Diamanten eröffnen Blick in Erdgeschichte

Nicht jeder Diamant glitzert klar und makellos. Fremdatome verfärben die wertvollen Kristalle und sogar winzige Tropfen können über Jahrmillionen eingeschlossen bleiben. Diese Einschlüsse mindern zwar den Wert, liefern aber wertvolle Daten aus dem Erdmittelalter vor bis zu 250 Millionen Jahren. So analysierte eine internationale Forschergruppe nun mehrere Diamanten aus einer Mine in Kanada. Ihre Ergebnisse, die sie in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlichten, geben Aufschluss über geologische Prozesse der Vergangenheit.

Glatte Fläche mit unterschiedlichen Schattierungen als Querschnitt eines Steinbrockens.
Einschlüsse in Diamanten

„Salzhaltige Flüssigkeiten sind wichtige Transporter für Kohlenstoff zwischen der Oberfläche und dem Innern der Erde“, sagt Yaakov Weiss von der Columbia University in New York. Er untersuchte diese Flüssigkeiten zusammen mit Kollegen aus Kanada und Großbritannien in elf Diamanten aus der Ekati-Mine im kanadischen Nordwest-Territorium 200 Kilometer südlich vom Polarkreis. Diese Diamanten bildeten sich unter dem hohen Druck in etwa 180 Kilometer Tiefe vor weniger als 200 Millionen Jahren im Erdmittelalter, dem Mesozoikum. Erst über spätere geologische Prozesse gelangten sie näher an die Oberfläche, wo sie heute aufgespürt werden können.

Für Geowissenschaftler wie Yaakov Weiss eröffneten diese Diamanten einen einzigartigen, unverfälschten Blick in das Erdmittelalter. Er analysierte die chemische Zusammensetzung der winzigen flüssigen Einschlüsse und fand relativ hohe Konzentrationen der Elemente Strontium und Europium. Das Verhältnis der Strontiumisotope zeigte dabei deutliche Parallelen mit dem Salzwasser, das während der frühen Jura-Epoche vor 174 bis 201 Millionen Jahren die Ozeane füllte.

So belegen die Diamanteinschlüsse, dass unter der Region der Ekati-Mine, die heute inmitten des nordamerikanischen Kontinents liegt, eine ozeanische Platte relativ flach abtauchte. In dieser Subduktionszone gelangte uralter Meeresgrund mit Sedimenten und Salzwasser bis in etwa 200 Kilometer Tiefe unter die feste Kontinentalkruste. Mitgeführter Kohlenstoff konnte in den flüssigen Einschlüssen unter hohem Druck zu Diamanten gepresst werden.

„Diese Studie zeigt, dass die salzigen Flüssigkeiten die Quelle von Schmelzen im oberen Mantel mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen sind“, sagt Yaakov Weiss. Damit lässt sich ohne Tiefbohrungen auf die Geochemie im Erdmantel schließen und die Ursachen für die Entstehung von Diamanten besser verstehen.