Eine einzigartige Kombination von Mineralien, die in einem „supertiefen“ Diamanten eingeschlossen sind, der Hunderte von Kilometern unter der Erdoberfläche entstanden ist, wirft ein neues Licht auf die Plattentektonik, die geologischen Prozesse, die Berge, Ozeane und Kontinente entstehen lassen.
Einer der im Diamanten gefundenen Einschlüsse war ein sehr reines Beispiel des Minerals Olivin, von dem eine Sorte besser als Edelstein-Peridot bekannt ist. Der meiste Olivin, der auf der Erde gefunden wird, enthält etwas Eisen, so dass die Reinheit dieses Olivins für die einzigartigen Bedingungen spricht, unter denen er gebildet wurde, so eine internationale Studie, die letzte Woche in veröffentlicht wurde Natur.
Die Reinheit des Olivins sowie einiger anderer Mineralien, die in diesem Diamanten eingeschlossen waren, weisen auf einen viel tieferen Ursprung hin als für einen Diamanten üblich, zwischen der sogenannten Übergangszone und der unteren Mantelzone – 420 Kilometer bis 660 Kilometer unter der Erdoberfläche . Es zeigt auch, dass die Umgebung zwischen diesen Zonen einen extrem variablen Sauerstoffgehalt hat.
„Um diese extreme Komposition zu machen [of olivine] und die gesamte Mineralienansammlung, die wir haben, die einzige Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, eine sehr tief subduzierte ozeanische Platte oder Platte zu haben, die in den Mantel reicht, sodass Sie im Wesentlichen Material von der Erdoberfläche in den Mantel drücken Tiefen der Erde“, sagt Co-Autor der Studie Graham Pearson, Professor am Department of Earth and Atmospheric Sciences und Direktor der Diamond Exploration and Research Training School.
„Wenn man das tut, erhält man riesige Gradienten in der Sauerstoffaktivität, und diese großen Gradienten sind sehr förderlich für extreme Variationen in der Zusammensetzung von Mineralien“, fügt er hinzu.
Eine entscheidende Quelle für neues Wissen
Ein Verständnis dieser Sauerstoffgradienten hilft zu erklären, wie die Plattentektonik flüchtige Elemente zurück in den Mantel bringt, und kann auch Hinweise darauf geben, wie supertiefe Diamanten entstehen – Erkenntnisse, die laut Pearson auf keine andere Weise gewonnen werden können.
„Sie können in seismischen Bildern ozeanische Platten sehen, die in die Erde hinabsteigen, aber Sie haben keine Vorstellung von den detaillierten Strukturen, die sie entwickeln, oder von den Mechanismen und der Chemie, die in diesen Platten ablaufen“, sagt er. „Diese Diamanten liefern eine einzigartige Spur dieser detaillierten chemischen Entwicklung, während die Platte nach unten geht.
„Es ist erstaunlich, das Knicken dieser riesigen ozeanischen Platten zu dokumentieren, wenn sie in die Eingeweide der Erde hinabsteigen, indem Mineralien untersucht werden, die eine Größe von mehreren zehn Mikrometern haben und in Diamanten eingeschlossen sind.“
Wenn wir mehr Einblick in die Bewegung dieser Platten in den Mantel gewinnen, die als Subduktion bezeichnet wird, können wir die Plattentektonik besser verstehen, erklärt Pearson.
„Die Subduktion treibt die gesamte Plattentektonik an. Wenn Sie die Details der Subduktion nicht verstehen, schränkt das Ihr Verständnis der Funktionsweise der Plattentektonik ein.“
Die Plattentektonik ist für die Entstehung von Bergen, Ozeanen und Kontinenten verantwortlich und hat sogar Einfluss auf das Klima der Erde. Ein besseres Verständnis der Plattentektonik könnte uns auch helfen, Naturereignisse wie Erdbeben und Vulkanausbrüche besser zu verstehen, bemerkt Pearson.
Diamanten sind der beste Freund eines Wissenschaftlers
Supertiefe Diamanten, die aus Tiefen von mehr als 300 Kilometern unter der Erdoberfläche stammen, sind eine Fundgrube für wissenschaftliche Informationen, da Diamanten auf einzigartige Weise Informationen darüber bewahren können, wo sie entstanden sind, einschließlich vieler physikalischer und chemischer Prozesse, die während ihrer Entstehung stattgefunden haben Formation.
Die meisten anderen Mineralien verlieren einen Großteil dieser Informationen, wenn sie die Erdoberfläche erreichen, aber wie Pearson erklärt, wirken Diamanten fast wie Zeitkapseln.
„Es gibt viele Dinge an der Erdoberfläche, die nur durch Prozesse in großer Tiefe erklärt werden können“, sagt Pearson.
„Wenn Sie Dinge erklären wollen, die Sie an der Oberfläche sehen – ob es sich um wirtschaftliche Mineralisierung, Oberflächenanhebung oder Senkungsphänomene im Zusammenhang mit ölhaltigen Becken handelt – müssen Sie die Struktur, Mechanik und Eigenschaften der tiefen Erde verstehen. Diamond ist einzigartig in der Lage um dieses Verständnis zu stärken.“
Mehr Informationen:
Fabrizio Nestola et al, Extreme Redox-Variationen in einem supertiefen Diamanten aus einer subduzierten Platte, Natur (2023). DOI: 10.1038/s41586-022-05392-8