Zerstörungsfreie in situ Untersuchung der Struktur und Chemie syngenetischer Mineraleinschlüsse in sub-lithospährischen Diamanten aus den Gebieten von Juina und Kankan mittels Mikro-Raman-Spektroskopie, konfokaler Mikro-Röntgenstrahlfloureszenz-analyse und Raster-Mikro-Röntgenstrahldiffraktion
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Arbeiten in diesem Projekt führten zu substantiellen Erkenntnissen zum Stoffaustausch zwischen ozeanischer Kruste und dem tiefen Erdmantel. Die dem gesamten Projekt zu Grunde liegende Annahme, dass der tiefere Erdmantel (>300km) chemisch sehr heterogen aufgebaut ist (Brenker et al., 2004) hat sich weiter gefestigt. Diese Heterogenitäten, die wahrscheinlich durch hydrothermale oder metasomatische Prozesse in der ozeanischen Kruste angelegt werden, bleiben scheinbar während des Subduktionsprozesses erhalten (z.B. Brenker et al. 2005 und 2007). Die Ergebnisse belegen zudem eine chemisch heterogen aufgebaute Übergangszone im Erdmantel. Neben einem Ca-reichen Reservoir (Kankan, Brenker et al., 2005) konnten Karbonatreiche (Juina, Brenker et al., 2007), Si,AI-reiche und Fluid-haltige (Wirth et al., 2007) Lithologien nachgewiesen werden. Neben der druckbedingten Erhöhung der Wasserspeicherkapazität von nominal wasserfeien Mantelphasen sind es vor allem die „dense hydrous minerals" DHMs denen aus experimentellen Beobachtungen eine zentrale Bedeutung für den Fluidtransport von der Oberfläche in den tiefen Erdmantel zugesprochen wird. Der Nachweis von Phase „Egg" in dieser Arbeit ist der erste Fund einer natürlichen DHM-Phase deren Stabilitätsfeld in der Übergangszone des Erdmantels liegt. Als Si- und AI-reiches Endglied ist es sehr wahrscheinlich, dass Phase "Egg" in einem ursprünglich sedimentären Umfeld entstand. Die Anwesenheit dieser Phase als Einschluss in einem Diamant könnte daher ein deutlicher Hinweis auf die Subduktion von Sedimenten bis in die Übergangszone der Erde hinein sein. Bedingt durch die beobachtete nanokristalline Natur der gefundenen Phase (Wirth et al., 2007) lässt sich eine metastabile Bildung bei niedrigeren Drucken bisher allerdings nicht ganz ausschließen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass alle bisherigen Ergebnisse auf den Transport und den Erhalt hydrothermal und metasomatisch überprägter ozeanischer Kruste, samt ihrem sedimentären Auflager, bis mindestens in den unteren Teil der Übergangszone (>520km) hinweisen (Brenker et al., 2007, Wirth et al. 2007). Der Fund von syngenetischen Karbonaten in diesen „supertiefen" Diamanten spricht zudem für eine Ausdehnung des globalen CO2-Kreislaufes bis in die untere Übergangszone oder gar den Unteren Erdmantel hinein.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2005) Detection of a Ca-rich lithology in the Earth's deep (>300km) convecting mantle - Earth and Planetary Science Letters 236, 579-587
Brenker, F.E., Vincze, L., Vekemans, B., Nasdala, L., Stachel, T., Vollmer, C., Kersten, M., Somogyi, A., Adams, F., Joswig, W. & Harris, J.W.
- (2005) Strain patterns and growth textures around inclusions in diamond Geochimica et Cosmochimica Acta 69, A807-A807 Suppl.
Nasdala, L., Glinnemann, J., Harris, J.W., Brenker, F.E. and Hofmeister, W.
- (2005) X-ray imaging of the deep Earth, ESRF-Users meeting, Grenoble, France
Brenker, F.E.
- (2005) X-ray imaging of the deep Earth. European Journal of Mineralogy, Bh. 17
Brenker, F.E.
- (2006) CO2- recycling to the deep convecting mantle. - Goldschmidt Conference, Melbourne
Brenker, F.E., Vollmer, C., Vincze, L., Vekemans, B., Szymanski, A., Janssens, K., Szaloki, I., Nasdala, L, Joswig, W. & Kaminsky, F.
- (2006) The relationship between inclusions and diamond host. - De Beers diamond conference, Cambridge
Brenker, F.E., Vincze, L., Vekemans, B., Janssens, K. & Harris, J.
- (2007) Carbonates from the lower part of transition zone or even the lower mantle - Earth and Planetary Science Letters 260,1-9.
Brenker, F.E., Vollmer, C., Vincze, L., Vekemans, B., Szymanski, A., Janssens, K., Szaloki, I., Nasdala, L., Joswig, W. & Kaminsky, F.
- (2007) Inclusions of nanocrystalline hydrous aluminium silicate "Phase Egg" in superdeep diamonds from Juina (Mato Grosso State, Brazil) - Earth and Planetary Science Letters 259, 384-399
Wirth, R., Vollmer, C., Brenker, F.E., Matsyuk, S. & Kaminsky, F.
- (2008) Detection of a REE-rich, F- and P- bearing fluid component in superdeep diamonds from Kankan (Guinea) - 9IKC, Frankfurt
Brenker, F. E., Vincze, L., Vekemans, B., Szymanski, A., De Nolf, W., Janssens, K., Stachel, T. & Harris, J.
- (2008) S-XRF and XANES Analysis of Fluid-Inclusions in Cloudy Diamonds from Koffiefountein and Finsch - 9IKC, Frankfurt
Pisternick, T., Silversmit, G., Schoonjans, T., Brenker, F.E., Vincze, L, Vekemans, B., De Nolf, W., Janssens, K. & Harris, J.
