Een studie van minuscule minerale 'insluitingen' in diamanten uit Botswana heeft aangetoond dat diamantkristallen miljarden jaren nodig hebben om te groeien. Eén diamant bleek silicaatmateriaal te bevatten dat 2,3 miljard jaar geleden in het binnenste werd gevormd en een 250 miljoen jaar oud granaatkristal aan de buitenrand, het grootste leeftijdsbereik ooit gedetecteerd in een enkel exemplaar. Analyse van de insluitsels suggereert ook dat de manier waarop koolstof wordt uitgewisseld en afgezet tussen de atmosfeer, biosfeer, oceanen en de geosfeer kunnen de afgelopen 2,5 miljard jaar aanzienlijk zijn veranderd.

'Hoewel een juwelier diamanten met veel insluitsels als gebrekkig zou beschouwen, voor een geoloog zijn dit de meest waardevolle en opwindende exemplaren, ' zei prof Gareth Davies, van de Vrije Universiteit (VU) Amsterdam, die co-auteur was van de studie. 'We kunnen de insluitsels gebruiken om verschillende delen van een individuele diamant te dateren, en dat stelt ons in staat om mogelijk te kijken naar hoe de processen die diamanten hebben gevormd in de loop van de tijd zijn veranderd en hoe dit verband kan houden met de veranderende koolstofcyclus op aarde.'

Zestien diamanten uit twee mijnen in het noordoosten van Botswana werden in het onderzoek geanalyseerd:zeven exemplaren uit de Orapa-mijn en negen uit de Letlhakane-mijn. Een team van de VU Amsterdam heeft de radio-isotoop gemeten, stikstof- en sporenelementengehalte van insluitsels in de diamanten. Hoewel de mijnen slechts 40 kilometer van elkaar verwijderd zijn, de diamanten uit de twee bronnen hadden significante verschillen in de leeftijdscategorie en chemische samenstelling van insluitsels.

De Orapa-diamanten bevatten materiaal dat dateert van ongeveer 400 miljoen tot meer dan 1,4 miljard jaar geleden. De insluitsels van Letlhakane-diamanten varieerden van minder dan 700 miljoen tot 2-2,5 miljard jaar oud. In elk geval, het team was in staat om de leeftijd en samenstelling van het materiaal in de insluitsels te koppelen aan verschillende tektonische gebeurtenissen die plaatselijk in de aardkorst plaatsvinden, zoals een botsing tussen platen, continentale rifting of magmatisme. Dit suggereert dat diamantvorming wordt veroorzaakt door warmtefluctuaties en magma-vloeistofbewegingen die met deze gebeurtenissen gepaard gaan.

De Letlhakane-diamanten boden ook een zeldzame kans om terug te kijken in de tijd naar de vroege aarde. De oudste insluitsels dateren van voor de Great Oxidation Event (GOE) ongeveer 2,3 miljard jaar geleden, toen zuurstof geproduceerd door meercellige cyanobacteriën de atmosfeer begon te vullen, de processen van verwering en sedimentvorming radicaal veranderen en daarmee de chemie van gesteenten veranderen.

'De oudste insluitsels in de diamanten bevatten een hoger aandeel van de lichtere koolstofisotoop. Omdat fotosynthese de lichtere isotoop begunstigt, koolstof 12, over de zwaardere koolstof 13, deze bevinding van de 'lichte' verhouding suggereert dat organisch materiaal uit biologische bronnen in het begin van de geschiedenis van de aarde mogelijk overvloediger was in diamantvormende zones dan we vandaag vinden, ' legt Suzette Timmerman uit, hoofdauteur van het onderzoek. 'Hogere temperaturen in het binnenste van de aarde vóór de GOE hebben mogelijk invloed gehad op de manier waarop koolstof vrijkwam in de diamantvormende gebieden onder de continentale platen van de aarde en kunnen een bewijs zijn van een fundamentele verandering in tektonische processen. Echter, we werken momenteel met een zeer kleine dataset en hebben verder onderzoek nodig om vast te stellen of dit een wereldwijd fenomeen is.'