Octaedral diamant av P-typ från Venetia med granatmineralinneslutning. Kredit:Michael Gress
Diamanter kan vara 'för evigt, ' men några kan ha bildats mer nyligen än geologer trodde. En studie av 26 diamanter, bildas under extrema smältförhållanden i jordens mantel, hittade två populationer, varav en har geologiskt "unga" åldrar. Resultaten visar att vissa vulkaniska händelser på jorden fortfarande kan skapa överhettade förhållanden som man tidigare trodde bara hade existerat tidigt i planetens historia innan den svalnade. Fynden kan få konsekvenser för diamantprospektering.
Diamanter kan kategoriseras efter deras inneslutningar:mineraler fångade i kolkristallstrukturen som ger ledtrådar om förhållandena och de stenar där de bildades. De studerade diamanterna innehåller harzburgitiska inneslutningar, en typ av peridotit - den vanligaste bergarten i jordens mantel - som har upplevt extrema temperaturer och genomgått mycket stora mängder smältning.
Studien ledd av forskare vid Vrije Universiteit (VU) Amsterdam använde radioisotopanalys för att datera små inneslutningar fångade i diamanter från Venetiagruvan i Sydafrika. Resultaten visade att diamanterna hade bildats i minst två separata händelser. Nio av diamanterna hade en ålder på cirka 3 miljarder år, och kunde kopplas till vulkanism orsakad av upplösningen av en gammal kontinent som ledde till storskalig smältning. Dock, förvånande, tio diamanter daterades till drygt en miljard år gamla, korrelerar med en gigantisk vulkanisk händelse vid Umkondo i södra Zimbabwe, 1,1 miljarder år sedan.
"Konventionellt tänkande har varit att nivån av smältning som behövs för att skapa dessa diamanter bara kunde ske tidigt i jordens historia när det var mycket varmare. Vi visar att så inte är fallet och att vissa harzburgitiska diamanter är mycket yngre än antagit. Vi föreslår att vår yngre uppsättning diamanter bildades i en speciell miljö där en stor plym från den djupa manteln höjdes mot ytan och genomgick omfattande smältning när trycket minskade, sa Janne Koornneef, som ledde studien, publiceras idag i Naturkommunikation .
Katodluminiscensbild (CL) av en polerad diamantplatta som avslöjar diamantens tillväxthistoria och visar lokaliteten för mineralinneslutningar som ska dateras. Kredit:Michael Gress
Gareth Davies, medförfattare till studien, kommenterade, "Detta är en fascinerande inblick i planeten jordens inre funktion. Medan unga diamanter bildas i andra typer av stenar och förhållanden i manteln, det är mycket oväntat att hitta harzburgitiska diamanter kopplade till relativt ny geologisk aktivitet. Eftersom harzburgitiska bergarter är viktiga markörer för diamantprospektering, fynden kan få konsekvenser för de geologiska miljöer där vi letar efter nya diamantgruvor."
Analysen av diamanterna vid VU Amsterdam finansierades av Europlanet 2020 Research Infrastructure och forskningen finansierades av European Research Council. De Beers Group of Companies donerade diamanterna som användes i denna studie.
Katodluminiscensbild (CL) av en polerad diamantplatta som avslöjar diamantens tillväxthistoria och visar lokaliteten för mineralinneslutningar som ska dateras. Kredit:Michael Gress
Elektronmikrosondbilder av inneslutningar. (en, c) visa diamantpålagd kuboktaedrisk morfologi. Ytan på V471 (b) har trigonala egenskaper som fastställer att inneslutningen och värddiamanten bildades samtidigt. Den övre ytan på V405 (d) registrerar stegade drag och sidoytorna visar välutvecklade tillväxtlinjer som överensstämmer med samtidig tillväxt med värddiamanten. Kredit:Koornneef et al
Förenklad geologisk karta och tecknade tvärsnitt. (a), (b), och (c) visa det antagna sambandet mellan magmatiska bergarter i regionen som är resultatet av storskaliga tektonomagmatiska händelser, och diamanttillväxthändelserna som noterats av granatets inneslutningar i diamanter från Venetia (röd stjärna). Streckade svarta linjer i (a) är internationella gränser. (b) visar bildningen av diamanter daterade 1,1 miljarder år genom aktiv uppströmning av en plym av det heta, djup mantel. (c) visar bildandet av diamanterna för cirka 3 miljarder år sedan genom passiv uppströmning i samband med kontinental sprickning. (b) och (c) är inte i skala. Konturer av Umkondo utklipp efter Hansen et al. Kredit:Koornneef et al