Eklogitische Diamanten, die im Erdmantel gebildet werden, stammen aus der ozeanischen Kruste und nicht aus marinen Sedimenten, wie allgemein angenommen, so eine neue Studie der Geologen der University of Alberta.
Diamanten sind in zwei Arten von Gesteinen aus dem Erdmantel zu finden: in Peridotit und Eklogit. Peridotit ist die häufigste Art von Mantelgestein. Eclogit bildet sich aus der ozeanischen Eruptivkruste, die zusammen mit einer dünnen Schicht aus darüberliegendem Meeressediment durch einen Prozess, der als Subduktion bezeichnet wird, tief in den Mantel getrieben worden ist. Viele Forscher dachten jedoch, dass eklogitische Diamanten aus Kohlenstoff aus Meeressedimenten, einem großen Kohlenstoffspeicher, gebildet werden. Die neue Studie stellt diese Theorie auf den Kopf.
“Die Schlüsselindizes für die Verfolgung von Diamantquellen sind die Verhältnisse von stabilen Isotopen, d.h. Atomen mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl, wie Kohlenstoff und Stickstoff im Diamanten”, erklärte Long Li, außerordentlicher Professor am Department of Earth and Atmospheric Sciences und leitender Forscher der Studie. “Diese Isotopenverhältnisse dienen als Quell-Fingerabdrücke. Marine Sedimente wurden als Quelle für eklogitische Diamanten herangezogen, vor allem weil ihre hochvariablen Kohlenstoff-Isotopenverhältnisse der Signatur der organischen Substanz im Sediment entsprechen. Aber anhand der Sedimentquelle ist es schwierig, die hochvariable Stickstoffisotopensignatur von eklogitischen Diamanten zu erklären.”
Die Studie untersuchte 80 Bohrproben von vulkanischen ozeanischen Krusten aus der ganzen Welt, die vom International Ocean Discovery Program geliefert wurden. Die Forscher führten unter der Leitung des Doktoranden Kan Li umfangreiche Analysen durch, um die Kohlenstoffhaushalte und Isotopensignaturen der wichtigsten subduzierenden ozeanischen Platten zu untersuchen.
“Wir haben nachgewiesen, dass die ozeanische Kruste ein großes Reservoir für Kohlenstoff ist, meist in Form von Karbonaten. Was uns wirklich überrascht hat, ist, dass das Carbonat in subduzierenden magmatischen ozeanischen Krusten teilweise eine ähnliche Isotopensignatur aufweist, wie die organische Substanz im Sediment”, sagt Kan Li. “Dann ist es viel plausibler, dass die ozeanische Eruptivkruste, die auch isotopisch hochvariablen Stickstoff enthält, als Quelle für eklogitische Diamanten im Erdmantel dient.”
“Diese Studie befasst sich mit einem langjährigen Rätsel in der Diamantengenese und dem tiefen Kohlenstoffzyklus”, sagte Long Li. “Der tiefe Kohlenstoffkreislauf, ein Prozess, der Kohlenstoff von der Erdoberfläche in das tiefe Innere und wieder zurück zirkuliert, hat starke Auswirkungen auf die Chemie des Mantels und die Oberflächenumgebung. Unsere Studie zeigt, dass die ozeanische Kruste dabei eine viel größere Rolle spielt, als bisher angenommen.”
“Diese Forschung verändert die Art und Weise, wie wir denken, dass recycelter Kohlenstoff in Diamanten gelangt und ändert unsere Meinung darüber, wie Kohlenstoff im Allgemeinen in der Erde recycelt wird. Es lässt uns neu bewerten, wie Diamanten gebildet werden und was die dominierende Quelle von Kohlenstoff sowohl in den flachen als auch in den tiefsten Teilen des Erdmantels ist”, fügte Graham Pearson, Professor, Henry Marshall Tory Chair und Canada Excellence Research Chair Laureate hinzu.
Veröffentlichung: Kan Li et al, Diamond isotope compositions indicate altered igneous oceanic crust dominates deep carbon recycling, Earth and Planetary Science Letters (2019). DOI: 10.1016/j.epsl.2019.03.041
Quelle: off. Pm der University of Alberta
Titelbildunterschrift: ungeschliffener Diamant (Bild: Von Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10127294)
Pia Gaupels
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