Hoe een bescheiden stuk rots een langdurige diamantpuzzel oploste

Twee onderzoekers van de Queensland University of Technology (QUT) hebben een eenvoudige laptop en een stuk steen, verkregen uit de ‘afvalhoop’ van een diamantmijn, gebruikt om een ​​lang bestaand geologisch mysterie rond diamantvorming in de diepe wortels van diamanten te ontrafelen . Oude Aarde Continenten.

Hoofdauteur, QUT Ph.D. Student Carl Walsh, samen met professor Blaze Kemper en Emma Tomlinson van Trinity College, Ierland, publiceerden onlangs hun bevindingen in het prestigieuze tijdschrift natuur.

De heer Walsh zei dat de studie, voor MSc-onderzoek, computermodellering omvatte op een rots van het Afrikaanse continent die werd teruggevonden op de bodem van de lithosfeer, het buitenste deel van de aarde tussen ongeveer 30 km en 250 km onder het oppervlak. Meneer Walsh zei dat het dominante deel van het continent het deel is dat je nooit ziet.

“Als je aan een ijsberg denkt – het zichtbare deel – als je gewoon een ijsberg op het oppervlak van de oceaan zou laten drijven, zou hij kapseizen als een boot. Meneer Walsh zei.

Carl Walsh, rechts, QUT Ph.D. Onderzoeker en hoofdauteur van een onderzoekspaper gepubliceerd in natuur Met professor Pals Kamper van de Technische Universiteit van Queensland. Carl kijkt naar een kubus van peridotiet-granaat. De kleur van deze granaat toont de aanwezigheid van chroom, wat een indicatie is van de aanwezigheid van diamanten. Krediet: Technische Universiteit van Queensland

“We hadden eigenlijk een bekende beginsamenstelling van gesteente, die de aardmantel vertegenwoordigde in het begin van de geschiedenis van de aarde voordat alle continenten werden gevormd,” zei meneer Walsh. “We hebben deze oorspronkelijke formatie genomen en gemodelleerd wat ermee zou gebeuren als het geleidelijk zou smelten, en wat er zou blijven. Het is dit materiaal dat het grootste deel vormt van de wortels van oude continenten die nog steeds bestaan.”

Professor Camper, van de Faculteit Wetenschappen, UQ’s School of Earth and Atmospheric Sciences, zei dat het doel van dit onderzoek was om een ​​computermodel te gebruiken om te zien hoe deze diepe wortels zich zouden kunnen hebben gevormd.

“Het model voorspelt in feite welke mineralen en magma aanwezig zullen zijn als de temperatuur van de mantel verandert. Het is dus een voorspellend hulpmiddel dat je kunt vergelijken met de samenstelling van echte mineralen en gesteenten”, aldus professor Camper.

Het stuk rots dat werd gebruikt bij geavanceerde computermodellering werd ergens tussen 1871 en 1914 gedolven en belandde in de ‘afvalhoop’ van de legendarische Kimberley-diamantmijn, beter bekend als de ‘Big Hole’ – een combinatie van open en ondergrondse mijnen – in de Kimberley, Noordkaap in Zuid-Afrika.

Professor Pals Kamper en Ph.D. Queensland University of Technology. Leerling Carl Walsh. Krediet: Technische Universiteit van Queensland

Het stuk gesteente dat ze bedachten, de Harzburgite-granaat, werd in een kimberlietbuis naar de oppervlakte gebracht. Professor Camper heeft het gesteente teruggevonden – een petroloog, de tak van de geologie die gesteenten bestudeert en de omstandigheden waaronder ze gevormd zijn.

Hij hamerde zorgvuldig op de rotsen tot een formaat dat hij met succes naar huis kon verzenden.

Professor Camper zei: “Het bevat een mengsel van mineralen die helemaal omhoog werden geslingerd toen ze de basis van het hele continent uit elkaar scheurden in een supersonische uitbarsting – zoals we nog nooit eerder hebben gezien.” “De mineralen in dit gesteentemonster waren zwaar beschadigd en het schreeuwt nog steeds: ‘Het is volledig verbrijzeld.'”

“Het is heel opwindend om dit bewaard te zien, het is zo oud – 3,3 miljard jaar oud. Het is waarschijnlijk de oudste steen die de meeste mensen ooit in hun handen zullen hebben”, zei professor Camper.

De heer Walsh zei dat de studie het dilemma van diamanten en de temperaturen waarbij ze gevormd werden oploste, gezien het feit dat diamanten bij te veel verhitting in grafiet zouden veranderen.

“Maar als we kijken naar rotsen die diamanten bevatten, moeten ze tot hoge temperaturen zijn verhit”, zei meneer Walsh. “Dus waarom zijn die rotsen die de hoogste temperaturen hebben ervaren precies degenen die uiteindelijk diamanten opleveren?”

Hun onderzoek daagt de bestaande ondiepe verklaring van “ontbinding en accumulatie” in twee stappen uit.

“Eerder werd gedacht dat de meeste van de oude diepe wortels van de continenten diamanten herbergden en dat deze diamanten in de loop van de tijd werden vernietigd, omdat de basis van het continent voortdurend wordt binnengedrongen en geërodeerd door smeltingen en vluchtige, rijke vloeistoffen”, zei dhr. Wals. “Ons werk geeft aan dat het in feite misschien niet zo is dat diamanten tegenwoordig zeldzaam zijn – en in feite zijn ze altijd al zeldzaam geweest. Dit komt omdat we voor het eerst kunnen weten wat er ontbreekt aan een de wieg van de diamant en kan ernaar zoeken aan de oppervlakte.”

Professor Camper zei dat de verdeling van warmte en temperatuur in de mantel op de huidige aarde niet uniform is.

“We hebben regio’s met een relatief uniforme temperatuur in de mantel en regio’s waar de mantel veel heter is. Deze staan ​​bekend als mantelpluimen. En we hebben uitdrukkingen daarvan in Hawaï en IJsland, “zei professor Camper. “Wat we bestuderen is het effect van oude pluimen – wanneer pluimen heter zijn dan ze botsen. We hebben nu een groeiende continentbasis.”

Sinds hij het onderzoek heeft uitgevoerd, is dhr. Walsh naar Canberra gereisd om soortgelijke rotsen na te maken in het laboratorium van de School of Geosciences Research in Londen.[{” attribute=””>Australian National University.

Reference: “Deep, ultra-hot-melting residues as cradles of mantle diamond” by Carl Walsh, Balz S. Kamber and Emma L. Tomlinson, 15 March 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05665-2