Diamanter på 2 milliarder års vækst viser et tektonisk skift i de tidlige jordens carboncykler

En undersøgelse af bittesmå mineralske 'indeslutninger' inden for diamanter fra Botswana har vist, at diamantkrystaller kan tage milliarder af år at vokse. En diamant viste sig at indeholde silikatmateriale, der blev dannet for 2,3 milliarder år siden i dens indre og en 250 millioner år gammel granatkrystal mod yderkanten, det største aldersinterval, der nogensinde er fundet i en enkelt prøve. Analyse af inklusionerne tyder også på, at den måde, hvorpå kulstof udveksles og afsættes mellem atmosfæren, biosfære, oceaner og geosfære kan have ændret sig markant i løbet af de sidste 2,5 milliarder år.

'Selvom en guldsmed ville betragte diamanter med masser af indeslutninger som fejlbehæftede, for en geolog er dette de mest værdifulde og spændende eksemplarer, sagde prof Gareth Davies, fra Vrije Universiteit (VU) Amsterdam, der var medforfatter til undersøgelsen. 'Vi kan bruge indeslutningerne til at datere forskellige dele af en individuel diamant, og det giver os mulighed for potentielt at se på, hvordan de processer, der dannede diamanter, kan have ændret sig over tid, og hvordan dette kan være relateret til den ændrede kulstofcyklus på Jorden. '

Seksten diamanter fra to miner i det nordøstlige Botswana blev analyseret i undersøgelsen:syv eksemplarer fra Orapa -minen og ni fra Letlhakane -minen. Et team på VU Amsterdam målte radioisotopen, nitrogen- og sporelementindhold i indeslutninger i diamanterne. Selvom mineerne er placeret kun 40 kilometer fra hinanden, diamanterne fra de to kilder havde betydelige forskelle i aldersintervallet og den kemiske sammensætning af inklusioner.

Orapa -diamanterne indeholdt materiale fra omkring 400 millioner og for mere end 1,4 milliarder år siden. Letlhakane-diamantindeslutningerne varierede fra mindre end 700 millioner og op til 2-2,5 milliarder år gamle. I alle tilfælde, holdet var i stand til at koble alder og sammensætning af materiale i inklusionerne til forskellige tektoniske begivenheder, der forekommer lokalt i jordskorpen, såsom en kollision mellem plader, kontinentale rifter eller magmatisme. Dette tyder på, at diamantdannelse udløses af varmesvingninger og magmavæskebevægelse forbundet med disse begivenheder.

Letlhakane -diamanterne gav også en sjælden mulighed for at se tilbage i tiden til den tidlige jord. De ældste inklusioner går tilbage til før Great Oxidation Event (GOE) for omkring 2,3 milliarder år siden, da ilt produceret af multicellulære cyanobakterier begyndte at fylde atmosfæren, radikalt ændre forvitrings- og sedimentdannelsesprocesser og dermed ændre stenens kemi.

'De ældste indeslutninger i diamanterne indeholder en højere andel af den lettere kulstofisotop. Da fotosyntese favoriserer den lettere isotop, kulstof 12, over det tungere kulstof 13, dette 'lys'-forholdsresultat tyder på, at organisk materiale fra biologiske kilder kan have været mere rigeligt i diamantdannende zoner tidligt i Jordens historie, end vi finder i dag, forklarede Suzette Timmerman, hovedforfatter på undersøgelsen. 'Højere temperaturer i Jordens indre inden GOE kan have påvirket den måde, kulstof blev frigivet i de diamantdannende områder under Jordens kontinentale plader og kan være tegn på en grundlæggende ændring i tektoniske processer. Imidlertid, vi arbejder i øjeblikket med et meget lille datasæt og har brug for yderligere undersøgelser for at fastslå, om dette er et globalt fænomen. '