Analiza starożytnych, bardzo głębokich diamentów wydobytych z kopalni w Brazylii i Afryce Zachodniej ujawniła nowe procesy ewolucji i przemieszczania się kontynentów podczas wczesnej ewolucji złożonego życia na Ziemi.
Diamenty te, które powstały między 650 a 450 milionami lat temu na bazie superkontynentu Gondwany, zostały przeanalizowane przez międzynarodowy zespół ekspertów i wykazały, w jaki sposób superkontynenty takie jak Gondwana powstawały, stabilizowały się oraz w jaki sposób poruszają się po planecie.
„Supergłębokie diamenty są niezwykle rzadkie i teraz wiemy, że mogą nam wiele powiedzieć o całym procesie formowania się kontynentów” – mówi dr Karen Smit z Wits School of Geosciences, która brała udział w badaniach. „Chcieliśmy datować te diamenty, aby zrozumieć, jak powstały najwcześniejsze kontynenty”.
Powstałe miliony, a nawet miliardy lat temu diamenty mogą oświetlać najciemniejsze i najstarsze części płaszcza Ziemi. Kontynenty dryfują po powierzchni Ziemi, tworząc „superkontynenty” i niszcząc je. Łącznie te migracje są znane jako „cykl superkontynentu”, a diamenty są jednymi z niewielu minerałów wystarczająco silnych, aby przetrwać i zarejestrować te starożytne cykle tworzenia i niszczenia.
Superkontynenty mogą skupiać subdukcję głębokich płyt oceanicznych – siłę napędową tektoniki płyt – w bardzo określonych regionach. Takie głębokie procesy geologiczne, zwłaszcza w przeszłości, były bardzo trudne do bezpośredniego zbadania, ponieważ skorupa oceaniczna jest młoda, a skorupa kontynentalna zapewnia jedynie ograniczony obraz głębokich wyrobisk Ziemi. Stare diamenty oferują bezpośredni wgląd w silnik tektoniczny głębokich płyt i jego związek z cyklem superkontynentu.
Datując maleńkie wtrącenia krzemianów i siarczków wewnątrz diamentów, zespół kierowany przez dr Suzette Timmerman z Uniwersytetu w Bernie w Szwajcarii datował diamenty, które utworzyły się na głębokości od 300 do 700 km pod podstawą Gondwany. Celem było prześledzenie sposobu dodawania materiału do stępki superkontynentu. Robiąc to, zespół rozpoznał nieznany wcześniej proces geologiczny. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie Nature w środę, 18 października.
„Analizy geochemiczne i datowanie inkluzji w diamentach, w połączeniu z istniejącymi modelami płyt tektonicznych migracji kontynentów, wykazały, że diamenty powstały na dużych głębokościach pod Gondwaną, gdy superkontynent pokrywał biegun południowy, między 650 a 450 milionami lat temu” – mówi Smit .
Skały macierzyste diamentów stały się pływalne podczas formowania się diamentów, przenosząc subdukowany materiał płaszcza wraz z diamentami. Materiał ten został dodany do podstawy korzenia Gondwany, w istocie „wyhodowując” superkontynent od dołu.
„Około 120 milionów lat temu Gondwana zaczęła się rozpadać, tworząc obecne oceany, takie jak Atlantyk. 90 milionów lat temu diamenty niosące uwięzione maleńkie wtrącenia skały macierzystej zostały wyniesione na powierzchnię Ziemi w wyniku gwałtownych erupcji wulkanów. “
Obecne lokalizacje tych erupcji wulkanów znajdują się na kontynentalnych fragmentach Brazylii i Afryki Zachodniej, dwóch kluczowych elementów Gondwany. Zatem diamenty musiały migrować razem z różnymi częściami dawnego superkontynentu w miarę jego rozpraszania, „przyklejając się” do ich podstawy.
„Ta złożona historia diamentów pokazuje, że niezwykle łatwo przemieszczają się one po Ziemi, zarówno w pionie, jak i w poziomie, śledząc zarówno powstawanie superkontynentu, jak i późniejsze etapy jego ewolucji. Akrecja stosunkowo młodego materiału do korzenie kontynentów gęstnieją i spajają ze sobą te starożytne fragmenty kontynentów, wskazując na potencjalny nowy sposób wzrostu kontynentów.”
Smit przeprowadził analizy izotopowe wtrąceń siarczkowych w Carnegie Institution for Science. Smit pracuje obecnie na Uniwersytecie Witwatersrand, gdzie jest częścią zespołu opracowującego nowe laboratorium izotopowe i metodologie, dzięki którym w Wits będzie można ostatecznie przeprowadzać analizy inkluzji diamentu.
„W 2022 r. zainstalowaliśmy niezbędny sprzęt i pracujemy nad zgromadzeniem wysoce wyspecjalizowanych umiejętności i sprzętu, abyśmy mogli wykonywać tego typu prace diamentowe w Republice Południowej Afryki, gdzie wcześniej można było to robić tylko za granicą” – mówi Smit.
„Potrzebujemy tego typu badań, aby zrozumieć, w jaki sposób kontynenty ewoluują i poruszają się. Bez kontynentów nie byłoby życia. Badania te dają nam wgląd w to, jak powstają kontynenty i mają związek z ewolucją życia i tym, co sprawia, że nasza planeta, Ziemia, jest inna z innych planet.”