Charakterisierung von Fluid-Schichten um Mineraleinschlüsse in lithospärischen Diamanten: Weitere Hinweise zu den Bedingungen der Diamantbildung

• Antragsteller: Professor Dr. Alan Butler Woodland
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538678688

Die Bildung von Diamanten ist ein Prozess, der für unser Verständnis des tiefen Kohlenstoffkreislaufs der Erde von grundlegender Bedeutung ist. Das Vorkommen mineralischer Einschlüsse liefert wichtige Informationen über die Bedingungen, unter denen der umhüllende Diamant entstanden ist. Obwohl sich Diamant auf unterschiedliche Weise bilden kann, wird gewöhnlich angenommen, dass die Kohlenstoffquelle eine fluide oder eine Schmelz-Phase. Die genaue Art dieses mobilen Agens ist von allergrößtem Interesse, da sie nicht nur Hinweise zur Diamantenbildung liefern, sondern auch Erdmantelgesteine metasomatisch überprägen kann. Flüssigkeitseinschlüsse sind im allgemeinen auf bestimmte Diamanttypen (flockig, trüb oder beschichtet) beschränkt. Sie kommen sehr selten in monokristallinen Diamanten mit Edelsteinqualität vor, die den Großteil der gefundenen Diamanten ausmachen. Vor kurzem wurde von Nimis et al. (2016) eine dünne Flüssigkeitsschicht identifiziert, die die verschiedenen Arten von Mineraleinschlüssen in Diamanten umgeben kann. Diese Schicht wird als eine mobile Phase interpretiert, die während der Bildung der Diamanten mit eingefangen wird. Raman-Spektren weisen auf das Vorhandensein von OH und Si hin, sonst ist jedoch nichts über Zusammensetzung bekannt. Ziel dieses Projekts ist die Analyse der Zusammensetzung der Flüssigkeitsschicht, die die mineralischen Einschlüsse in einem Satz von Diamanten umgibt. Dieser wurde bereits von Prof. F. Nestola (Universität Padua, Italien) bereitgestellt. Im ersten Schritt werden die Proben mithilfe von Raman-Spektroskopie und einem hochauflösenden Digitalmikroskop gründlich charakterisiert, um das Vorhandensein einer fluiden Schicht sicherzustellen und die Entfernung des Einschlusses von der Diamantoberfläche zu bestimmen. Dies wurde bereits an 4 Proben durchgeführt. Mit dieser Information wird anschließend die zeitaufgelöste Laserablation ICPMS durchgeführt unter Verwendung eines neu installierten "Fast Funnel"-Ablationssystems. In Kombination mit der genauen Ausrichtung von Laser und Massenspektrometer wird eine spektrale Abweichung eliminiert. Mit diesem System wird eine verbesserte Zeitauflösung erreicht, was eine deutliche Unterscheidung des Signals der flüssigen Phase von dem des angrenzenden Einschlusses ermöglicht. Beim weiteren Eindringen des Lasers in den Einschluss werden zunächst gemischte Signale und dann saubere Informationen über die Zusammensetzung des Minerals gewonnen. Eine Zweikomponenten-Mischsystematik kann bei der Entfaltung des Flüssigkeitssignals helfen. Dadurch können zumindest zuverlässige quantitative Verhältnisse der Elementkonzentrationen erhalten werden. Eine halbquantitative Bestimmung der Elementkonzentration in der fluiden Phase wird ebenfalls möglich sein. Dadurch kann die Zusammensetzung dieses mobilen Mediums abgeschätzt werden, das für die Kristallisation monokristalliner Diamanten in Edelsteinqualität im tiefen lithosphärischen Mantel verantwortlich ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Italien
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Wolfgang Müller
• Kooperationspartner: Professor Dr. Fabrizio Nestola