Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues aus der Kinderstube der Diamanten

18.06.2019

Im Gegensatz zum lupenreinen Edelstein enthalten faserige Diamanten oft kleine Einschlüsse von Salzlauge. Sie verraten Forschern, unter welchen Bedingungen Diamanten tief im Erdmantel entstehen. Ein Forscherteam unter Beteiligung der Goethe-Universität hat das Rätsel gelöst, in dem sie die Situation unter extremem Druck und großer Hitze im Labor simulierte.

Diamanten sind Kristalle aus Kohlenstoff, die sich im tiefen Erdmantel unter den ältesten Kontinenten, den Kratonen, bilden. Durch explosive Vulkanausbrüche gelangen sie mit exotischen Magmen, den Kimberliten, an die Erdoberfläche.


Prof. Horst Marschall vor einer der Hochdruckpressen im Institut für Geowissenschaften, mit denen die Entstehung von Einschlüssen in Diamanten simuliert werden.

H. Marschall, Goethe-Universität

Aus vorherigen Studien war bereits bekannt, dass Diamanten Natrium- und Kalium-haltige Fluide einschließen, jedoch war der Ursprung dieser Fluide unbekannt.

„Damit solche Einschlüsse entstehen können, müssen Teile der marinen Erdkruste und deren Sedimentauflage in einer sogenannten Subduktionszone unter die kratonischen Kontinente abtauchen.

Diese Zonen liegen in Tiefen von über 110 Kilometern bei einem Druck von mehr als vier Gigapascal, also dem 40 Tausendfachen des atmosphärischen Drucks“, erklärt Michael Förster, der Erstautor der Studie, die in der Fachzeitschrift Science Advances erschienen ist.

Das Abtauchen der Erdkruste muss rasch geschehen, so dass sich der Diamant gebildet hat, bevor das Sediment bei über 800 Grad Celsius zu schmelzen anfängt und mit dem kratonischen Mantel reagiert.

Für die Hochdruckexperimente im Labor schichteten die Wissenschaftler aus Sydney, Mainz und Frankfurt marines Sediment und Peridotit (Erdmantelgestein) in vier Millimeter kleine Kapseln und setzten sie unter Hochdruck und extreme Temperaturen. Bei Drücken von vier bis sechs Gigapascal - entsprechend Tiefen von 120 bis 180 Kilometern – entstanden aus der Reaktionen beider Schichten kleine Salzkristalle.

Deren Kalium zu Natrium-Verhältnis entspricht genau dem der salzhaltigen Fluideinschlüsse in Diamanten. In Experimenten mit geringeren Drücken, die Tiefen von unter 110 Kilometern entsprechen, fehlen diese Salze. Stattdessen wird Kalium aus dem recycelten Sediment von Glimmer aufgenommen.

„Im Gegensatz zu vorherigen Modellen, bei denen der Ursprung der Salze dem Meerwasser zugeschrieben wurde, sind die Sedimente eine plausible Quelle für Kalium“, sagt der Mineraloge Prof. Horst Marschall von der Goethe-Universität, „denn im Meerwasser ist die Kaliumkonzentration zu niedrig, um die salinen Einschlüsse in Diamanten zu erklären.“

Als Nebenprodukt der Reaktion entstanden auch magnesiumreiche Karbonate, die wichtige Bestandteile der Kimberlite sind.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Horst Marschall, Institut für Geowissenschaften, Mineralogie, Fachbereich 11, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798- 40124 , marschall@em.uni-frankfurt.de

Originalpublikation:

Michael W. Förster, et al. Melting of sediments in the deep mantle produces saline fluid inclusions in diamonds, in Science Advances, Vol.5 No. 5, DOI: DOI: 10.1126/sciadv.aau2620; https://advances.sciencemag.org/content/5/5/eaau2620

Dr. Anne Hardy | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-frankfurt.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Grönlands Eispanzer schrumpft immer schneller – Geodäten der TUD werten Satellitendaten für internationale Studie aus
11.12.2019 | Technische Universität Dresden

nachricht Zukunft der Meeresspiegel
11.12.2019 | Deutsches Klima-Konsortium e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik

In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.

Laserspektroskopie neutraler Atome und einfach geladener Ionen hat während der vergangenen Jahrzehnte Dank einer Serie technologischer Fortschritte eine...

Im Focus: Highly charged ion paves the way towards new physics

In a joint experimental and theoretical work performed at the Heidelberg Max Planck Institute for Nuclear Physics, an international team of physicists detected for the first time an orbital crossing in the highly charged ion Pr⁹⁺. Optical spectra were recorded employing an electron beam ion trap and analysed with the aid of atomic structure calculations. A proposed nHz-wide transition has been identified and its energy was determined with high precision. Theory predicts a very high sensitivity to new physics and extremely low susceptibility to external perturbations for this “clock line” making it a unique candidate for proposed precision studies.

Laser spectroscopy of neutral atoms and singly charged ions has reached astonishing precision by merit of a chain of technological advances during the past...

Im Focus: Ultrafast stimulated emission microscopy of single nanocrystals in Science

The ability to investigate the dynamics of single particle at the nano-scale and femtosecond level remained an unfathomed dream for years. It was not until the dawn of the 21st century that nanotechnology and femtoscience gradually merged together and the first ultrafast microscopy of individual quantum dots (QDs) and molecules was accomplished.

Ultrafast microscopy studies entirely rely on detecting nanoparticles or single molecules with luminescence techniques, which require efficient emitters to...

Im Focus: Wie Graphen-Nanostrukturen magnetisch werden

Graphen, eine zweidimensionale Struktur aus Kohlenstoff, ist ein Material mit hervorragenden mechanischen, elektronischen und optischen Eigenschaften. Doch für magnetische Anwendungen schien es bislang nicht nutzbar. Forschern der Empa ist es gemeinsam mit internationalen Partnern nun gelungen, ein in den 1970er Jahren vorhergesagtes Molekül zu synthetisieren, welches beweist, dass Graphen-Nanostrukturen in ganz bestimmten Formen magnetische Eigenschaften aufweisen, die künftige spintronische Anwendungen erlauben könnten. Die Ergebnisse sind eben im renommierten Fachmagazin Nature Nanotechnology erschienen.

Graphen-Nanostrukturen (auch Nanographene genannt) können, je nach Form und Ausrichtung der Ränder, ganz unterschiedliche Eigenschaften besitzen - zum Beispiel...

Im Focus: How to induce magnetism in graphene

Graphene, a two-dimensional structure made of carbon, is a material with excellent mechanical, electronic and optical properties. However, it did not seem suitable for magnetic applications. Together with international partners, Empa researchers have now succeeded in synthesizing a unique nanographene predicted in the 1970s, which conclusively demonstrates that carbon in very specific forms has magnetic properties that could permit future spintronic applications. The results have just been published in the renowned journal Nature Nanotechnology.

Depending on the shape and orientation of their edges, graphene nanostructures (also known as nanographenes) can have very different properties – for example,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Analyse internationaler Finanzmärkte

10.12.2019 | Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Kein Seemannsgarn: Hochseeschifffahrt soll schadstoffärmer werden

11.12.2019 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Vernetzte Produktion in Echtzeit: Deutsch-schwedisches Testbed geht in die zweite Phase

11.12.2019 | Informationstechnologie

Verbesserte Architekturgläser durch Plasmabehandlung – Reinigung, Vorbehandlung & Haftungssteigerung

11.12.2019 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics