Was macht Diamanten blau?

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Blaue Diamanten – wie der weltberühmte Hope Diamant im National Museum of Natural History – bildeten sich bis zu viermal tiefer im Erdmantel als die meisten anderen Diamanten, heißt es in einer neuen Studie, die jetzt  vom Carnegie Institution for Science veröffentlicht wurde.

“Diese sogenannten Diamanten vom Typ IIb sind enorm wertvoll, daher sind sie für wissenschaftliche Forschungszwecke nur schwer zugänglich”, erklärt Hauptautor Evan Smith vom Gemological Institute of America und fügt hinzu: “Es ist sehr selten, dass Diamanten gefunden werden, in denen winzige Mineralkristalle eingeschlossen sind.”

Einschlüsse sind Überreste der Minerale aus dem Gestein, in dem der Diamant kristallisiert und können den Wissenschaftlern die Bedingungen erklären, unter denen er entstanden ist.

Typ-IIb-Diamanten verdanken ihre blaue Farbe dem Element Bor, einem Element, das sich hauptsächlich auf der Erdoberfläche befindet. Die Analyse der eingeschlossenen Mineralkörner in 46 blauen Diamanten, die über zwei Jahre untersucht wurden, zeigt jedoch, dass sie in Gesteinen kristallisiert sind, die nur unter den extremen Druck- und Temperaturbedingungen des unteren Erdmantels existieren.

Die Forschergruppe – zu der Carnegies Steven Shirey, Emma Bullock und Jianhua Wang gehörten – stellte fest, dass blaue Diamanten mindestens in der Tiefe der Übergangszone zwischen dem oberen und unteren Mantel entstehen – also zwischen 410 und 660 Kilometern unter der Oberfläche. Einige der Proben zeigten sogar deutliche Beweise, dass sie aus mehr als 660 Kilometern kamen, was bedeutet, dass sie im unteren Erdmantel entstanden. Im Gegensatz dazu kommen die meisten anderen Edelsteindiamanten aus einer Tiefe zwischen 150 und 200 Kilometern.

Also, wie ist das Bor dort unten gelandet, wenn es ein Element ist, das dafür bekannt ist, hauptsächlich in der oberen Kruste vorzukommen?

Nach der Hypothese der Forschergruppe gelangte es durch Meeresboden dorthin, der in den Erdmantel befördert wurde, als eine tektonische Platte unter eine andere gezogen wurde – ein Prozess, der als Subduktion bekannt ist.

Die neue Studie schlägt vor, dass Bor von der Erdoberfläche in wasserreiche Mineralien wie Serpentin eingebaut wird, die bei geochemischen Reaktionen zwischen Meerwasser und den Gesteinen der ozeanischen Platte kristallisieren. Diese Reaktion zwischen Gestein und Wasser ist ein Prozess, der Serpentinisierung genannt wird und sich bis tief in den Meeresboden erstrecken kann, sogar in den Mantelbereich der ozeanischen Platte.

Serpentinisierung   

Die Entdeckung der Gruppe zeigt, dass die wasserhaltigen Minerale weit tiefer in den Mantel gelangen, als bisher angenommen, was auf die Möglichkeit eines supertiefen Wasserkreislaufs schließen lässt. “Die meisten früheren Studien über supertiefe Diamanten wurden an Diamanten von geringer Qualität durchgeführt”, sagte Shirey. “2016 wussten wir, dass die größten und wertvollsten farblosen Diamanten der Welt durch metallische Flüssigkeiten tief im Erdmantel entstehen. Jetzt wissen wir, dass blaue Diamanten auch supertiefe Ursprünge haben können und dass die besten und wertvollsten Diamanten in Edelsteinqualität aus den tiefsten Tiefen unseres Planeten stammen.”

Veröffentlichung: Evan M. Smith, Steven B. Shirey, Stephen H. Richardson, Fabrizio Nestola, Emma S. Bullock, Jianhua Wang, Wuyi Wang. Blue boron-bearing diamonds from Earth’s lower mantle. Nature, 2018; 560 (7716): 84 DOI: 10.1038/s41586-018-0334-5

Quelle: off. Pm des Carnegie Institution for Science

Titelbildunterschrift: Ein blauer, borhaltiger Diamant mit dunklen Einschlüssen eines Minerals namens Ferroperiklas, die im Rahmen dieser Studie untersucht wurden. Dieser Edelstein wiegt 0,03 Karat.
(Foto von: Evan Smith / GIA.)

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Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.