Diamant de qualité gemme de Letlhakane, contenant plusieurs grenats orange. Crédit :M. Gress, VU Amsterdam
Une étude de minuscules « inclusions » minérales dans les diamants du Botswana a montré que les cristaux de diamant peuvent prendre des milliards d'années pour se développer. Un diamant s'est avéré contenir un matériau de silicate qui s'est formé il y a 2,3 milliards d'années à l'intérieur et un cristal de grenat vieux de 250 millions d'années vers son bord extérieur, la plus grande tranche d'âge jamais détectée dans un seul spécimen. L'analyse des inclusions suggère également que la façon dont le carbone est échangé et déposé entre l'atmosphère, biosphère, les océans et la géosphère peuvent avoir considérablement changé au cours des 2,5 milliards d'années écoulées.
« Bien qu'un bijoutier considère que les diamants avec de nombreuses inclusions sont défectueux, pour un géologue, ce sont les spécimens les plus précieux et les plus passionnants, " a déclaré le professeur Gareth Davies, de la Vrije Universiteit (VU) Amsterdam, qui a co-écrit l'étude. « Nous pouvons utiliser les inclusions pour dater différentes parties d'un diamant individuel, et cela nous permet potentiellement d'examiner comment les processus qui ont formé les diamants ont pu changer au fil du temps et comment cela peut être lié au changement du cycle du carbone sur Terre.
Seize diamants de deux mines du nord-est du Botswana ont été analysés dans l'étude :sept spécimens de la mine Orapa et neuf de la mine Letlhakane. Une équipe de VU Amsterdam a mesuré le radio-isotope, teneurs en azote et en oligo-éléments des inclusions dans les diamants. Bien que les mines soient situées à seulement 40 kilomètres l'une de l'autre, les diamants des deux sources présentaient des différences significatives dans la tranche d'âge et la composition chimique des inclusions.
Les diamants Orapa contenaient du matériel datant d'environ 400 millions à plus de 1,4 milliard d'années. Les inclusions de diamants de Letlhakane variaient de moins de 700 millions à 2 à 2,5 milliards d'années. Dans tous les cas, l'équipe a pu lier l'âge et la composition de la matière dans les inclusions à des événements tectoniques distincts se produisant localement dans la croûte terrestre, comme une collision entre des plaques, rifting continental ou magmatisme. Cela suggère que la formation du diamant est déclenchée par les fluctuations de chaleur et le mouvement du fluide magmatique associés à ces événements.
Un composite de 9 images de catholuminescence enregistrant l'historique de croissance d'un diamant individuel de qualité gemme de 3 mm de diamètre. La structure générale des anneaux arborescents définie par les différentes couleurs bleues enregistre les variations de la teneur en azote du diamant. Le noir équivaut à moins de 10 parties par million et les couleurs les plus vives à environ 500 ppm. Le diamant a une histoire complexe avec de multiples périodes de croissance. Le centre irrégulier est entouré de zones de croissance régulières mais arrondies en raison de la résorption du diamant. Cela se produit lorsqu'un diamant est rongé par des fluides profondément à l'intérieur de la Terre (> 150km). La datation des inclusions de différentes zones de croissance permet de déterminer le temps nécessaire à la croissance du diamant. Crédit :M. Gress, VU Amsterdam
Les diamants de Letlhakane ont également fourni une rare opportunité de remonter le temps jusqu'à la Terre primitive. Les inclusions les plus anciennes remontent à avant le Grand événement d'oxydation (GOE) il y a environ 2,3 milliards d'années, lorsque l'oxygène produit par les cyanobactéries multicellulaires a commencé à remplir l'atmosphère, changeant radicalement les processus d'altération et de formation des sédiments et altérant ainsi la chimie des roches.
«Les inclusions les plus anciennes dans les diamants contiennent une proportion plus élevée d'isotope de carbone plus léger. Comme la photosynthèse favorise l'isotope le plus léger, carbone 12, sur le carbone 13 plus lourd, cette découverte de rapport « léger » suggère que la matière organique provenant de sources biologiques peut avoir été plus abondante dans les zones de formation de diamants au début de l'histoire de la Terre que nous ne le trouvons aujourd'hui, ' a expliqué Suzette Timmerman, auteur principal de l'étude. «Les températures plus élevées à l'intérieur de la Terre avant le GOE peuvent avoir affecté la façon dont le carbone a été libéré dans les régions de formation de diamant sous les plaques continentales de la Terre et peuvent être la preuve d'un changement fondamental dans les processus tectoniques. Cependant, nous travaillons actuellement avec un très petit ensemble de données et avons besoin d'études supplémentaires pour établir s'il s'agit d'un phénomène mondial.'
Une sélection de diamants non traités de qualité gemme contenant des inclusions de Letlhakane. Les zones sombres entourant le métal brillant comme les inclusions (sulfure) sont du graphite dans des fissures dues à la dilatation différentielle du sulfure et du diamant lorsqu'ils sont ramenés à la surface à une profondeur de plus de 150 km. Le losange en bas à gauche contient un grenat orange et un clinopyroxène vert. Crédit :M. Gress, VU Amsterdam
Une plaque taillée au centre d'un diamant de qualité gemme de Letlhakane, contenant plusieurs grenats oranges et clinopyroxènes verts. Fractures du diamant causées par la découpe au laser et le polissage ultérieur. Crédit :M. Gress, VU Amsterdam
Un grenat orange exposé à une surface de diamant brisé. Notez la face cristalline bien développée en haut à gauche qui implique que le diamant a imposé sa forme cristalline au grenat lors de la croissance du grenat. Crédit :M. Gress, VU Amsterdam
