Individuele diamanten voor de eerste keer gedateerd

Aardwetenschappers van de VU hebben voor het eerst een bepaald type diamant precies weten te dateren, met behulp van individuele granaat-mineraal-insluitsels. Het blijkt nu dat de helft van deze diamanten een miljard jaar jonger zijn dan eerder gedacht.

21-09-2017 | 14:07

Aardwetenschappers Janne Koornneef, Michael Gress en Gareth Davies publiceren dit vandaag in hun paper ‘Archaean and Proterozoic diamond growth from contrasting styles of large-scale magmatism’ in Nature Communications.

Diamanten worden gecategoriseerd op basis van hun mineraal-insluitsels, gevangen in de koolstofkristalstructuur, die aanwijzingen geven over de omstandigheden waaronder de diamanten gevormd zijn. Centraal in deze studie staan de Harzburgitische diamanten, die zich vormen uit grote hoeveelheden magma afkomstig uit de diepe aarde.

Processen nog steeds niet doorgrond
Ondanks decennia van onderzoek zijn de processen die de verdeling van koolstof in het binnenste van de Aarde reguleren, nog steeds niet goed doorgrond. We weten dat koolstof vanuit het binnenste in de vorm van gassen ontsnappen aan vulkanen. We weten ook dat koolstof teruggaat naar het binnenste van de Aarde wanneer platen botsen, waarbij sedimenten en andere gesteenten naar grote diepte worden vervoerd.

Maar de verandering van deze processen in de loop der tijd onder invloed van de koeling van het binnenste van de aarde, is onbekend, evenals de exacte processen die leiden tot diamantvorming. “We weten niet eens hoe vaak diamanten in één deel van de Aarde worden gevormd, noch de ruimtelijke schaal waarop diamanten in één enkele gebeurtenis worden gevormd”, aldus eerste auteur van de studie Janne Koornneef, die recent een ERC Starting Grant toegekend kreeg. “Door diamanten te dateren en de koolstof te bestuderen die ze bevatten, hebben we de mogelijkheid om te bestuderen hoe de koolstofcyclus van de Aarde is veranderd in de geologische tijd.”

Diamanten minder oud dan eerder aangenomen
Dit nieuwe onderzoek beschrijft de mogelijkheid om voor de eerste keer precies delen van een individuele diamant met een karakteristiek type mineraal-insluitsel te dateren. De VU-wetenschappers hebben aangetoond dat vakgenoten die eerder honderden diamanten gebruikten om diamanten te dateren, hun gegevens verkeerd hebben geïnterpreteerd. Hoogleraar Gareth Davies: “Hun grote diamantmonsters moeten uit verschillende generaties hebben bestaan. Door te werken aan individuele diamanten waren we in staat om meerdere diamantvormende gebeurtenissen te onderscheiden, waarvan we er twee hebben gedateerd.”

De VU-onderzoekers tonen aan dat deze karakteristieke diamanten uit één mijn gevormd zijn op heel verschillende momenten in de tijd: de ene diamant 3.000 miljoen jaar geleden en de ander 1.150 miljoen jaar geleden. Vroeger werd aangenomen dat ze over het algemeen ouder dan 3 miljard jaar zijn. Niet alleen verschillen deze generaties qua moment van vorming, ze zijn ook in totaal verschillende geologische omgevingen gevormd. Kennelijk kunnen de jonge diamanten alleen worden gevormd onder zeer bijzondere geologische omstandigheden waarbij hete mantel van binnenuit naar het oppervlak stijgt, wat verband zou kunnen houden met het afkoelen van het binnenste van de Aarde.

Het binnenste van de Aarde beter bestuderen
Door dit nieuwe inzicht in veranderende koolstofprocessen in de Aarde krijgen de onderzoekers meer inzicht in de evolutie van de vroege Aarde, en wellicht ook in de geologische en biologische processen die hebben geleid tot onze huidige bewoonbare planeet.

Het onderzoek betekent ook meer kennis over wanneer en hoe diamanten gevormd worden. Koornneef: “Dit kan betekenen dat de industrie besluit hun strategieën te wijzigen in de zoektocht naar nieuwe diamantmijnen. Hoewel er vandaag de dag veel aanbod is van diamanten voor de industrie en de sieradenmarkten, hebben de huidige bronnen slechts een levensduur van enkele decennia.”

Davies: “Voorheen werden Harzburgitische diamanten verondersteld zeer oud – namelijk ouder dan 3 miljard jaar – te zijn en dus keken diamantbedrijven naar oude geologische gebeurtenissen als de oorzaak van diamantvorming. Ons werk laat zien dat ze ook de meer recentere geschiedenis van de aarde moeten meetellen, tot 1 miljard jaar geleden. Dit is 2 miljard jaar extra geschiedenis: bijna de helft van de leeftijd van de Aarde!”