Diamanter viser dybden af ​​Jordens kulstofkredsløb

Diamanter er enestående værktøjer til at undersøge planetens kulstofkredsløb og kappeprocesser på grund af deres exceptionelle evne til at bære stabil isotopinformation og sammensætning af sporstoffer. Mantelxenolitter fra det berømte Orapa-kimberlitrør i Botswana, som menes at komme fra dybder på omkring 150 km, tilbød nogle af de tidligste oplysninger om diamant-hostede kulstofisotoper. De stabile kulstofisotopværdier for disse diamanter (δ13C-værdier) varierede fra 0 til omkring -5,5 promille, hvilket indikerer en betydelig mængde kulstof fra både overflademiljøet og jordskorpeaflejringer. Imidlertid er kun et lille antal diamanter med et bredere isotopspektrum blevet undersøgt, hvilket efterlader naturen og hele spektret af kulstofisotopheterogenitet i Jordens kappe ukendt.

For bedre at forstå oprindelsen og cirkulationen af ​​kappekulstof har nyere undersøgelser undersøgt kulstofisotopsammensætningen af ​​diamanter fra flere områder rundt om i verden, herunder Letlhakane- og Orapa-kimberlitfelterne i Botswana, Finsch-minen i Sydafrika og Argyle lamproite-mark i det vestlige Australien. Disse undersøgelser opdagede en meget bredere variation af δ13C-værdier, fra -18,5 til +2,5 promille sammenlignet med tidligere undersøgelser. Diamanter med meget ugunstige kulstofisotopværdier blev også fundet i dette bredere område, hvilket peger på et betydeligt reservoir af dybt begravede sedimenter eller genbrugt skorpemateriale i jordens kappe, som endnu ikke er inkluderet i det generelle kulstofkredsløb. Derudover indebar eksistensen af ​​en sådan isotop-heterogenitet på tværs af forskellige diamantplaceringer eksistensen af ​​kemisk og fysisk adskilte dele i jordens kappe.

Ud over kulstofisotoper kan diamanter give vital information om dybden af ​​kappesmeltning og oprindelsen af ​​de magmaer, der bragte diamanterne til overfladen. Koncentrationerne af bestemte sporstoffer, såsom nitrogen, svovl og jern, inde i diamanter ændres som en funktion af tryk, temperatur og flygtig sammensætning, hvorunder de dannes. Disse sporstoffer tillader skabelsen af ​​vækstzoner i diamanter, der svarer til forskellige faser i udviklingen af ​​kimberlitisk magma og dens opstigning. For eksempel er et vigtigt resultat fra sporstofforskning, at diamanter med forskellige farver, såsom farveløse og brune diamanter, kan udvikle sig fra den samme startmagma, men under forskellige P-T-forhold og flygtige komponenter, hvilket yderligere belyser forviklingen af ​​den diamantdannende behandle.

Et andet væsentligt fremskridt i studiet af diamanter for at forstå Jordens kulstofkredsløb er opdagelsen af ​​ultradybe diamanter. Disse diamanter viser ekstraordinært høje δ13C-værdier på op til +5,5 promille, hvilket indikerer, at deres kulstofkilde er væsentligt forskellig fra konventionelle kulstofreservoirer. Tilstedeværelsen af ​​superdybe diamanter antyder den potentielle eksistens af ekstremt gamle kulstofreservoirer i Jordens nedre kappe, som kan omfatte rester af subducerede sedimenter og/eller oprindeligt kappemateriale.

Sammenfattende giver diamanter vital indsigt i Jordens kulstofkredsløb, kappeprocesser og diamantdannende omstændigheder på grund af deres exceptionelle evne til at opretholde stabil isotopinformation og sporelementsammensætning. Forskning i diamanter har resulteret i erkendelsen af, at jordens kulstofkredsløb er mere kompleks end tidligere antaget, og at der er betydelige, uidentificerede kulstofreservoirer i jordens kappe, som er afgørende for at forstå de dynamiske processer, der former vores planet.