Ein Diamant, der winzige Flüssigkeitspartikel aus den Tiefen der Erde einschließt (Yaakov Weiss) Diamanten sind mehr als nur schöne, begehrte Steine, sie bergen einen anderen Reichtum: Fragmente der tiefen Geschichte der Erde.
Aus Fehlern im nahezu perfekten Gitter des Minerals haben Wissenschaftler gerade herausgefunden, wie man lange verborgene Aufzeichnungen der Vergangenheit unseres Planeten extrahieren kann.
„Wir mögen die, die niemand sonst wirklich will“ sagte Der Geochemiker Yaakov Weiss von der Columbia University bezog sich dabei auf die Diamanten voller Verunreinigungen, die nicht so klar und glänzend aussehen wie die, die für Schmuck gewünscht werden.
In diesen faserigen, schmutzig aussehenden Edelsteinen liegen winzige Informationsdepots voller Botschaften aus den Tiefen der Erde . Die Kohlenstoffstruktur eines perfekten Diamanten enthält nicht genügend Radioisotope, um Forschern bei der Datierung zu helfen, aber die Mikroeinschlüsse in seinen Mängeln gefunden werden kann.
Diese Fehler können winzige Taschen bilden, in denen die Chemikalien eingeschlossen sein können, aus denen die Diamanten entstanden sind.
„Nachdem ein Diamant etwas eingefangen hat, bleibt dieses Material von diesem Moment bis Millionen von Jahren später in meinem Labor dasselbe.“ erklärt Weiss im Jahr 2015. „Wir können Diamanten als Zeitkapseln betrachten, als Boten von einem Ort, den wir sonst nicht sehen können.“
Manchmal enthalten diese Kapseln andere Feststoffe wie z seltsame Formen von Eis , normalerweise unzugängliche Mineralien aus den Eingeweiden unserer Welt oder sogar einer anderen Diamant . Diese eindeutigen Botschaften können schwer zu interpretieren sein, da sich die Einschlüsse möglicherweise zu unterschiedlichen Zeiten in der Diamantkapsel gebildet haben, in der sie jetzt ruhen.
Andere Hohlräume in der Struktur des Diamanten haben jedoch Flüssigkeiten eingefangen, die einst in den kontinentalen lithosphärischen Mantel eindrangen. Diese Erdschicht ist der oberste Teil der Erde Mantel (der zwischen der Erdkruste und dem äußeren Kern liegt), 150 bis 200 Kilometer (90 bis 120 Meilen) unter der Oberfläche, und dort werden Diamanten „geboren“.
(Tumeggy/Science Photo Library/Getty Images)
Hier, extrem Hitze und zerquetschender Druck vom gesamten darüber liegenden Gestein kann Kohlenstoffatome in die sauber geordnete Struktur eines Diamanten zwingen. Tatsächlich liefern die von oben eingesickerten Flüssigkeiten den Kohlenstoff, aus dem die Diamanten entstehen.
Eine neue Technik hat es den Forschern nun ermöglicht, die Flüssigkeiten in Diamanten, die im südlichen Afrika gefunden wurden, endlich zu datieren.
„Dies ist das erste Mal, dass wir zuverlässige Altersangaben für diese Flüssigkeiten erhalten können“, sagte Weiss.
Ein Diamant, der in der Studie verwendet wurde. (Yaakov Weiss)
Die Struktur eines Diamanten scheint zu verhindern, dass Helium austritt, was es Weiss und Kollegen ermöglicht, diese Gesteine zu altern, indem sie das Verhältnis zwischen radioaktiven Atomen in den Flüssigkeitseinschlüssen und Helium-4, einem Produkt des Atomzerfalls, messen.
Mit dieser neuen Methode identifizierte das Team drei verschiedene Perioden der Diamantenbildung in den unterirdischen Gesteinsmassen, die schließlich zusammengequetscht wurden, um den Mantel Afrikas zu bilden. Die diamantbildenden Flüssigkeiten veränderten sich im Laufe der Jahrhunderte und gingen von reich an Karbonat zu Silikon und schließlich zu Salzlösung über.
Die erste Phase der Diamantenbildung fand im Proterozoikum vor 2,6 bis 750 Millionen Jahren statt, als diese Gesteine zu großen Gebirgsketten zusammenstießen. Die Forscher vermuten, dass diese Kollisionen dazu führten, dass die karbonatreichen Flüssigkeiten tief in die Erde sanken, aber wie genau, ist noch unbekannt.
Die nächste Phase fiel auch mit einer Gebirgsbildungsperiode vor 540 bis 300 Millionen Jahren im Paläozoikum zusammen, in der Diamanten mit silikonreichen Einschlüssen entstanden. Zu diesem Zeitpunkt bildeten sich die Anfänge des zukünftigen afrikanischen Mantels.
Dann, vor 130 bis 85 Millionen Jahren, während der Kreidezeit, wurde die Flüssigkeit salzhaltig – was darauf hindeutet, dass diese Diamanten aus dem ehemaligen Meeresboden entstanden sind. Dieser wurde unter die nun entstandene Kontinentalmasse Afrikas gezogen Subduktion , wo eine Kontinentalplatte unter eine andere gedrückt wird, wo sie zusammentreffen.
Die Steine wurden dann alle durch tiefgreifende vulkanische Aktivitäten, wie z. B. die, näher an die Erdoberfläche getragen Kimberlite Eruptionen vor 85 Millionen Jahren, wo Bergleute sie kürzlich fanden.
„Das südliche Afrika ist einer der am besten erforschten Orte der Welt, aber wir waren nur sehr selten in der Lage, über die indirekten Hinweise hinaus zu sehen, was dort in der Vergangenheit passiert ist.“ sagte Die Geochemikerin Cornelia Class von der Columbia University erklärt, dass diese winzigen Flüssigkeitstropfen eine seltene Möglichkeit sind, Ereignisse tief im Erdinneren mit denen an der Oberfläche zu verbinden.
Es ist erwähnenswert, dass heute Millionen von Arbeitnehmern auf den Diamantenabbau als Einkommensquelle angewiesen sind, aber auch auf die Bedingungen, unter denen sie arbeiten kann brutal sein und Menschenhandel und Kinderarbeit umfassen . Die Minen haben auch Böden und Wasserwege verschmutzt, auf die ganze Gemeinden angewiesen sind.
Das Unternehmen, von dem die Diamanten in dieser Studie bezogen wurden, ist oft De Beers, einer der beiden größten Diamantenproduzenten der Welt gibt nicht bekannt, um welche Minen es sich handelt einzelne Diamanten stammen aus.
Während Diamanten also eindeutig viel über unsere geologische Geschichte verraten können, kann ihre Gewinnung auf der Erde auch einen unglaublich hohen Preis haben.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Naturkommunikation .