Junge Diamanten in Kimberliten

Die alten Festlandssockel der Erde werden Kratone genannt. Bekannt sind u.a. die alten Kratone in Südafrika, Australien und Kanada. Das Alter ihrer Gesteine wird meist zwischen 1 und 4 Milliarden Jahren angegeben. Vielerorts werden die Kratone von vulkanischen Röhren, den sog. Kimberlit-Pipes durchschlagen. Kimberlite sind eine besondere Art vulkanischen Gesteins. Sie enthalten Einschlüsse anderer Gesteine, die darauf hinweisen, daß das Material explosionsartig aus Tiefen von 100 bis 200 km gefördert wurde. Wirtschaftliche Bedeutung haben die Kimberlit-Pipes wegen der in ihnen enthaltenen Diamanten. Radiometrische Altersbestimmungen an diesen Diamanten erbrachten zumeist Werte zwischen 3,4 und 3,6 Milliarden Jahren, im Einklang mit dem Alter der Kratone.

Kürzlich berichteten Dorrit Jacob et al. (2000) aber von Diamanten aus dem Venetia-Kimberlit in Südafrika, an denen ein ungewöhnlich junges radiometrisches Alter von nur rund 530 Millionen Jahren ermittelt wurde. Dieser Befund hinterfragt die Vorstellungen über die Stabilität der Festlandssockel. Bei den untersuchten Diamanten handelt es sich um polykristalline Aggregate, die die Bezeichnung Framesite tragen. Diese Framesite sind zusammen mit Silikatmineralen entstanden, im vorliegenden Fall handelt es sich dabei um Granate. Da die Minerale recht klein sind, kristallisierten sie vermutlich rasch. Isotopendaten und Spurenelemente in den Granaten lassen annehmen, daß älteres Material eingebaut wurde und die Framesite kurz vor der Kimberlit-Eruption entstanden.

Die Minerale sind Bestandteile des Eklogits, eines Mantelgesteins, daß bei der Kimberlit-Eruption mitgerissen wird und das den Geowissenschaftlern wertvolle Hinweise auf die Zusammensetzung des Erdmantels liefert. Bestimmte Isotopenverhältnisse in den Mineralen werden von den Autoren so interpretiert, daß der Eklogit im Kontakt mit einer karbonatitischen Schmelze stand. Während die Hauptgemengteile der Granate nicht ausgetauscht wurden, deutet eine feine Zonierung der Spurenelemente in den Mineralkörnern auf einen Umwandlungsprozeß unter dem Einfluß dieser Schmelze hin.

Ähnliche Untersuchungen wurden an Eklogiten des Udachnaya-Kimberlits in Sibirien ausgeführt (Jacob & Foley 1999). Hier lassen sich die Sauerstoff-Isotopendaten so interpretieren, daß Material aus in den Erdmantel abgetauchter ozeanischer Kruste aufgenommen wurde. Altersbestimmungen an den Eklogiten erbrachten Werte um 2,6 Milliarden Jahre. Dies entspräche der Zeit, als es weltweit offenbar zu einer bedeutenden Krustenbildung kam.

Die jüngeren Untersuchungen lassen vermuten, daß die Wurzeln der Kratone nicht so stabil sind und nicht so tief in den Mantel reichen, wie man noch vor kurzem dachte. An der Basis kommt es offenbar zum Stoffaustausch, der sich in der geochemischen Signatur von Gesteinseinschlüssen der Kimberlit-Pipes niederschlägt. Beachtlich an diesen Forschungsresultaten ist, welch weitreichenden Folgerungen aus der Analyse weniger Minerale gezogen werden.

[Jacob DE & Foley SF (1999) Evidence for Archean ocean crust with low high field strength element signature from diamondiferous eclogite xenoliths. Lithos 48, 317-336; Jacob DE, Viljoen KS, Grassineau N & Jagoutz E (2000) Remobilization in the cratonic lithosphere recorded in polycrystalline diamond. Nature 289, 1182-1185.] TF