Diamanten lassen tief blicken: Bayreuther Forscher entdecken Oxidationsprozesse im Erdinnern

Diamant aus rund 500 Kilometern Tiefe. Die beiden Einschlüsse von orangefarbenem Granat im Vordergrund sind jeweils etwa 200 Mikrometer (= 0,2 Millimeter) lang. Bild: Jeff W. Harris, University of Glasgow

Diamanten konservieren chemische Zustände im Erdinnern

Bernstein ist für seine Einschlüsse von Tieren und Pflanzen bekannt, die den Biologen Forschungsreisen in frühere Erdzeitalter ermöglichen. In ähnlicher Weise sind in Diamanten oft Spuren von Mineralen enthalten, die den Geowissenschaftlern Einblicke in die Tiefen der Erde ermöglichen.

Wenn hier Diamanten wachsen, dringen Minerale aus ihrer Umgebung ein und werden darin eingeschlossen. Der chemische Zustand der Minerale bleibt unverändert erhalten, selbst wenn die Diamanten – beispielsweise durch vulkanische Eruptionen – in die Erdkruste und weiter bis an die Erdoberfläche gelangen. Zu diesen Mineralen zählen auch verschiedene Arten von Granat.

Höhere Oxidationsgrade von Eisen in tieferen Erdschichten

Erstmals wurden nun Granat-Einschlüsse in Diamanten analysiert, von denen bereits bekannt war, dass sie aus unterschiedlichen Tiefen zwischen 260 und 500 Kilometern unterhalb der Erdoberfläche stammen. Forscher des Bayerischen Geoinstituts der Universität Bayreuth und der Universität Oxford haben diese röntgenkristallographischen Untersuchungen koordiniert, die zu einem großen Teil an den Elektronen-Synchrotronanlagen in Hamburg (DESY) und Grenoble (ESRF) durchgeführt wurden.

Wie sich herausstellte, unterscheiden sich die Eisenanteile im Granat erheblich: Das Eisen ist umso stärker oxidiert, je tiefer die Erdschichten sind, aus denen es stammt. Die oxidierten Eisenatome besitzen eine geringere Zahl von Elektronen, müssen also in großer Tiefe von ungefähr 500 Kilometern Elektronen an die Umgebung abgeben haben.

Neue Hinweise auf den Kohlenstoffkreislauf der Erde

„Wir haben starke Indizien dafür gefunden, dass in dieser Übergangszone zwischen dem oberen und dem unteren Erdmantel Redoxreaktionen stattfinden, bei denen Elektronen von Eisenatomen auf benachbarte Kohlenstoffatome übertragen werden. Diese Prozesse fördern die Entstehung von neuen Diamantkristallen“, sagt Dr. Catherine McCammon vom Bayerischen Geoinstitut (BGI).

„Im Hinblick auf diese Prozesse leisten unsere Daten auch einen Beitrag zur Aufklärung des Kohlenstoffkreislaufs der Erde, der sich vom Erdinnern bis in die Atmosphäre erstreckt und über weite Strecken bis heute erst ansatzweise erforscht ist“, ergänzt Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky vom BGI, Initiator der in Nature Geoscience veröffentlichten Studie.

Veröffentlichung:

E S. Kiseeva, D. M. Vasiukov, B. J. Wood, C. McCammon, T. Stachel, M. Bykov, E. Bykova, A. Chumakov, V. Cerantola, J. W. Harris, L. Dubrovinsky: Oxidized iron in garnets from the mantle transition zone, Nature Geoscience (2018),
DOI: 10.1038/s41561-017-0055-7.

Kontakte:

PD Dr. Catherine McCammon
Bayerisches Geoinstitut (BGI)
Universität Bayreuth
Tel.: +49 (0)921 55-3709
E-Mail: Catherine.McCammon@uni-bayreuth.de

Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky
Bayerisches Geoinstitut (BGI)
Universität Bayreuth
Telefon: +49 (0)921 / 55 -3736 oder -3707
E-Mail: Leonid.Dubrovinsky@uni-bayreuth.de

Media Contact

Christian Wißler Universität Bayreuth

Weitere Informationen:

http://www.uni-bayreuth.de/

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften

Die Geowissenschaften befassen sich grundlegend mit der Erde und spielen eine tragende Rolle für die Energieversorgung wie die allg. Rohstoffversorgung.

Zu den Geowissenschaften gesellen sich Fächer wie Geologie, Geographie, Geoinformatik, Paläontologie, Mineralogie, Petrographie, Kristallographie, Geophysik, Geodäsie, Glaziologie, Kartographie, Photogrammetrie, Meteorologie und Seismologie, Frühwarnsysteme, Erdbebenforschung und Polarforschung.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Urtümliche Reaktionswege

Reaktionen im reduktiven Krebszyklus funktionieren auch mit Meteoritenpulver. Natürlich ablaufende chemische Reaktionen könnten sich zu den heute bekannten biochemischen Prozessen fortentwickelt haben. Ein Forschungsteam hat nun entdeckt, dass eine Reaktionsabfolge…

Tomographie zeigt hohes Potenzial von Kupfersulfid-Feststoffbatterien

Feststoffbatterien ermöglichen noch höhere Energiedichten als Lithium-Ionenbatterien bei hoher Sicherheit. Einem Team um Prof. Philipp Adelhelm und Dr. Ingo Manke ist es gelungen, eine Feststoffbatterie während des Ladens und Entladens…

Sternschnuppen aus den Zwillingen – die Geminiden kommen

Sie wurden nach dem Sternbild Zwillinge benannt: Die Geminiden sorgen Mitte Dezember für einen schönes Sternschnuppenschauspiel. Mit bis zu 150 Meteoren pro Stunde gelten die Geminiden als reichster Strom des…

Partner & Förderer