Ursprung der Riesen-Diamanten

Magnetisch-metallische Einschlüsse offenbaren Herkunft der Edelsteine im Erdmantel
Winzige metallische Einschlüsse wie hier offenbaren die Herkunft besonders großer Diamanten.
Winzige metallische Einschlüsse wie hier offenbaren die Herkunft besonders großer Diamanten.
© Evan Smith
New York (USA)/Kapstadt (Südafrika) - Mit 3106,7 Karat, gut 620 Gramm, führt der 1905 in Südafrika gefundene Cullinan die Rangliste der größten jemals entdeckten Diamanten an. Doch bis heute werden immer wieder Großdiamanten von herausragender Qualität mit wenigen Verunreinigungen entdeckt wie etwa 2015 der 1111 Karat schwere Lesedi La Rona in einer Mine in Botswana. Dem bisher ungeklärten Ursprung der Großdiamanten ging nun eine internationale Forschergruppe auf den Grund. In der Fachzeitschrift „Science“ berichten sie, dass diese seltenen Edelsteine ungewöhnlich tief im Erdmantel entstanden sein müssen.

„Die Zusammensetzung der Einschlüsse erklärt, wie die weltweit größten und kostbarsten Diamanten entstanden sind“, sagt Edelsteinforscher Evan Smith vom Gemological Institute of Amerika in New York. Gemeinsam mit Kollegen aus Italien und Südafrika erhielt Smith die einzigartige Gelegenheit, Teile von 53 ungewöhnlich großen Rohdiamanten der sogenannten CLIPPIR-Klasse mit mehreren Methoden genauer zu untersuchen. Diese Splitter entstanden beim Zerschneiden der Edelsteine, um etwa geschliffene Schmuckdiamanten herzustellen. So lupenrein diese Diamantstücke auf den ersten Blick schienen, trugen sie dennoch winzige Einschlüsse verschiedener Substanzen in sich, die das Geheimnis ihrer Herkunft lüften sollten.

Unter einem Rasterelektronenmikroskop, über die Beugung von Röntgenstrahlung und mit der Raman-Spektroskopie analysierten Smith und Kollegen diese seltenen Einschlüsse genau. In 38 Proben fanden sie teils metallische Substanzen aus Eisen, Nickel, Kohlenstoff und Schwefel. In winzigen Zwischenräumen entdeckten sie zudem Spuren von Methan und Wasserstoff. Diese Substanzen legten nahe, dass sich die Diamanten mindestens 250 Kilometer tief im Erdmantel inmitten einer flüssigen Metallschmelze gebildet haben mussten. Bei der Kristallisation von Kohlenstoff unter hohen Drücken wurden Tröpfchen der Metallschmelze offenbar in den Diamanten eingeschlossen.

15 weitere Diamantproben zeigten zudem Einschlüsse aus speziellen Silikaten, wie sie unter hohen Drücken in mindestens 360 Kilometer Tiefe existieren. Manche Proben enthielten sogar Silikate aus der Granatgruppe, die auf einen noch tieferen Ursprung von etwa 750 Kilometer schließen ließen. Die meisten der kleineren Diamanten, die heute geschürft werden, stammen dagegen nur aus 150 bis 200 Kilometer Tiefe. Ganz gleich, ob groß oder klein: Nach ihrer Bildung wurden sie über vulkanische Aktivitäten, bevorzugt in sogenannten Kimberlit-Schloten, Richtung Oberfläche transportiert.

Diese Studie lüftet nicht nur das Geheimnis um den Ursprung der Riesen-Diamanten. Die Analyse große Diamanten eröffnet zusätzlich einen Einblick in tiefe Bereiche des Erdmantels, in denen ständig flüssige Schmelzen in gigantischen Konvektionszellen umgewälzt werden.

© Wissenschaft aktuell


 

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