Der rätselhafte Aufstieg von Diamanten
Diamanten gelten als begehrtes Luxusobjekt. Wie genau die aus Kohlenstoff bestehenden Kostbarkeiten entstehen und unter welchen Umständen sie an die Erdoberfläche gelangen, ist aber nach wie vor größtenteils rätselhaft.
Diamanten entstehen in speziellen Vulkanschloten und dürften ihren Aufstieg an die Erdoberfläche eigentlich gar nicht überleben. Fachleute glauben nun, den Grund herausgefunden zu haben, warum man die begehrten Edelsteine trotzdem immer wieder findet. Dabei scheint der Zerfall uralter Superkontinente eine tragende Rolle zu spielen.
Superkontinente ebnen Diamanten den Weg
Die Herkunft von Diamanten war lange Zeit ungeklärt und liegt auch heute noch teilweise im Dunkeln. Klar ist, dass die Edelsteine aus reinem Kohlenstoff bestehen und der Unterseite der Kontinente entstammen. In 150 bis 200 Kilometer Tiefe wachsen sie unter großem Druck in superheißem Wasser in der obersten Schicht des Erdmantels (Lithosphäre) heran. An die Erdoberfläche gelangen sie mit der Geschwindigkeit eines Autos und drängen sich dabei durch massives Gestein. Bei einem langsameren Aufstieg hätten sie sich entweder aufgelöst oder ihre kristalline Struktur hätte sich in Graphit verwandelt.
Es bedarf also eines gewaltigen erdgeschichtlichen Prozesses, um Diamanten aus der Tiefe des Erdmantels heraufzubefördern. Für den Transport der Edelsteine an die Erdoberfläche muss ein sogenannter Superkontinent – also eine zusammenhängende Landmasse, die alle (oder zumindest fast alle) Kontinentalkerne der Erde umfasst – in Teile zerrissen wird. Bei diesen Kontinentalkernen spricht man auch von „Kratonen“. Während und nach der Teilung kommt es an den Bruchstellen im flüssigen Erdmantel zu kraftvollen Auf- und Abströmen. Diese sind so stark, dass sie die Unterseite der Erdkruste glätten bzw. „schmirgeln“ und so den sogenannten Kimberlitvulkanen den Weg nach oben frei machen. In diesen Vulkanen wiederum sind die kostbaren Diamanten enthalten.
Diamanten durchbrechen 150 Kilometer Gestein
Ein Forscherteam um den Geologen Thomas M. Gernon, der an der University of Southampton lehrt, hat diesen Prozess nun erstmals in der englischsprachigen Fachzeitschrift „Nature“ beschrieben. Das Zerbrechen eines Superkontinents führt dazu, dass
unter den Bruchstellen heißer Erdmantel bis fast an die Oberfläche aufsteigt und das sich in der Nähe befindende Tiefengestein aufheizt. Durch diesen Prozess wird die Grenzschicht zum Erdmantel, die rund 1.100 Grad Celsius heiß ist, instabil. Während sie in unzähligen fingerförmigen Tropfen in die Tiefe sinkt, steigt das leichtere Material des Erdmantels in den benachbarten Bereichen auf. Diese Trennung wird als „Rayleigh-Taylor-Instabilität“ bezeichnet. Die absinkenden und aufsteigenden Tropfen setzen sich in Wellen immer weiter – von den Bruchstellen nach außen – fort.
Dabei kommt es aufgrund des verringerten Drucks in den höheren Bereichen zum Schmelzen des heißen, aufsteigenden Erdmantels. Die Simulationen der Forschergruppe zeigen, dass das Magma in den Kimberlitvulkanen viel diamanthaltiges Gestein aus der unteren Erdkruste enthält. Da die Schmelze reich an Kohlenstoff ist, setzt sie bei ihrem Aufstieg Kohlendioxid frei. So wird sie leichter, was sie noch schneller aufsteigen lässt und zum Freisetzen von noch mehr Gas führt. So kann sich die Durchschlagskraft aufbauen, die es braucht, um innerhalb weniger Stunden durch 150 Kilometer Gestein zu brechen. Zu den Mineralen, die dabei aus den tiefsten Schichten der Erdkruste nach oben gelangen, zählen auch die so wertvollen Diamanten.
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