En ny studie ledd av geologer vid University of Alberta kastar ljus över en grundläggande mekanism för hur jordens kontinentalplattor läker, med konsekvenser för diamantprospektering och lokalisering av ekonomiskt viktiga mineraler.

"Kratoner är de äldsta stabila kontinentala landmassorna på jorden, och är allmänt kända som förvar för diamanter och metaller av ekonomisk betydelse, sa Jingao Liu, huvudförfattare och gästforskare vid institutionen för jord- och atmosfärsvetenskap. "Störningar av litosfären under dessa kratoner kan vara nyckeln till att hysa mineralfyndigheter i världsklass, speciellt diamanter och ädelmetaller som platina."

Kratoner har överlevt miljarder år av att ha släpats runt jorden av tektoniska plattrörelser, genomgår en komplex geologisk livscykel av gallring och läkning. Detta är den första studien som ger bevis på mekanismen som läker litosfären under kratonger och skapar lämpliga förhållanden för bildning av värdefulla mineraler, Liu förklarade.

"Vi hittade direkta bevis för att den djupa mantelroten där har ersatts för ungefär 1,3 miljarder år sedan, sa Liu, en gästprofessor från China University of Geosciences (Peking), som avslutade forskningen med samarbetspartnern Graham Pearson, Canada Excellence Research ordförande pristagare och Henry Marshall Tory ordförande vid Institutionen för geovetenskaper och atmosfäriska vetenskaper.

"Denna ersättning av en äldre djup kontinental rot sammanfaller med uppkomsten av ett gigantiskt utflöde av basaltisk magma i denna region - känd som Mackenzie Large Igneous Event, en av de största i jordens historia, ", sade Pearson. "Denna händelse producerade nyckelmål för nickel- och platinametallmineralisering i Kanadas Arktis, och vi börjar först nu förstå dess betydelse för både diamantförstörelse och bildning - den förra genom att avlägsna den gamla roten och den senare genom att skapa en ny tjock litosfärisk rot."

För att bättre förstå denna process, forskare undersökte prover som utbröt från diamantbärande kimberlit i kanadensiska Arktis, öster om Kugluktuk i Nunavut. Använda simuleringar baserade på fältfynd, teamet visade att rester av denna geologiska smältprocess återavsattes i manteln, återförtjockning av litosfären och visar de första fasta bevisen på mekanismen bakom läkningen av en kontinental rot.

"Utöver att öka vår förståelse för mekanismen bakom omkratonisering, dessa fynd har också ekonomisk betydelse, " förklarade Liu. "Vi kan kartlägga området för den påverkade mantelroten som kan vara värd för mineralfyndigheter kopplade till denna händelse – inklusive områden där diamanter kan finnas."

Forskningen fick stöd genom programmet Geomapping for Energy and Minerals av Geological Survey of Canada (GSC).

"Dessa program är till stor hjälp för både akademiker och industri, ", sa Liu. "Detta arbete krävde att vi samlade ett mycket vetenskapligt mångsidigt team av forskare som inkluderade experter inom geokemi, geofysik och numerisk geodynamisk modellering."

Förutom finansiering, GSC gav också forskningsstöd, inklusive arbete av medförfattare och seismolog Andrew Schaeffer.

"Att visa att det vi en gång trodde var uråldriga och oförändrade kratoner i själva verket är väsentligt omarbetade är en stor upptäckt. Detta innebär att det finns potential för många andra sådana kratoniska regioner att ha ändrats på liknande sätt, givet de rätta omständigheterna, sade Schaeffer. Dessutom, studier som denna är kritiskt viktiga eftersom de kombinerar flera aspekter av geovetenskaper för att göra en mycket mer robust tolkning."

Forskningen är en del av ett stort samarbetsprogram mellan U of A och China University of Geosciences (Peking).

"Detta samarbete tjänar till att utforska ursprunget och utvecklingen av de djupa rötterna till kontinenter och deras implikationer för att skapa de mineralfyndigheter som mänskligheten kräver, " sa Liu. "Vårt mål är att fortsätta att bättre förstå hur dessa omkratoniseringshändelser koncentrerar ädelmetaller i jordskorpan, och var man kan leta efter nya diamantfyndigheter."

Studien, "Plymdriven omkratonisering av djup kontinental litosfärisk mantel, " publicerades i Natur .