Muinaiset timantit pitävät vihjeitä alkuperäisestä Maasta

Kokoelma Witwatersrand -timantteja. Nämä timantit auttoivat äskettäin paljastamaan, kuinka kauan maapallon kuori on läpikäynyt levyteknologian liikkeen. Kuva Wits -yliopiston kautta

Platektoniikka, teoria, joka kuvaa laajamittaisia ​​liikkeitä maankuoren valtavien osien välillä, on prosessi, joka muotoilee vuoria ja valtameren keskikaivoja ja aiheuttaa maanjäristyksiä ja tulivuorenpurkauksia. Mutta milloin levyteknologia alkoi ensin planeetallamme? Äskettäinen analyysi muinaisten timanttien sisälle jääneistä typpiatomeista paljastaa, että levyteknologia oli hyvässä vauhdissa jo 3,5 miljardia vuotta sitten. Nämä Etelä -Afrikan ja Kanadan tutkijoiden havainnot julkaistiin tammikuun 2016 numerossaLuonnontieteet.

Maankuoren suuret hitaasti liikkuvat levyt sijaitsevat vaipan päällä, kivikerros, joka ulottuu noin 4–1 750 mailin (7–2 800 km) pinnan alapuolelle. Levyn liikkeitä ohjaavat kuoren ja vaipan konvektiokennojen väliset vuorovaikutukset, joissa kuumennettu materiaali nousee alhaalta ja jäähdytin laskee alaspäin.

Vaipan materiaali työnnetään ulos levyn reunojen, joita kutsutaan valtameren puolivälissä oleviksi harjuiksi, luomiseksi uutta kuorta. Subduktiovyöhykkeinä tunnetuilla levyn reunoilla vanha kuori, myös sedimentti ja orgaaninen materiaali, vedetään vaippaan.

Maapallon uskotaan muodostuneen noin 4,5 miljardia vuotta sitten, mutta levytektoniikan alkamisajankohdasta on jonkin verran epävarmuutta. Vanhimpien tunnettujen kivien geokemiallinen analyysi sisältää muutamia vihjeitä, mikä viittaa varhaisimman tunnetun tektonisen levyn aktiivisuuden vaihteluväliin 3,8 - 3 miljardia vuotta sitten.

Kuitenkin syvän menneisyyden jäljet ​​ovat piilossa muinaisissa timanteissa. Tohtori Katie Smart Witsin yliopistosta Johannesburgissa, uuden tutkimuksen johtava tutkija, sanoilausunto:

Koska timantit ovat osa maapallon kovimpia ja kestävimpiä materiaaleja, ne ovat täydellisiä pieniä aikakapseleita ja ne kykenevät kertomaan meille, mitä prosesseja tapahtui erittäin varhaisessa vaiheessa maan historiassa.

Esimerkki maapallon sisäisestä rakenteesta. Kuva Kelvinsongin kautta Wikipedia Commonsissa.

Timantteja muodostuu maapallon vaipasta. Ne tuodaan pintaan vulkaanisen toiminnan vuoksi. Suurin osa timanteista on alle kolme miljardia vuotta. Mutta tohtori Smartin ja hänen kollegoidensa analysoimat kolme timanttia tulivatWitwatersrand Supergroup, kolme miljardia vuotta vanha sedimenttikivimuodostuma Johannesburgissa, Etelä -Afrikassa.

Witwatersrandin timantit ovat paljon vanhempia kuin kolme miljardia vuotta; ne olivat alun perin nousseet muualle, olleet syöpyneet alkuperäisestä tulivuoren kivestä ja siirtyneet sedimenttiin, joka lopulta muuttui Witwatersrandin kalliomuodostelmaksi.

Vaikka timantteja ei voida suoraan päivämäärällä,sulkeumattimanttien loukkuun muodostumisensa aikana voivat antaa arvokasta tietoa niiden iästä ja alkuperästä.

Tässä tutkimuksessa Smart ja hänen tiiminsä analysoivat timantteihin jääneen typen. Useimmat typpiatomit sisältävät seitsemän protonia ja 7 neutronia, jolloin sen atomimäärä on 14. Joidenkin typpiatomien atomiluku on 15, koska ytimessä on ylimääräinen neutroni. Näiden kahden typen isotoopin runsaussuhde voi auttaa geotieteilijöitä ymmärtämään paremmin, mistä typpi tuli.

Smart sanoi:

Voimme käyttää timanttien hiili- ja typpi -isotooppikoostumuksia kertoaksemme meille, mistä Witwatersrand -timanttien muodostamiseen osallistunut lähdemateriaali on peräisin yli 3 miljardia vuotta sitten.

Witwatersrand -timanttien typpi -isotooppikoostumus viittasi sedimenttilähteeseen (maan pinnasta johdettu typpi), ja tämä kertoo meille, että Witwatersrand -timanttien sisältämä typpi ei ole peräisin maan vaipasta, vaan että se kuljetettiin pikemminkin maan pinnalta ylemmän vaipan levytektoniikan kautta.

Tämä on tärkeää, koska Witwatersrandin timantteihin jäänyt typpi osoittaa, että levytektoniikka, sellaisena kuin me sen nykyään tunnemme, toimi muinaisillaArchaeanMaata ja kuljetti aktiivisesti materiaalia maan pinnalla syvälle vaippaan.

Yksi Witwatersrandin timanteista. Kuva Wits -yliopiston kautta.

Bottom line: Witwatersrandin ja timanttien typellä on ominaisuuksia, jotka viittaavat siihen, että se on peräisin maapallon sedimentistä. Se vedettiin alas maan vaippaan subduktiovyöhykkeellä pitkin tektonista levyä, jossa se upotettiin vaippaan muodostuneisiin timantteihin. Tulivuoren toiminta toi nämä timantit maan pinnalle, missä se todennäköisesti kesti 500 miljoonan vuoden matkan: syöpyi alkuperäisestä tulivuoren kivestä ja kuljetettiin toiseen paikkaan, jossa se laskeutui sedimenttiin, josta tuli lopulta 3 miljardia vuotta vanha Witwatersrand-kivi muodostus. Tämän timantin tarina osoittaa, että tektonisten levyjen toiminta oli läsnä maapallolla vähintään 3,5 miljardia vuotta sitten.