Einige der außergewöhnlichsten Edelsteine, die jemals gefunden wurden, gehören zu einer seltenen Klasse von Diamanten, die als CLIPPIRs (Cullinan-ähnliche, große, einschlussarme, reine, unregelmäßige, resorbierte) Diamanten bekannt sind.
Sie machen weniger als 1 % aller Diamanten auf der Erde aus und umfassen drei der größten jemals gefundenen Diamanten: den Cullinan mit 3.106 Karat, der in der Premier-Mine in Südafrika gefunden wurde; der 1.111 ct schwere Lesedi La Rona, der 2015 in der Karowe-Mine in Botswana entdeckt und 2017 für 53 Millionen US-Dollar verkauft wurde; und der 2.492 ct schwere Motswedi, der 2024 aus der Karowe-Mine geborgen wurde.
CLIPPIRs sind keine gewöhnlichen Diamanten. Sie gehören zu einer Gruppe, die als „Superdeep“-Diamanten bekannt ist und sich mehr als 400 Kilometer unter unseren Füßen in einer Region im tiefen Erdinneren bildet, die als Mantelübergangszone bezeichnet wird.
Dies ist viel tiefer als bei gewöhnlichen Diamanten in Edelsteinqualität, die sich normalerweise in den dicken, starren Mantelwurzeln unter alten Kontinenten in Tiefen von bis zu etwa 200 km bilden. Der Mantel ist die dicke Schicht aus heißem Gestein zwischen dem Erdkern und der äußeren „Hülle“, der Erdkruste.
Obwohl ihre Größe und ihr Wert Aufmerksamkeit erregen, liegt unser Interesse an CLIPPIR-Diamanten in der Reise, die sie aufzeichnen. Da Diamanten aus Tiefen stammen, die weit außerhalb unserer Reichweite liegen, sind sie wertvoll für das Verständnis von Teilen des Erdinneren, die wir nicht direkt beobachten können. CLIPPIRs sind besonders seltene Boten aus dem tiefen Erdmantel. Ihre Untersuchung ist eine der wenigen Möglichkeiten, wie wir lernen können, wie Gesteine und Kohlenstoff im tiefen Erdinneren recycelt werden und wie sich unser Planet im Laufe von Hunderten von Millionen Jahren verändert.
Als Geologe an der Universität Kapstadt bin ich auf die Magmen spezialisiert, die Diamanten an die Oberfläche befördern, sogenannte Kimberlite. Meine Kollegen und ich machten uns daran zu untersuchen, was uns die größten Diamanten der Welt über das verborgene Recyclingsystem der Erde verraten könnten – insbesondere darüber, in welchen Gesteinen sich diese seltenen Diamanten befanden und wie sie schließlich an die Oberfläche gebracht wurden.
Wir gingen diesen Fragen nach, indem wir uns auf Olivin konzentrierten, ein Mineral, das in Kimberlitgesteinen vorkommt. Kimberlite sind seltene magmatische Gesteine, die schnell aus der Tiefe der Erde aufsteigen und wie natürliche Aufzüge wirken, die Diamanten und andere Mineralien aus dem Erdmantel an die Oberfläche befördern.
Olivin ist das am häufigsten vorkommende Mineral im Erdmantel. Wenn Kimberlit-Magmen aufsteigen, nehmen sie Olivin aus den Mantelgesteinen auf, die sie durchdringen. Die Chemie dieses Olivins gibt uns einen Fingerabdruck dieser tiefen Gesteine, einschließlich Hinweisen auf deren Eisengehalt und Sauerstoffisotopensignaturen. Dies hilft uns, die Mantelregionen zu verstehen, die von Kimberliten beprobt wurden, einschließlich der Bereiche, in denen Diamanten möglicherweise gelagert wurden, bevor sie an die Oberfläche gebracht wurden.
Geoffrey Howarth ist außerordentlicher Professor an der Universität Kapstadt. Dieser Artikel wurde erstmals von The Conversation veröffentlicht und wird unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.
Aber CLIPPIR-Diamanten wurden weltweit nur in einer kleinen Anzahl von Kimberliten gefunden, und wir verstehen immer noch nicht ganz, warum einige Kimberlite diese außergewöhnlichen Diamanten enthalten, die meisten jedoch nicht.
Unsere Erkenntnisse fügen neue Puzzleteile hinzu. Wir haben ungewöhnliche eisenreiche Domänen im Mantel identifiziert, die mit den Kimberliten verbunden sind, die CLIPPIR-Diamanten enthalten. Dies gibt uns neue Hinweise auf die Gesteine, in denen sich diese Diamanten befanden, bevor sie an die Oberfläche getragen wurden. Unsere Ergebnisse bieten auch ein praktisches Werkzeug für die Diamantenexploration, da Kimberlite, die reichlich eisenreiches Olivin und verwandte Mineralien enthalten, ein höheres Potenzial für die Aufnahme von CLIPPIR-Diamanten haben.
Reise durch die Tiefen der Erde
Frühere Studien hatten gezeigt, dass sich CLIPPIR-Diamanten viel tiefer bilden als gewöhnliche Diamanten. Ihre Chemie deutete auch auf eine Verbindung zu altem Meeresbodengestein, der sogenannten ozeanischen Kruste, hin, das durch Plattentektonik – die langsame Bewegung und Interaktion von Teilen der starren Außenhülle der Erde – tief in die Erde hineingezogen wurde.
Wenn zwei Platten aufeinandertreffen, kann eine unter die andere gedrückt werden. Dieser als Subduktion bezeichnete Prozess transportiert die ozeanische Kruste tief in den Erdmantel, wo sie durch Hitze, Druck und Wechselwirkung mit den umgebenden Gesteinen verändert wird. Unter diesen extremen Bedingungen kann der in diesem Material enthaltene Kohlenstoff in Diamant umgewandelt werden.
Neue Erkenntnisse aus unserer Analyse der Olivinchemie deuten darauf hin, dass CLIPPIR-führende Kimberlite mit einer bestimmten Art von recyceltem Material in Verbindung stehen: alter ozeanischer Basaltkruste, die durch durch den Meeresboden zirkulierende heiße Flüssigkeiten verändert wurde, bevor sie tief in die Erde verschleppt wurde. Diese hydrothermal veränderte ozeanische Kruste scheint im tiefen Erdmantel dichtes, eisenreiches Gestein gebildet zu haben.
Dieser Befund befasst sich mit einer der ungelösten Fragen zu CLIPPIR-Diamanten: Welche Art von Gestein beherbergte sie, bevor Kimberlit-Magmen sie an die Oberfläche trugen?
Aber unsere Ergebnisse werfen auch eine andere Frage auf. Diese eisenreichen Gesteine sind so dicht, dass sie nicht von selbst zur Erdoberfläche zurückkehren können. Frühere Theorien deuteten darauf hin, dass das Gestein, das diese Diamanten beherbergt, passiv durch den Mantel nach oben schweben könnte. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Reise wahrscheinlich komplizierter war.
Anstatt passiv aufzusteigen, hätte dieses dichte, eisenreiche Material einen kräftigen Auftrieb benötigt. Ein möglicher Mechanismus sind Mantelwolken: Säulen aus überhitztem Gestein, die aus der Tiefe der Erde aufsteigen und dichtes Material einfangen und nach oben drücken können. Diese Aufwallungen könnten das diamanthaltige Material nach oben getragen haben, bis es an der Basis der Lithosphäre, der dicken, starren Wurzel unter alten Kontinenten, gelagert wurde, wo es wahrscheinlich Hunderte von Millionen Jahren verblieb.
Viel später passierten seltene Magmen, die tief im Erdinneren entstanden, diese diamanthaltigen Regionen. Diese Magmen stiegen schnell an die Oberfläche und verfestigten sich zu Kimberlitgesteinen, wobei sie Diamanten und damit verbundene Mineralien mit sich führten.
Mit anderen Worten: CLIPPIR-Diamanten sind nicht nur seltene und wertvolle Edelsteine. Sie zeichnen eine lange geologische Reise auf: vom alten Meeresboden über den tiefen Erdmantel bis zu den Wurzeln der Kontinente und schließlich bei seltenen Vulkanausbrüchen an die Oberfläche.
Weitere CLIPPIR-Diamanten finden
Unsere Erkenntnisse können auch als Leitfaden für die Diamantenexploration dienen.
In Teilen Afrikas, darunter Sierra Leone und Angola, wurden sehr große CLIPPIR-Diamanten im Flusskies gefunden. Diese Diamanten müssen aus Primärgesteinen wie Kimberliten stammen, aber in vielen Fällen bleiben diese Quellen unbekannt. Flüsse können Diamanten weit von ihrem ursprünglichen Ausbruchsort transportieren, was es schwierig macht, sie bis zu den Gesteinen zurückzuverfolgen, die sie an die Oberfläche gebracht haben.
Der berühmte Star of Sierra Leone zum Beispiel war ein 969-Karat-Diamant, der 1972 aus Flussvorkommen im Kono-Distrikt geborgen wurde. Doch der jahrzehntelange Bergbau in der Region konnte nicht eindeutig eine Kimberlitquelle für Diamanten dieser Art identifizieren. In jüngerer Zeit wurden CLIPPIR-Diamanten aus dem Meya-Kimberlit im selben Bezirk geborgen, was zeigt, dass es dort tatsächlich Primärquellen für diese außergewöhnlichen Diamanten gibt.
Unser Ansatz gibt Erkundungsteams einen neuen Hinweis, nach dem sie suchen müssen. Kimberlite, die reichlich eisenreiches Olivin und verwandte Mineralien enthalten, haben ein höheres Potenzial, CLIPPIR-Diamanten zu beherbergen. Dies ist keine Garantie dafür, dass Riesendiamanten gefunden werden, aber es hilft Geologen bei der Entscheidung, welche Kimberlite es wert sind, genauer untersucht zu werden.
Basierend auf unseren Erkenntnissen gehen wir davon aus, dass die vielversprechendsten Kimberlite in Regionen wie Sierra Leone und Angola diejenigen sind, die diese eisenreiche chemische Signatur aufweisen. In diesen Gebieten gibt es immer noch viele schlecht charakterisierte Kimberlite, und in einigen verbergen sich möglicherweise weitere der seltensten Diamanten der Welt.
Die größten Diamanten der Welt reisen seit Hunderten von Millionen Jahren durch die Erde. Indem wir die chemischen Hinweise in den Gesteinen lesen, die sie an die Oberfläche gebracht haben, beginnen wir nicht nur zu verstehen, wo diese Diamanten zu finden sind, sondern auch, was sie über die tiefgreifenden Prozesse verraten, die unseren Planeten formen.
