Wir haben herausgefunden, wie Diamanten an die Oberfläche gelangen, und das könnte uns Aufschluss darüber geben, wo sie zu finden sind

„Ein Diamant ist für die Ewigkeit.“ Dieser ikonische Slogan, geprägt für a äußerst erfolgreiche Werbekampagne in den 1940er Jahrenverkaufte die Edelsteine ​​als Symbol für ewige Hingabe und Einheit.

Aber unsere neue Forschung, durchgeführt von Forschern in verschiedenen Ländern und veröffentlicht in Naturedeutet darauf hin, dass Diamanten auch ein Zeichen für das Aufbrechen der tektonischen Platten der Erde sein könnten. Es kann sogar Hinweise darauf geben, wo man am besten nach ihnen suchen kann.

Diamanten sind die härteste natürlich vorkommende SteineFür ihre Bildung sind hohe Drücke und Temperaturen erforderlich. Diese Bedingungen werden nur tief im Inneren der Erde erreicht. Wie gelangen sie also aus dem Erdinneren an die Oberfläche?

Diamanten werden in geschmolzenen Gesteinen, sogenannten Magmen, transportiert Kimberlite. Bisher wussten wir nicht, welcher Prozess dazu führte, dass Kimberlite plötzlich durch die Erdkruste schossen, nachdem sie Millionen oder sogar Milliarden Jahre unter den Kontinenten verborgen verbracht hatten.

Superkontinent-Zyklen

Die meisten Geologen sind sich einig, dass es zu explosiven Ausbrüchen kommt Diamanten passieren synchron mit dem Superkontinent-Zyklus: ein wiederkehrendes Muster der Landmassenbildung und -fragmentierung, das Milliarden von Jahren der Erdgeschichte bestimmt hat.

Die genauen Mechanismen, die dieser Beziehung zugrunde liegen, sind jedoch umstritten. Es haben sich zwei Haupttheorien herauskristallisiert.

Man vermutet, dass es sich um Kimberlit-Magmen handelt die „Wunden“ ausnutzen entstehen, wenn die Erdkruste gedehnt wird oder wenn die festen Gesteinsplatten, die die Erde bedecken – sogenannte tektonische Platten – auseinanderbrechen. Die andere Theorie Dabei handelt es sich um Mantelfahnenkolossale Aufwallungen geschmolzenen Gesteins aus der Kern-Mantel-Grenze, die sich etwa 2.900 km unter der Erdoberfläche befinden.

Beide Ideen sind jedoch nicht ohne Probleme. Erstens der Hauptteil der tektonischen Platte, bekannt als Lithosphäre, ist unglaublich stark und stabil. Dies erschwert das Eindringen von Brüchen und ermöglicht das Durchströmen von Magmen.

Darüber hinaus weisen viele Kimberlite nicht die chemischen „Geschmacksstoffe“ auf, die wir in Gesteinen aus Mantelplumes erwarten würden.

Im Gegensatz dazu geht man davon aus, dass bei der Bildung von Kimberlit das Schmelzen des Mantelgesteins äußerst gering ist, oft weniger als 1 %. Es ist also ein anderer Mechanismus erforderlich. Unsere Studie bietet eine mögliche Lösung für dieses seit langem bestehende Rätsel.

Wir haben statistische Analysen einschließlich maschinellem Lernen – einer Anwendung künstlicher Intelligenz (KI) – eingesetzt, um den Zusammenhang zwischen dem Aufbrechen des Kontinents und dem Kimberlitvulkanismus forensisch zu untersuchen. Die Ergebnisse unserer globalen Studie zeigten, dass die Ausbrüche der meisten Kimberlitvulkane 20 bis 30 Millionen Jahre nach dem tektonischen Auseinanderbrechen der Kontinente der Erde stattfanden.

Darüber hinaus bestätigte unsere regionale Studie, die auf die drei Kontinente abzielte, auf denen die meisten Kimberlite vorkommen – Afrika, Südamerika und Nordamerika – diesen Befund. Es fügte auch einen wichtigen Hinweis hinzu: Kimberlit-Eruptionen neigen dazu, im Laufe der Zeit mit einer auf allen Kontinenten gleichmäßigen Geschwindigkeit von den Kontinentalrändern ins Landesinnere zu wandern.

Dies wirft die Frage auf: Welcher geologische Prozess könnte diese Muster erklären? Um diese Frage zu beantworten, haben wir mehrere Computermodelle eingesetzt, um das komplexe Verhalten von Kontinenten zu erfassen, wenn sie neben den Konvektionsbewegungen im darunter liegenden Mantel eine Dehnung erfahren.

Domino-Effekt

Wir schlagen vor, dass ein Dominoeffekt erklären kann, wie das Aufbrechen der Kontinente schließlich zur Bildung von Kimberlit-Magma führt. Während rissigwird ein kleiner Bereich der kontinentalen Wurzel – Gebiete mit dickem Gestein unter einigen Kontinenten – zerstört und sinkt in den darunter liegenden Mantel.

Hier kommt es zum Absinken von kälterem Material und zum Aufsteigen von heißem Mantel, was einen Prozess namens „ kantengetriebene Konvektion. Unsere Modelle zeigen, dass diese Konvektion eine Kette ähnlicher Strömungsmuster auslöst, die unter dem nahegelegenen Kontinent wandern.

Unsere Modelle zeigen, dass diese störenden Strömungen, während sie entlang der Kontinentalwurzel streichen, eine beträchtliche Menge Gestein mit einer Dicke von mehreren Dutzend Kilometern von der Basis der Kontinentalplatte abtragen.

Verschiedene andere Ergebnisse unserer Computermodelle zeigen dann, dass dieser Prozess die notwendigen Zutaten in den richtigen Mengen zusammenbringen kann, um gerade genug Schmelzen auszulösen, um gasreiche Kimberlite zu erzeugen. Sobald das Magma entstanden ist und durch Kohlendioxid und Wasser einen großen Auftrieb erhält, kann es schnell an die Oberfläche aufsteigen und seine kostbare Ladung transportieren.

Suche nach neuen Diamantenvorkommen

Dieses Modell widerspricht nicht der räumlichen Assoziation zwischen Kimberliten und Mantelplumes. Im Gegenteil, das Aufbrechen tektonischer Platten kann auf die durch Plumes verursachte Erwärmung, Ausdünnung und Schwächung der Platte zurückzuführen sein oder auch nicht.

Unsere Forschung zeigt jedoch deutlich, dass die räumlichen, zeitlichen und chemischen Muster, die in den meisten Kimberlit-reichen Regionen beobachtet werden, allein durch das Vorhandensein von Plumes nicht ausreichend erklärt werden können.

Die Prozesse, die die Ausbrüche auslösen, die Diamanten an die Oberfläche bringen, scheinen höchst systematisch zu sein. Sie beginnen an den Rändern der Kontinente und wandern mit relativ gleichmäßiger Geschwindigkeit ins Landesinnere.

Diese Informationen könnten verwendet werden, um die möglichen Orte und Zeitpunkte früherer Vulkanausbrüche im Zusammenhang mit diesem Prozess zu identifizieren und Erkenntnisse zu liefern, die die Entdeckung von Diamantenvorkommen und anderen seltenen Elementen ermöglichen könnten, die für die grüne Energiewende benötigt werden.

Wenn wir nach neuen Vorkommen suchen, sollten wir bedenken, dass es derzeit Kampagnengruppen gibt, die versuchen, die vorhandenen Diamanten von den Weltmärkten zu verbannen zur Finanzierung von Kriegen verwendet (Konfliktdiamanten) oder solche, die aus Minen mit schlechten Arbeitsbedingungen stammen.

Diamanten mögen für die Ewigkeit bestehen oder auch nicht, aber unsere Arbeit zeigt, dass in der Geschichte unseres Planeten über lange Zeiträume hinweg immer wieder neue Diamanten entstanden sind.

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