Un diamante grezzo della Sierra Leone con inclusioni minerali contenenti zolfo. Credito:Gemological Institute of America.
La longevità dei continenti della Terra di fronte all'attività tettonica distruttiva è uno sfondo geologico essenziale per l'emergere della vita sul nostro pianeta. Questa stabilità dipende dal mantello sottostante attaccato alle masse continentali. Nuova ricerca di un gruppo di geoscienziati di Carnegie, il Gemological Institute of America, e l'Università dell'Alberta dimostra che i diamanti possono essere usati per rivelare come una sezione galleggiante del mantello sotto alcuni dei continenti sia diventata abbastanza spessa da fornire stabilità a lungo termine.
"Abbiamo trovato un modo per utilizzare tracce di zolfo da antichi vulcani che si sono fatti strada nel mantello e infine nei diamanti per fornire prove di un particolare processo di costruzione del continente, " ha spiegato Karen Smit del Gemological Institute of America, autore principale dell'articolo del gruppo, che appare questa settimana in Scienza . "La nostra tecnica mostra che l'attività geologica che ha formato il continente dell'Africa occidentale era dovuta al movimento tettonico delle placche della crosta oceanica che affondava nel mantello".
I diamanti possono essere amati dai collezionisti di gioielli, ma sono davvero i migliori amici di un geologo. Perché hanno origine nel profondo della Terra, minuscoli granelli minerali intrappolati all'interno di un diamante, spesso considerato indesiderabile nel commercio di gemme, può rivelare dettagli sulle condizioni in cui si è formato.
"In questo modo, i diamanti fungono da emissari mineralogici dalle profondità della Terra, " ha spiegato il coautore di Carnegie Steve Shirey.
Circa 150 a 200 chilometri, da 93 a 124 miglia, sotto la superficie, formazioni geologiche chiamate chiglie di mantello fungono da stabilizzatori per la crosta continentale. Il materiale che li compone deve addensarsi, stabilizzare, e raffreddare sotto il continente per formare un forte, vivace, chiglia che è fondamentale per preservare la massa terrestre superficiale contro le implacabili forze distruttive dell'attività tettonica della Terra. Ma il modo in cui ciò viene realizzato è stato oggetto di dibattito nella comunità scientifica.
"Risolvere questo mistero è la chiave per capire come i continenti sono venuti a esistere nelle loro attuali incarnazioni e come sopravvivono su un pianeta attivo, "Spiega Shirey. "Dato che questo è l'unico tettonicamente attivo, pianeta roccioso che conosciamo, comprendere la geologia di come si sono formati i nostri continenti è una parte cruciale del discernimento di ciò che rende la Terra abitabile".
Un diamante Sierra Leone con inclusioni minerali contenenti zolfo che può insegnare agli scienziati come si stabilizzano alcuni dei continenti del nostro pianeta. Credito:Gemological Institute of America
Alcuni scienziati pensano che le chiglie del mantello si formino attraverso un processo chiamato subduzione, per cui le placche oceaniche affondano dalla superficie terrestre nelle sue profondità quando una placca tettonica scivola sotto un'altra. Altri pensano che le chiglie siano create da un processo verticale in cui pennacchi di magma caldo salgono da molto più in profondità nella Terra.
Per risolvere questo dibattito era necessario uno strumento geochimico in grado di rilevare se l'origine della composizione della chiglia del mantello fosse originata da placche superficiali o dalla risalita di materiale del mantello più profondo. Per fortuna, le chiglie del mantello hanno le condizioni ideali per la formazione del diamante. Ciò significa che gli scienziati possono rivelare l'origine di una chiglia del mantello studiando le inclusioni dei diamanti che si sono formati al suo interno.
L'analisi del gruppo di ricerca sui minerali ricchi di zolfo, chiamati solfuri, nei diamanti estratti in Sierra Leone indicano che la regione ha vissuto due eventi di subduzione durante la sua storia.
Sono stati in grado di fare questa determinazione perché la chimica dei grani di minerali di solfuro è vista solo in campioni dalla superficie terrestre più di 2,5 miliardi di anni fa, prima che l'ossigeno diventasse così abbondante nell'atmosfera del nostro pianeta. Ciò significa che lo zolfo in queste inclusioni minerali deve essere esistito una volta sulla superficie terrestre e poi essere stato trascinato nel mantello per subduzione.
Il confronto del team con i diamanti del Botswana ha mostrato prove simili della creazione della chiglia attraverso la subduzione. Ma il confronto con i diamanti estratti dal Canada settentrionale non mostra la stessa chimica dello zolfo, il che significa che la chiglia del mantello in questa regione ha avuto origine in un modo che non incorporava materiale di superficie.
I risultati del gruppo suggeriscono che l'ispessimento e la stabilizzazione della chiglia del mantello sotto il continente dell'Africa occidentale si sono verificati quando questa sezione del mantello è stata schiacciata dalla collisione con il materiale del fondo oceanico che affonda. Questo metodo di ispessimento della chiglia e stabilizzazione del continente non è responsabile della formazione della chiglia sotto una parte del Canada settentrionale. I minerali di solfuro all'interno dei diamanti canadesi non dicono ai ricercatori come si è formata questa chiglia, solo come non è successo.
"Il nostro lavoro mostra che le inclusioni di solfuro nei diamanti sono un potente strumento per studiare i processi di costruzione dei continenti, " ha concluso Smit.
