Исследование крошечных минеральных «включений» в алмазах из Ботсваны показало, что для роста алмазных кристаллов могут потребоваться миллиарды лет. Было обнаружено, что один алмаз содержит силикатный материал, сформировавшийся 2,3 миллиарда лет назад внутри его, и кристалл граната возрастом 250 миллионов лет по направлению к его внешнему краю, что является самым большим возрастным диапазоном, когда-либо обнаруженным в одном образце. Анализ включений также предполагает, что способ обмена углеродом и его осаждения между атмосферой, биосферой, океанами и геосферой мог значительно измениться за последние 2 года.5 миллиардов лет.
«Хотя ювелир счел бы бриллианты с большим количеством включений дефектными, для геолога они являются самыми ценными и интересными образцами», - сказал профессор Гарет Дэвис из Свободного университета Амстердама, соавтор изучение. «Мы можем использовать включения для датирования различных частей отдельного алмаза, и это потенциально позволяет нам посмотреть, как процессы, которые сформировали алмазы, могли измениться с течением времени, и как это может быть связано с изменением углеродного цикла на Земле».
В ходе исследования были проанализированы шестнадцать алмазов из двух рудников на северо-востоке Ботсваны: семь образцов из рудника Орапа и девять из рудника Летлхакане. Команда VU Amsterdam измерила содержание радиоизотопов, азота и микроэлементов во включениях в алмазах. Хотя рудники расположены всего в 40 километрах друг от друга, алмазы из двух источников имели существенные различия по возрастному диапазону и химическому составу включений.
Алмазы Орапа содержали материал возрастом от 400 миллионов до более чем 1,4 миллиарда лет назад. Алмазные включения Letlhakane имеют возраст от менее 700 миллионов до 2-2,5 миллиардов лет. В каждом случае команда смогла связать возраст и состав материала во включениях с различными тектоническими событиями, происходящими локально в земной коре, такими как столкновение между плитами, континентальный рифтогенез или магматизм. Это говорит о том, что образование алмазов вызвано колебаниями тепла и движением магматического флюида, связанными с этими событиями.
Алмазы Letlhakane также предоставили редкую возможность заглянуть в прошлое, на раннюю Землю. Самые старые включения датируются до Великого события окисления (GOE) около 2,3 миллиарда лет назад, когда кислород, вырабатываемый многоклеточными цианобактериями, начал заполнять атмосферу, радикально изменив процессы выветривания и образования отложений и, таким образом, изменив химический состав горных пород.
'Самые старые включения в алмазах содержат более высокую долю более легкого изотопа углерода. Поскольку фотосинтез отдает предпочтение более легкому изотопу углерода 12, а не более тяжелому углероду 13, это открытие соотношения «легкости» предполагает, что органический материал из биологических источников мог быть более обильным в алмазообразующих зонах в начале истории Земли, чем мы находим сегодня». объяснила Сюзетт Тиммерман, ведущий автор исследования. «Более высокие температуры в недрах Земли до GOE могли повлиять на то, как углерод высвобождается в алмазообразующих регионах под континентальными плитами Земли, и могут свидетельствовать о фундаментальных изменениях в тектонических процессах. Однако в настоящее время мы работаем с очень небольшим набором данных и нуждаемся в дальнейших исследованиях, чтобы установить, является ли это глобальным явлением».