De lange levensduur van de continenten van de aarde in het licht van destructieve tektonische activiteit is een essentiële geologische achtergrond voor het ontstaan ​​van leven op onze planeet. Deze stabiliteit is afhankelijk van de onderliggende mantel die aan de landmassa's is bevestigd. Nieuw onderzoek door een groep geowetenschappers uit Carnegie, het Gemologisch Instituut van Amerika, en de Universiteit van Alberta toont aan dat diamanten kunnen worden gebruikt om te onthullen hoe een drijvend deel van de mantel onder sommige continenten dik genoeg werd om stabiliteit op lange termijn te bieden.

"We hebben een manier gevonden om sporen van zwavel te gebruiken van oude vulkanen die in de mantel en uiteindelijk in diamanten terechtkwamen om bewijs te leveren voor een bepaald proces van continentopbouw, ", legt Karen Smit van het Gemological Institute of America uit, hoofdauteur op het papier van de groep, die deze week verschijnt in Wetenschap . "Onze techniek laat zien dat de geologische activiteit die het West-Afrikaanse continent vormde, te wijten was aan plaattektonische beweging van oceaankorst die in de mantel zakte."

Diamanten kunnen geliefd zijn bij sieradenverzamelaars, maar ze zijn echt de beste vriend van een geoloog. Omdat ze diep in de aarde ontstaan, kleine minerale korrels gevangen in een diamant, vaak als ongewenst beschouwd in de handel in edelstenen, kan details onthullen over de omstandigheden waaronder het is gevormd.

"Op deze manier, diamanten fungeren als mineralogische afgezanten uit de diepten van de aarde, ", legt Carnegie co-auteur Steve Shirey uit.

Ongeveer 150 tot 200 kilometer, 93 tot 124 mijl, onder de oppervlakte, geologische formaties genaamd mantelkielen fungeren als stabilisatoren voor de continentale korst. Het materiaal waaruit ze bestaan, moet dikker worden, stabiliseren, en koel af onder het continent om een ​​sterke, drijvend, kiel die van fundamenteel belang is voor het behoud van de landmassa aan het oppervlak tegen de meedogenloze vernietigende krachten van de tektonische activiteit van de aarde. Maar hoe dit wordt bereikt, is een kwestie van debat in de wetenschappelijke gemeenschap.

"Het oplossen van dit mysterie is de sleutel om te begrijpen hoe de continenten in hun huidige incarnaties zijn ontstaan ​​en hoe ze overleven op een actieve planeet, " legde Shirey uit. "Omdat dit de enige tektonisch actieve is, rotsachtige planeet die we kennen, het begrijpen van de geologie van hoe onze continenten zijn gevormd, is een cruciaal onderdeel van het onderscheiden van wat de aarde bewoonbaar maakt."

Sommige wetenschappers denken dat mantelkielen worden gevormd door een proces dat subductie wordt genoemd, waardoor oceanische platen van het aardoppervlak in de diepte zinken wanneer de ene tektonische plaat onder de andere schuift. Anderen denken dat kielen worden gecreëerd door een verticaal proces waarbij pluimen heet magma veel dieper uit de aarde opstijgen.

Een geochemisch hulpmiddel dat kan detecteren of de bron van de samenstelling van een mantelkiel afkomstig is van oppervlakteplaten of van opwelling van dieper mantelmateriaal, was nodig om dit debat te helpen oplossen. Gelukkig, mantelkielen hebben de ideale omstandigheden voor diamantvorming. Dit betekent dat wetenschappers de oorsprong van een mantelkiel kunnen onthullen door insluitsels te bestuderen van diamanten die erin zijn gevormd.

De analyse van de onderzoeksgroep van zwavelrijke mineralen, sulfiden genoemd, in diamanten gedolven in Sierra Leone geven aan dat de regio tijdens zijn geschiedenis twee subductiegebeurtenissen heeft meegemaakt.

Ze waren in staat om deze bepaling te maken omdat de chemie van de sulfidemineraalkorrels alleen wordt gezien in monsters van het aardoppervlak meer dan 2,5 miljard jaar geleden - voordat zuurstof zo overvloedig in de atmosfeer van onze planeet kwam. Dit betekent dat de zwavel in deze minerale insluitsels ooit op het aardoppervlak moet hebben bestaan ​​en vervolgens door subductie in de mantel is gezogen.

De vergelijking van het team met diamanten uit Botswana toonde vergelijkbaar bewijs van kielcreatie door middel van subductie. Maar vergelijking met diamanten gewonnen uit Noord-Canada laat niet dezelfde zwavelchemie zien, wat betekent dat de mantelkiel in deze regio op een of andere manier is ontstaan ​​zonder oppervlaktemateriaal.

De bevindingen van de groep suggereren dat verdikking en stabilisatie van de mantelkiel onder het West-Afrikaanse continent plaatsvond toen dit deel van de mantel werd samengedrukt door een botsing met het zinkende oceaanbodemmateriaal. Deze methode van kielverdikking en continentstabilisatie is niet verantwoordelijk voor het vormen van de kiel onder een deel van Noord-Canada. De sulfidemineralen in Canadese diamanten vertellen de onderzoekers niet hoe deze kiel is gevormd, alleen hoe het niet ging.

"Ons werk toont aan dat sulfide-insluitingen in diamanten een krachtig hulpmiddel zijn om de bouwprocessen van continenten te onderzoeken, ’ concludeerde Smit.