Von Dagmar Röhrlich
Ein lupenreiner Diamant reißt zwar den Juwelier hin, aber der Geologe freut sich mehr über die weniger perfekten, die mit den mineralischen Einschlüssen. Denn die chemischen Eigenschaften dieser Einschlüsse aus fremdem Gesteinsmaterial erlauben Einblicke in die Entstehung der Diamanten. Sie sind uralt, zwischen einer und drei Milliarden Jahre. Jetzt ist es gelungen, für eine der kommerziell wichtigsten Schürfregionen in Südafrika die Informationen aus den Einschlüssen mit seismischen Analyse über den Aufbau des Geländes zu verbinden - und so die Geologie der Diamantenentstehung zu entschlüsseln. Diamanten findet man in "Kratonen", das sind die heute uralten Kernzonen, um die die Kontinente gewachsen sind. Steven Shirey vom Carnegie-Institut in Washington DC:
In der Kapvaal-Zimbabwe-Region liefert uns die seismische Struktur des Kratons erstmals die geologische Karte einer Ursprungsregion für Diamanten. Dieser Kraton ist in der Tiefe wie ein "Keil" mit dem Erdmantel verankert. Wenn wir in diese Karte das Wissen über die Chemie von Diamanten und ihr Alter einfügen, wird das Bild noch viel detaillierter. Wir konnten ein Modell errechnen, wie die Chemie der Diamanten und ihr Alter in die seismische Struktur passen.
Die seismischen Daten des Untergrunds und die Einschlüsse in 4000 südafrikanischen Diamanten zeigen: Dieser Kontinentalkeim, der sogenannte Kapvaal-Zimbabwe-Kraton, hat sich in den Tiefen der Erde in mehreren Etappen entwickelt - und die Entstehung der Diamanten ist dabei an ganz bestimmte Ereignisse gebunden. Shirey:
Das erste Ereignis liegt etwa 3,3 Milliarden Jahre zurück, als plötzlich dort, wo später der Kraton entstehen sollte, große Mengen an Mantelgesteinen geschmolzen sind und eine heiße Blase gebildet haben. Dabei ist eine erste, aber sehr seltene Generation von Diamanten entstanden.
Diese 3,3 Milliarden Jahre alten Diamanten erzählen, wie sich diese Gesteine durch das Schmelzen chemisch weiterentwickelt haben. Aus den mineralbeladenen Lösungen, die dabei freigesetzt wurden, wuchs die erste Generation der Diamanten. Die zweite entstand, als mehrere kontinentale Keimzonen zum heutigen Kraton verschmolzen. Shirey:
Eine zweite, weiter verbreitete Generation von Diamanten entstand vor 2,9 Milliarden Jahren. Die Einschlüsse verraten: Damit der Kapvaal-Zimbabwe-Kraton entstehen konnte, mussten mehrere Keimzonen kollidieren und verschmelzen. Dabei wurde Meereskruste ins Erdinnere gezogen und teilweise geschmolzen. Die Minerallösungen, die dabei freigesetzt wurden, sind die Quelle für die zweite Diamantengeneration vor 2,9 Milliarden Jahren.
Die dritte Generation entstand zwischen einer und zwei Milliarden Jahre vor heute. Die Diamantenchemie passt zu dem, was damals an der Unterseite des Kratons passiert ist. Seine Gesteine wurden erneut aufgeheizt, überarbeitet und verändert - und das lieferte die Minerallösungen für die jüngsten Diamanten. Aus ihren kombinierten seismischen und geochemischen Daten schließen die Forscher, dass Diamanten nicht kontinuierlich wachsen. Dieser Prozess ist an ganz bestimmte Episoden der Kontinententstehung gebunden, bei denen durch das Aufschmelzen von Gesteinen große Mengen an mineralbeladenen Lösungen freigesetzt werden. Aus ihnen kristallisieren die Diamanten. Die Einschlüsse in den Edelsteinen vermitteln also ein sehr genaues Bild darüber, wie ein Kontinent aus verschiedenen Keimzonen zusammenwächst und wie er sich dabei verändert.
Ein lupenreiner Diamant reißt zwar den Juwelier hin, aber der Geologe freut sich mehr über die weniger perfekten, die mit den mineralischen Einschlüssen. Denn die chemischen Eigenschaften dieser Einschlüsse aus fremdem Gesteinsmaterial erlauben Einblicke in die Entstehung der Diamanten. Sie sind uralt, zwischen einer und drei Milliarden Jahre. Jetzt ist es gelungen, für eine der kommerziell wichtigsten Schürfregionen in Südafrika die Informationen aus den Einschlüssen mit seismischen Analyse über den Aufbau des Geländes zu verbinden - und so die Geologie der Diamantenentstehung zu entschlüsseln. Diamanten findet man in "Kratonen", das sind die heute uralten Kernzonen, um die die Kontinente gewachsen sind. Steven Shirey vom Carnegie-Institut in Washington DC:
In der Kapvaal-Zimbabwe-Region liefert uns die seismische Struktur des Kratons erstmals die geologische Karte einer Ursprungsregion für Diamanten. Dieser Kraton ist in der Tiefe wie ein "Keil" mit dem Erdmantel verankert. Wenn wir in diese Karte das Wissen über die Chemie von Diamanten und ihr Alter einfügen, wird das Bild noch viel detaillierter. Wir konnten ein Modell errechnen, wie die Chemie der Diamanten und ihr Alter in die seismische Struktur passen.
Die seismischen Daten des Untergrunds und die Einschlüsse in 4000 südafrikanischen Diamanten zeigen: Dieser Kontinentalkeim, der sogenannte Kapvaal-Zimbabwe-Kraton, hat sich in den Tiefen der Erde in mehreren Etappen entwickelt - und die Entstehung der Diamanten ist dabei an ganz bestimmte Ereignisse gebunden. Shirey:
Das erste Ereignis liegt etwa 3,3 Milliarden Jahre zurück, als plötzlich dort, wo später der Kraton entstehen sollte, große Mengen an Mantelgesteinen geschmolzen sind und eine heiße Blase gebildet haben. Dabei ist eine erste, aber sehr seltene Generation von Diamanten entstanden.
Diese 3,3 Milliarden Jahre alten Diamanten erzählen, wie sich diese Gesteine durch das Schmelzen chemisch weiterentwickelt haben. Aus den mineralbeladenen Lösungen, die dabei freigesetzt wurden, wuchs die erste Generation der Diamanten. Die zweite entstand, als mehrere kontinentale Keimzonen zum heutigen Kraton verschmolzen. Shirey:
Eine zweite, weiter verbreitete Generation von Diamanten entstand vor 2,9 Milliarden Jahren. Die Einschlüsse verraten: Damit der Kapvaal-Zimbabwe-Kraton entstehen konnte, mussten mehrere Keimzonen kollidieren und verschmelzen. Dabei wurde Meereskruste ins Erdinnere gezogen und teilweise geschmolzen. Die Minerallösungen, die dabei freigesetzt wurden, sind die Quelle für die zweite Diamantengeneration vor 2,9 Milliarden Jahren.
Die dritte Generation entstand zwischen einer und zwei Milliarden Jahre vor heute. Die Diamantenchemie passt zu dem, was damals an der Unterseite des Kratons passiert ist. Seine Gesteine wurden erneut aufgeheizt, überarbeitet und verändert - und das lieferte die Minerallösungen für die jüngsten Diamanten. Aus ihren kombinierten seismischen und geochemischen Daten schließen die Forscher, dass Diamanten nicht kontinuierlich wachsen. Dieser Prozess ist an ganz bestimmte Episoden der Kontinententstehung gebunden, bei denen durch das Aufschmelzen von Gesteinen große Mengen an mineralbeladenen Lösungen freigesetzt werden. Aus ihnen kristallisieren die Diamanten. Die Einschlüsse in den Edelsteinen vermitteln also ein sehr genaues Bild darüber, wie ein Kontinent aus verschiedenen Keimzonen zusammenwächst und wie er sich dabei verändert.