Diamantenbrunnen brechen aus, während Superkontinente auseinanderbrechen

Forscher haben ein Muster entdeckt, bei dem Diamanten bei riesigen, explosiven Vulkanausbrüchen tief unter der Erdoberfläche austreten

Das Auseinanderbrechen von Superkontinenten könnte explosive Eruptionen auslösen, die Fontänen aus Diamanten an die Erdoberfläche schießen lassen.

Diamanten entstehen tief in der Erdkruste, etwa 150 Kilometer tief. Sie werden durch Eruptionen, sogenannte Kimberlite, sehr schnell an die Oberfläche gebracht. Diese Kimberlite bewegen sich mit einer Geschwindigkeit zwischen 18 und 133 km/h, und einige Ausbrüche könnten zu Vesuv-ähnlichen Explosionen von Gasen und Staub geführt haben, sagte Thomas Gernon, Professor für Erd- und Klimawissenschaften an der University of Southampton in England.

Forscher stellten fest, dass Kimberlite am häufigsten in Zeiten auftreten, in denen sich die tektonischen Platten in großem Umfang neu anordnen, sagte Gernon, beispielsweise während des Auseinanderbrechens des Superkontinents Pangäa. Seltsamerweise brechen Kimberlite jedoch oft in der Mitte von Kontinenten aus, nicht an den Rändern von Ausbrüchen – und diese innere Kruste ist dick, zäh und schwer zu zerstören.

„Die Diamanten liegen seit Hunderten Millionen oder sogar Milliarden Jahren an der Basis der Kontinente“, sagte Gernon. „Es muss einen Reiz geben, der sie plötzlich antreibt, denn diese Ausbrüche selbst sind wirklich kraftvoll, wirklich explosiv.“

Gernon und seine Kollegen suchten zunächst nach Korrelationen zwischen dem Alter der Kimberlite und dem Grad der Plattenfragmentierung zu dieser Zeit. Sie fanden heraus, dass es in den letzten 500 Millionen Jahren ein Muster gibt, bei dem die Platten beginnen, sich auseinanderzuziehen, und 22 bis 30 Millionen Jahre später dann der Höhepunkt der Kimberlit-Eruptionen erreicht wird. (Dieses Muster hielt auch in den letzten 1 Milliarde Jahren an, allerdings mit größerer Unsicherheit angesichts der Schwierigkeiten, geologische Zyklen so weit zurück zu verfolgen.)

Die Forscher fanden beispielsweise heraus, dass Kimberlit-Eruptionen im heutigen Afrika und Südamerika etwa 25 Millionen Jahre nach dem Auseinanderbrechen des südlichen Superkontinents Gondwana, also vor etwa 180 Millionen Jahren, zunahmen. Auch im heutigen Nordamerika kam es zu einem Anstieg der Kimberlite, nachdem Pangäa vor etwa 250 Millionen Jahren begann, auseinanderzubrechen. Interessanterweise schienen diese Kimberliteruptionen an den Rändern der Risse zu beginnen und dann stetig in Richtung der Mitte der Landmassen zu wandern.

Um herauszufinden, was diese Muster antreibt, verwendeten die Forscher mehrere Computermodelle der tiefen Erdkruste und des oberen Erdmantels. Sie fanden heraus, dass beim Auseinanderziehen tektonischer Platten die Basis der kontinentalen Kruste dünner wird – genau wie sich die Kruste oben ausdehnt und Täler bildet. Heißes Gestein steigt auf, kommt mit dieser nun unterbrochenen Grenze in Kontakt, kühlt ab und sinkt wieder ab, wodurch lokale Zirkulationsbereiche entstehen.

Diese instabilen Regionen können Instabilität in benachbarten Regionen auslösen und sich allmählich über Tausende von Kilometern in Richtung der Mitte des Kontinents ausbreiten. Dieser Befund stimmt mit dem realen Muster überein, das bei Kimberliteruptionen beobachtet wird, die in der Nähe von Riftzonen beginnen und sich dann in das Innere des Kontinents ausbreiten, berichteten die Forscher am 26. Juli in der Fachzeitschrift Nature.

Aber wie führen diese Instabilitäten zu explosiven Eruptionen tief in der Kruste? Auf die Mischung genau der richtigen Materialien kommt es an, sagte Gernon. Die Instabilitäten reichen aus, um Gestein aus dem oberen Erdmantel und der unteren Erdkruste gegeneinander fließen zu lassen.

Dadurch wird Gestein mit viel darin eingeschlossenem Wasser und Kohlendioxid sowie vielen wichtigen Kimberlitmineralien – einschließlich Diamanten – aufgewühlt. Das Ergebnis sei, als würde man eine Flasche Champagner schütteln, sagte Gernon: Eruptionen mit viel Sprengkraft und Auftrieb, um sie an die Oberfläche zu treiben.

Die Ergebnisse könnten bei der Suche nach unentdeckten Diamantenvorkommen nützlich sein, sagte Gernon. Sie könnten auch helfen zu erklären, warum es andere Arten von Vulkanausbrüchen gibt, die manchmal lange nach dem Auseinanderbrechen eines Superkontinents in Regionen auftreten, die weitgehend stabil sein sollten.

„Es ist ein grundlegender und hochorganisierter physikalischer Prozess“, sagte Gernon, „also reagieren wahrscheinlich nicht nur Kimberlite darauf, sondern es könnte auch eine ganze Reihe von Prozessen im Erdsystem sein, die darauf reagieren.“

Stephanie Pappas ist freiberuflicher Wissenschaftsjournalist. Sie lebt in Denver, Colorado.

Stephanie Pappas

Maya Miller

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