Diamanten makkelijker te vinden

Diamanten vormen zich onder hoge druk in de aardmantel vanaf 150 km. Ze komen aan het oppervlak door vulkaanuitbarstingen die uiteindelijk zogenaamde kimberlieten vormen. Deze gesteentes komen vooral voor op oude continenten. Trond Torsvik en collega’s schrijven in het vakblad Nature dat deze kimberlieten vooral hun oorsprong vinden aan de randen van twee zones in de diepe mantel, die mogelijk al 540 miljoen jaar op dezelfde plaats liggen. Diamanten zouden hierdoor makkelijk te vinden kunnen zijn!

Diamanthoudende kimberliet uit de VS. Diamant zelf is hier niet te zien; de groene mineralen zijn pyroxeen.

Rick de Goede, sample van: Prof. dr. Ivan Mercolli

Rick de Goede, sample van: Prof. dr. Ivan Mercolli

Kimberlieten

Deze vaak donkere stollingsgesteenten zijn rijk aan water, CO₂ en kalium (K); er is weinig silicum (Si) in kimberliet te vinden. Kimberlieten variëren in textuur en mineralogie. Slecht 1 op de 200 kimberlieten bevat diamanten van winbare kwaliteit. Magma met een kimberliet-samenstelling, tussen 150 tot mogelijk 1700 km diepte, komt door vulkanisme met zijn oorsprong diep in de mantel (de zogenaamde mantelpluimen) aan het oppervlak. Dichtbij het oppervlak aangekomen, rijst het magma zeer snel en vormt zo een pijp die tot één kilometer in diameter kan worden ook al zijn erupties van kimberlietlava nog nooit waargenomen in de recente geschiedenis.

De naam kimberliet stamt af van de Kimberley-mijn in Zuid-Afrika, waar de vondst van een 16,7 gram zware diamant een ware stormloop aan zoekers veroorzaakte. Het gat op de figuur is het gevolg ervan.

Flickr.com Irene2005 CC BY 2.0

Flickr.com Irene2005 CC BY 2.0

De diepe mantel

Kimberlieten vertellen veel over wat er in de aardmantel gebeurt, want het voorkomen van kimberlieten hangt sterk samen met mantelpluimen (net zoals grote vlakten met stollingsgesteente gevormd in een paar miljoen jaar). Mantelpluimen veroorzaken ook veel hotspots, plaatsen op de aardkorst met vulkanisme dat niet samenhangt met plaattektoniek.

De analyse van Trond Torsvik en collega’s laat zien dat mantelpluimen op hun beurt vooral te vinden zijn aan de randen van twee zones in de diepste mantel dichtbij de aardkern/aardmantel grens op 2900 km diepte. Eéntje zit onder Afrika en de ander onder de zuidelijke Stille Oceaan. Deze zones bestaan uit heet materiaal met een hoge dichtheid. Seismische golven gaan hier langzaam doorheen.

Kimberlieten zijn tot nu toe vooral in Afrika gevonden. Dat is volkomen logisch want op het vasteland kunnen kimberlieten relatief makkelijk gevonden worden in tegenstelling tot diep in de Stille Oceaan. Hier zijn waarschijnlijk wel kimberlieten te vinden, maar ze zijn moeilijk te vinden en te exploiteren. Het continent Afrika was gedurende het Mesozoïcum (251-66 miljoen jaar geleden) steeds boven één zone te vinden. Ook toen de meeste kimberlieten tussen 70-120 miljoen jaar zich vormden.

De zwarte en witte punten stellen kimberlieten voor op een kaart met daarop de positie van de hedendaagse continenten. De rode gebieden zijn de zones diep in de aardmantel.

Trond Torsvik

Er zijn weinig kimberlieten bekend met een ouderdom tussen 540 en 320 miljoen jaar geleden. Dat is te verklaren doordat de continenten op aarde toen voor een groot deel niet boven de twee zones lagen. De eventuele kimberlieten gevormd in de oceanen zijn nu verdwenen door subductie

De aanname van Trond Torsvik en collega’s is dat de zones steeds op dezelfde plaats zijn blijven liggen. Kimberlieten uit Canada, ver weg van de zones, kunnen ook zo met plaattektoniek verklaard worden. Als de zones inderdaad op hun plaats zijn blijven liggen in de aardmantel gedurende de laatste 543 miljoen jaar, waar David Evans in het bijgeleverde News & Views stukje overigens aan twijfelt, kunnen kimberlietvoorkomens ook gebruikt worden om de positie van continenten eerder dan 320 miljoen jaar geleden grofweg te bepalen. Kimberlieten komen immers aan de randen van deze zones voor. Continenten die dus kimberlieten hebben, moeten ooit bij de rand van zo’n zone gelegen hebben in het verleden.

De zones diep in de aardmantel in het rood; de kimberlieten in het rood, wit en geel. Dit is de situatie gedurende het Paleozoïcum (543-251 miljoen jaar geleden).

Trond Torsvik

Zoektocht

Volgens Trond Torsvik en collega’s zal de zoektocht naar nieuwe kimberlietgesteenten (met daarin soms diamanten) gericht moeten worden op oude continenten die eens boven de twee zones lagen, het liefst dichtbij de rand. “Ik denk dat noordwestelijk Afrika, Noord-Brazilië en Groenland veel meer potentieel hebben dan tot nu toe gedacht”, vertelt Trond Torsvik aan Kennislink. Wie weet komen door de wetenschap dus nieuwe vindplaatsen naar voren.