Diamanter afslører, hvordan kontinenter stabiliseres, nøglen til Jordens beboelighed

Jordens kontinenters levetid i lyset af destruktiv tektonisk aktivitet er en væsentlig geologisk baggrund for livets fremkomst på vores planet. Denne stabilitet afhænger af den underliggende kappe, der er knyttet til landmasserne. Ny forskning af en gruppe geoforskere fra Carnegie, Gemological Institute of America, og University of Alberta demonstrerer, at diamanter kan bruges til at afsløre, hvordan en flydende del af kappen under nogle af kontinenterne blev tyk nok til at give langsigtet stabilitet.

"Vi har fundet en måde at bruge spor af svovl fra gamle vulkaner, der trængte ind i kappen og til sidst ind i diamanter for at bevise en bestemt proces med kontinentopbygning, "forklarede Karen Smit fra Gemological Institute of America, hovedforfatter på gruppens papir, som vises i denne uge i Videnskab . "Vores teknik viser, at den geologiske aktivitet, der dannede det vestafrikanske kontinent, skyldtes pladetektonisk bevægelse af havskorpen, der sank ned i kappen."

Diamanter kan blive elsket af smykkesamlere, men de er virkelig en geologs bedste ven. Fordi de stammer dybt inde i Jorden, små mineralkorn fanget inde i en diamant, ofte betragtet som uønsket i perlehandlen, kan afsløre detaljer om de betingelser, den dannede under.

"På denne måde, diamanter fungerer som mineralogiske udsendinge fra jordens dybder, "forklarede Carnegie-medforfatter Steve Shirey.

Cirka 150 til 200 kilometer, 93 til 124 miles, under overfladen, geologiske formationer kaldet kappe køl fungerer som stabilisatorer for den kontinentale skorpe. Materialet, der indeholder dem, skal tykne, stabilisere, og afkøles under kontinentet for at danne en stærk, flydende, køl, der er grundlæggende for at bevare overfladelandmassen mod de ubarmhjertige destruktive kræfter ved Jordens tektoniske aktivitet. Men hvordan dette opnås har været et spørgsmål om debat i det videnskabelige samfund.

"At løse dette mysterium er nøglen til at forstå, hvordan kontinenterne opstod i deres nuværende inkarnationer, og hvordan de overlever på en aktiv planet, "Forklarede Shirey." Da dette er det eneste tektonisk aktive, stenet planet, som vi kender, forståelse af geologien for, hvordan vores kontinenter dannede sig, er en afgørende del af at skelne, hvad der gør Jorden beboelig. "

Nogle forskere tror, ​​at kappe køl dannes ved en proces kaldet subduktion, hvorved oceaniske plader synker fra jordens overflade i dens dybder, når en tektonisk plade glider under en anden. Andre tror, ​​at køl er skabt af en lodret proces, hvor plumer af varm magma stiger meget dybere ned på jorden.

Et geokemisk værktøj, der kan registrere, om kilden til en kappe -kølens makeup stammer fra overfladeplader eller fra opblomstring af dybere kappemateriale, var nødvendig for at hjælpe med at løse denne debat. Heldigvis kappe køl har de ideelle betingelser for diamantdannelse. Det betyder, at forskere kan afsløre en kappe -køls oprindelse ved at studere indeslutninger fra diamanter, der dannes i den.

Forskningsgruppens analyse af svovlrige mineraler, kaldet sulfider, i diamanter udvundet i Sierra Leone indikerer, at regionen oplevede to subduktionsbegivenheder i løbet af sin historie.

De var i stand til at træffe denne afgørelse, fordi kemien i sulfidmineralkornene kun ses i prøver fra Jordens overflade for mere end 2,5 milliarder år siden - før ilt blev så rigeligt i vores planets atmosfære. Det betyder, at svovlet i disse mineralindeslutninger en gang må have eksisteret på jordoverfladen og derefter blev trukket ned i kappen ved subduktion.

Holdets sammenligning med diamanter fra Botswana viste lignende tegn på kølskabelse gennem subduktion. Men sammenligning med diamanter udvundet fra det nordlige Canada viser ikke den samme svovlkemi, hvilket betyder, at kappe -kølen i denne region stammer fra på en eller anden måde, der ikke inkorporerede overflademateriale.

Gruppens fund tyder på, at fortykkelse og stabilisering af kappe -kølen under det vestafrikanske kontinent skete, da denne del af kappen blev presset af kollision med det synkende havbundsmateriale. Denne metode til kølfortykning og kontinentstabilisering er ikke ansvarlig for at danne kølen under en del af det nordlige Canada. Sulfidmineraler inde i canadiske diamanter fortæller ikke forskerne, hvordan denne køl dannede sig, kun hvordan det ikke gjorde det.

"Vores arbejde viser, at sulfidindeslutninger i diamanter er et stærkt værktøj til at undersøge kontinentets byggeprocesser, ”Sluttede Smit.