Eine bahnbrechende Studie des Guangzhou Institute of Geochemistry der Chinesischen Akademie der Wissenschaften zeigt, wie tief subduzierte Karbonate die Redoxzustände des Erdmantels beeinflussen. Die in Science Advances veröffentlichte Forschung unterstreicht die Rolle dieser Karbonate bei der sublithosphärischen Diamantenbildung und der Kratonevolution.
Die Forscher simulierten Bedingungen in Tiefen von 250 bis 660 Kilometern. Ihre Experimente zeigten, dass Karbonatitschmelzen aus subduzierten Platten mit metallischen eisenhaltigen Mantelgesteinen interagieren. Das Team entdeckte, dass sich in kühleren „Nicht-Plume“-Umgebungen Karbonatitschmelzen reduzieren und immobile Diamanten bilden, die Kratone stabilisieren.
Umgekehrt oxidieren Karbonatitschmelzen unter heißeren, von Plumes beeinflussten Bedingungen den Mantel. Diese Oxidation schwächt die Lithosphäre und kann möglicherweise Delamination, Anhebung und vulkanische Aktivität verursachen. „Der Redoxzustand des tiefen Mantels ist ein entscheidender Faktor, der steuert, wie flüchtige Stoffe wie Kohlenstoff zwischen der Erdoberfläche und ihrem Inneren zirkulieren“, sagte Prof. YU Wang.
Durch den Vergleich experimenteller Minerale mit natürlichen Diamanteinschlüssen aus afrikanischen und südamerikanischen Kratonen fanden die Forscher unterschiedliche Redoxsignaturen. Diese Variationen bestimmen, ob subduzierter Kohlenstoff stabile Diamanten bildet oder die Lithosphäre destabilisiert. Die Ergebnisse verbessern unser Verständnis der tiefen Kohlenstoffspeicherung und -mobilität.
Die Studie hat auch Auswirkungen auf die Interpretation des Diamantenbildungsalters und die Vorhersage der Kratonstabilität. Diese Forschung wurde unter anderem von der National Natural Science Foundation of China unterstützt. Sie bietet neue Einblicke in den tiefen Kohlenstoffkreislauf der Erde und seine Auswirkungen auf geologische Prozesse.