроскопическое включение в алмазе оказалось научно не менее ценным, чем сам драгоценный камень: оно сохранило вещество, сформировавшееся в условиях, которые существуют в сотнях километров под поверхностью планеты, и добавило еще один элемент в формирующуюся картину минерального состава глубин Земли.