En QUT -geolog har publicerat en ny teori om jordens termiska utveckling för miljarder år sedan som förklarar varför diamanter har bildats som ädelstenar snarare än bara klumpar av vanlig grafit.

I studien, publicerad i tidningen Kemisk geologi , forskarna tittade på magnesiumoxidhalterna i tusentals vulkaniska bergarter, som är minst 2,5 miljarder år gammal, som hade samlats in från hela världen.

Professor Balz Kamber, från QUT:s jord, Miljö- och biologiska vetenskapsskolan, författade studien tillsammans med professor Emma Tomlinson, från Institutionen för geologi vid Trinity College Dublin. Forskningen utmanar en gemensam teori om jordens utveckling och ger en förklaring till varför jordens mantel var tillräckligt cool för att producera diamanter i den arkaiska eran för mellan 4 miljarder och 2,5 miljarder år sedan.

Professor Kamber sa att analysen av magnesiumoxidhalterna i bergprover från den arkaiska eran strider mot den konventionella tron ​​att jordens mantel var mycket hetare än den är i dag.

"Vi vet med säkerhet att jorden producerade mycket mer värme då-tre till två och en halv gånger, Sa professor Kamber.

Den rådande teorin bland petrologer som studerar ursprunget, bergens struktur och sammansättning, är att jordens hela mantel var betydligt varmare fram till för 2,5 miljarder år sedan.

Men professor Kambers analys är att den rådande teorin bara är hälften rätt. Han sa att medan den nedre manteln var betydligt varmare, den övre manteln som är området ner till 670 km var inte hetare än den är i dag.

"Det är den övre manteln som spelar roll eftersom de vulkaniska stenarna som vi observerar, de kommer från den övre manteln, Sa professor Kamber.

För att förklara teorin, Professor Kamber använder analogin om att någon försöker värma sitt sovrum på vintern genom att skruva upp värmaren men inte lyckas stänga fönstren.

"Du kan producera så mycket värme som du vill men det blir inte varmare, " han sa.

"Så det vi faktiskt är intresserade av är inte hur mycket värme vi producerar, men hur varmt det var i jordens inre.

"Antagandet har varit:mer värme, därför var det varmare. Men det vi visar är:mer värme men inte varmare.

"Jorden producerade mer värme men blev också av med den, öppna fler fönster så att säga. "

Teorin kommer från bevisen lagrade i de gamla stenarna på deras nivå av magnesiumoxid. Professor Kamber sa att magnesiumoxidhalterna i de allra flesta stenprover från det datumet liknar moderna lavor, vilket indikerade att temperaturerna var liknande.

"Experimentister kan återskapa de förhållanden som leder till att manteln smälter, Sa professor Kamber.

"Och dessa experiment informerar oss utan tvekan om att ju varmare manteln den smälter vid, desto mer magnesium i smältan.

"Vårt antagande var att vi skulle hitta mer magnesium i de äldre stenarna jämfört med idag.

"Det finns stenar som har mer magnesium men de kommer inte från den övre manteln."

Den svala övre mantelteorin hjälper till att förklara bildandet av diamanter, varav de flesta bildades under denna tidsperiod och skulle ha förvandlats till klumpar av grafit om den övre manteln var för varm.

Professor Kambers papper som beskriver hur bevis på att den övre manteln var relativt sval sedan har stötts av en studie som av en slump publicerades några dagar senare i tidskriften AGU100 av ett tyskt team, Amerikanska och brittiska geologer som framförde en liknande teori.

Förståelsen att den övre manteln för 2,5 miljarder år sedan var mycket svalare än man tidigare trodde svarar också på ett annat långvarigt tvistområde som har splittrat geologer rörande förflyttning av tektoniska plattor.

Om den övre manteln hade varit mycket varmare för 2,5 miljoner år sedan, då hade de oceaniska plattorna varit tjockare och svårare att röra sig under varandra.

Det nya beviset på en svalare övre mantel, som skulle ha strängt heta stenar från den nedre manteln uppåt mot ytan för att släppa ut värmen, förklarar hur plattorna som rider ovanpå detta skulle ha rört sig snabbt och kolliderat med varandra.

Professor Kamber sa att förstå jordens termiska utveckling var avgörande för att förstå de många aspekterna av vår planet, som utvecklingen av atmosfären, markens framväxt, och livets utveckling.

"En geolog ser det nuvarande tillståndet som en ackumulerad historia på mer än 4 miljarder år, Sa professor Kamber.

"Vi kan inte förstå nuet fullt ut om vi inte förstår denna resa."