UCT-Studie enthüllt Ursprung der wertvollsten Diamanten der Welt

Eine von der Universität Kapstadt (UCT) geleitete Studie hat erstmals systematisch die Entstehungsbedingungen der weltweit seltensten und wertvollsten Diamanten in Edelsteinqualität untersucht. Die sogenannten CLIPPIR-Diamanten – ein Akronym für „Cullinan-like, large, inclusion-poor, pure, irregular and resorbed" – galten bislang als eines der größten Rätsel der Geowissenschaften. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Die Forschungsgruppe, die Kimberlite Research Group (KRG) am Department of Geological Sciences der UCT, nutzte die Chemie des Minerals Olivin in Kimberliten als Fenster in den tiefen Erdmantel. Kimberlite sind vulkanische Gesteine, die aus großen Tiefen an die Erdoberfläche transportiert werden und als wichtigste Quelle für Diamanten gelten. Die Studie entstand in Zusammenarbeit mit Forschern der Carnegie Institution for Science in Washington, USA, sowie der China University of Geoscience in Peking, China.

Eisenreiche Domänen als Schlüssel

Das zentrale Ergebnis der Untersuchung: Kimberlite, die CLIPPIR-Diamanten führen, beproben konsistent anomale, eisenreiche Domänen an der Basis der Lithosphäre – in Tiefen von mehr als 150 Kilometern. Diese eisenreichen Domänen weisen Signaturen von leichtem Sauerstoff und schweren Eisenisotopen auf, die charakteristisch für hydrothermal veränderte ozeanische Kruste sind. Dabei handelt es sich um Material, das durch den geologischen Prozess der Subduktion in das Erdinnere gezogen und durch aufsteigendes Mantelmaterial an der Basis des Kontinents akkretiert wurde.

Geoffrey Howarth, außerordentlicher Professor an der KRG und Hauptautor der Studie, erklärt den Mechanismus dahinter: Die Wechselwirkung zwischen aufsteigenden kimberlitischen Schmelzen und diesen eisenreichen Domänen brachte die großen Olivin- und Granat-Megakristalle hervor, die für CLIPPIR-führende Kimberlite charakteristisch sind. Die CLIPPIR-Diamanten selbst kristallisierten in diesen ungewöhnlichen Substraten bei Drücken von über 11 Gigapascal (GPa) in der sogenannten Mantelübergangszone – einer Region in extremer Tiefe zwischen dem oberen und unteren Erdmantel.

„Diese außergewöhnlichen Diamanten – einige der größten und wertvollsten Edelsteine der Erde – waren lange Zeit ein Rätsel. Unsere Studie zeigt, dass sie in einer ungewöhnlichen eisenreichen Umgebung tief unter den Kontinenten gewachsen sind, gebildet aus alter ozeanischer Kruste, die durch Subduktion in die Tiefe gezogen wurde und sich dann an der Basis der Lithosphäre anlagerte", so Howarth.

Bedeutung für die Diamantensuche

Die Erkenntnisse haben nicht nur wissenschaftlichen Wert, sondern könnten auch praktische Konsequenzen für die Diamantenindustrie haben. Howarth betont: „Durch das Lesen der chemischen Fingerabdrücke, die in dem durch Kimberlit-Eruptionen an die Oberfläche gebrachten Mineral Olivin konserviert sind, können wir nun zurückverfolgen, woher diese außergewöhnlichen Diamanten stammen und wie man weitere von ihnen finden kann."

Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse, dass eisenreiche, isotopisch anomale Domänen eine weit verbreitete und wichtige Quelle für geochemische Heterogenität in vulkanischen Gesteinen sind, die weltweit eruptiert sind. Die Studie liefert damit nicht nur Antworten auf eine jahrzehntelange wissenschaftliche Frage, sondern eröffnet auch neue Perspektiven für das Verständnis der geochemischen Zusammensetzung des tiefen Erdmantels insgesamt.

Zu den bekanntesten CLIPPIR-Diamanten zählt der Cullinan-Diamant, der 1905 in Südafrika gefunden wurde und mit 3.106 Karat als größter je entdeckter Rohdiamant gilt. Teile des Cullinan-Diamanten befinden sich noch heute in den britischen Kronjuwelen – ein Hinweis auf den außerordentlichen wirtschaftlichen und historischen Wert dieser Edelsteingruppe.