Die heutige Verteilung diamantenreicher Kimberlit-Gesteine in der Erdkruste geht auf Vorgänge tief im Erdmantel zurück: Wie Wissenschaftler in „Nature“ berichten, waren Mantelplumes, von der Kern-Mantel-Grenze aufsteigende Bereiche besonders heißen Magmas, die treibende Kraft für die Kimberlit-Bildung. Sie kontrollierten die Verteilung praktisch aller in den letzten 540 Millionen Jahren entstandenen Kimberlit-Vorkommen weltweit.
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Diamanten gehören zu den härtesten bekannten Mineralien, sind jedoch nicht anderes als eine besonders stabile Konformation des Kohlenstoffs. Sie entstehen unter extremsten Bedingungen: hohem Druck und Temperaturen von mehr als 1.000°C, wie sie beispielsweise im Erdmantel, mehr als 150 Kilometer tief unter der Erdoberfläche herrschen. Vor 70 bis 150 Millionen Jahren, teilweise aber auch schon vor 1,2 Milliarden Jahren, gelangten diese diamantenhaltigen Kimberlit-Gesteine über so genannte „Pipes“, Schlote vulkanischen Ursprungs, wieder an die Erdoberfläche.
Rekonstruktion der Plattentektonik-Bewegungen
Heute finden sich große Kimberlit-Lagerstätten vor allem in Südafrika, in Sibirien und Sierra Leone, aber auch in anderen Orten der Erde. Insgesamt sind mehrere tausend Kimberlit-Fundorte bekannt. Die meisten von ihnen liegen in Bereichen von Festlandskernen, sehr alter kontinentaler Kruste, die bis zu 2,5 Milliarden Jahre alt und rund 200 Kilometer dick ist. Was genau aber ihre Verteilung bestimmte, war bisher nur in Teilen bekannt.
Wissenschaftler der Universität von Oslo unter Leitung von Trond Torsvik haben nun die Bewegungen der tektonischen Platten – und speziell der Kimberlit-führenden Festlandskerne – in den letzen 540 Millionen Jahren rekonstruiert. Ihr Ziel dabei: Die damalige Lage der heute diamantenreichen Gebiete in Bezug auf den tiefen Erdmantel und dessen Prozesse zu bestimmen.
Mantelplumes als Kimberlit-Produzenten
Die Rekonstruktion ergab, dass die Kimberlite und Kimberlit-Ausbrüche sich überall dort häuften, wo im tiefen Erdmantel großräumige Zonen abweichender Eigenschaften endeten oder begannen. Nach Ansicht der Forscher entstanden in diesen Zonen Mantelplumes, die letztlich für die Entstehung der Kimberlite verantwortlich waren. Mantelplumes sind Bereiche im Erdmantel, in denen das Gesteinsmaterial heißer ist als die Umgebung und aufsteigt. Als Folge kann es an der Oberfläche zu verschiedenen Formen des Vulkanismus kommen. Auch das Aufsteigen des diamantenreichen Gesteins und die Bildung des Kimberlits geht darauf zurück, so die Schlussfolgerung von Torsvik und Kollegen.
(Nature, 15.07.2010 – NPO)
