En studie av små mineralinneslutningar i diamanter från Botswana har visat att det kan ta miljarder år att växa för diamantkristaller. En diamant visade sig innehålla silikatmaterial som bildades för 2,3 miljarder år sedan i dess inre och en 250 miljoner år gammal granatkristall mot dess yttre kant, det största åldersintervallet som någonsin upptäckts i ett enda exemplar. Analys av inneslutningarna tyder också på att sättet som kol utbyts och deponeras mellan atmosfären, biosfär, oceaner och geosfärer kan ha förändrats avsevärt under de senaste 2,5 miljarder åren.

"Även om en juvelerare skulle anse att diamanter med många inneslutningar är felaktiga, för en geolog är dessa de mest värdefulla och spännande exemplaren, sa professor Gareth Davies, vid Vrije Universiteit (VU) Amsterdam, som var medförfattare till studien. "Vi kan använda inneslutningarna för att datera olika delar av en enskild diamant, och det tillåter oss att potentiellt titta på hur processerna som bildade diamanter kan ha förändrats över tiden och hur detta kan vara relaterat till den förändrade kolcykeln på jorden.'

Sexton diamanter från två gruvor i nordöstra Botswana analyserades i studien:sju exemplar från Orapa-gruvan och nio från Letlhakane-gruvan. Ett team vid VU Amsterdam mätte radioisotopen, kväve och spårämnen i inneslutningar i diamanterna. Även om gruvorna ligger bara 40 kilometer från varandra, diamanterna från de två källorna hade signifikanta skillnader i åldersintervall och kemisk sammansättning av inneslutningar.

Orapa-diamanterna innehöll material från mellan cirka 400 miljoner och mer än 1,4 miljarder år sedan. Letlhakane-diamantinneslutningarna varierade från mindre än 700 miljoner och upp till 2-2,5 miljarder år gamla. I alla fall, teamet kunde koppla materialets ålder och sammansättning i inneslutningarna till distinkta tektoniska händelser som inträffade lokalt i jordskorpan, som en kollision mellan plattor, kontinental riftning eller magmatism. Detta tyder på att diamantbildning utlöses av värmefluktuationer och magmavätskerörelse i samband med dessa händelser.

Letlhakane-diamanterna gav också en sällsynt möjlighet att se tillbaka i tiden till den tidiga jorden. De äldsta inneslutningarna går tillbaka till före den stora oxidationshändelsen (GOE) för cirka 2,3 miljarder år sedan, när syre producerat av flercelliga cyanobakterier började fylla atmosfären, radikalt förändra vittrings- och sedimentbildningsprocesserna och därmed förändra stenarnas kemi.

"De äldsta inneslutningarna i diamanterna innehåller en högre andel av den lättare kolisotopen. Eftersom fotosyntes gynnar den lättare isotopen, kol 12, över det tyngre kolet 13, detta fynd av "ljus"-förhållandet tyder på att organiskt material från biologiska källor kan ha varit rikligare i diamantbildande zoner tidigt i jordens historia än vi finner idag, " förklarade Suzette Timmerman, huvudförfattare på studien. "Högre temperaturer i jordens inre före GOE kan ha påverkat hur kol släpptes ut i de diamantbildande områdena under jordens kontinentalplattor och kan vara bevis på en fundamental förändring i tektoniska processer. Dock, vi arbetar för närvarande med en mycket liten datamängd och behöver ytterligare studier för att fastställa om detta är ett globalt fenomen.'