26. juli 2010

På sporet av diamantene

Ny forskning kan avsløre hvor diamanter gjemmer seg. En studie presentert i tidsskriftet Nature i juli viser hvordan jordens indre har forandret seg de siste 500 millioner årene.

Trond TorsvikFORSKER: Trond Torsvik er førsteforfatter på studien som er presentert i Nature 15. juli. Foto: Cathrine Dillner HagenSammen med kolleger fra USA og Tyskland har professor og seniorforsker Trond Torsvik ved Universitetet i Oslo og Norges geologiske undersøkelse (NGU), studert området der jordens kjerne grenser mot mantelen - og varmesøyler som oppstår i dette området.

Disse søylene av varm stein som skytes opp fra mantelen har nemlig tatt med seg kimberlitt opp til jordskorpen.

Kimberlitt er en av bergartene vi kjenner til som kan inneholde diamanter.

Beregningene til Torsvik og hans kollegaer, hvor også tidligere NGU-forsker Bernhard Steinberger har deltatt, kan hjelpe lykkejegere i letingen etter de edle steinene. Resultatene fra studien kan nemlig vise hvor diamantforekomster kan finnes med større nøyaktighet enn tidligere.

Geologisk skattekart

– Det er slik at kimberlitt bare bringes til overflaten av slike varmesøyler. Ved å kartlegge hvordan den seismiske aktiviteten i jordens indre er – og har vært langt tilbake i tid – kan vi bestemme hvor slike varmesøyler kan ha oppstått, forklarer Torsvik, som har samarbeidet med forskere fra University of Huston i Texas og Helmholtz Centre i Potsdam, Tyskland.

Det viser seg nemlig at disse varmesøylene bare oppstår i en ring langs kanten av to store, varme og svært stabile områder i kjernemantelen: LIPs på fagspråket. LIPs er områder med lav seismisk hastighet og derfor også høyere varme.

Kartleggingen av historien til jordens indre har dermed latt Torsvik og kollegene bestemme hvor disse vulkanske provinsene både er og har vært, og dermed også hvor kimberlitt kan ha kommet til overflaten.

Med andre ord; et geologisk skattekart for diamanter.

Uventet stabil kjerne

Den rådende teorien blant de som studerer jorden har lenge vært at både kontinentene og jordens indre er i konstant bevegelse. Det er blant annet en kjent sak at kontinentene beveger seg med en hastighet på rundt 2-3 cm per år.

Denne studien viser imidlertid at mantelen er langt mer stabil enn antatt. I hvert fall de siste 200 millioner årene.

– Det er litt kontroversielt akkurat dette, fordi den rådende antagelsen har vært at mantelen også er i konstant bevegelse, sier Torsvik.

– Vi aner ikke hvorfor, foreløpig har vi bare sett at det er slik. Det neste for oss nå er å finne ut av hvorfor.

Superkontinentalt mellomspill?

Det er likevel mulig denne stabiliteten kun er et forsvinnende mellomspill mellom perioder med større aktivitet. I en nyhetsartikkel i samme utgave av Nature lanseres nemlig en alternativ teori:

Stabiliteten i mantelen skyldes superkontinentene.

For om lag 250 millioner år siden var alle jordens kontinenter samlet til ett superkontinent, Pangea. Da Pangea eksisterte, dannet det et lokk som dekket store deler av mantelen, og som derfor hindret seismisk aktivitet under dette området. Aktiviteten ble derfor konsentrert i ytterkantene – altså i en ring rundt et stort, varmt og stabilt område, slik som studien viser.

Om dette er riktig forklaring, vil det være naturlig at mantelen blir stabil når det dannes superkontinenter og at stabiliteten varer en stund etter at kontinentet har sprekt opp. Aktiviteten vil imidlertid ta seg opp igjen med tid og stunder.

– Hva som er riktig har vi latt stå litt åpent i denne artikkelen, sier Torsvik.

– Vi har konkludert med at mantelen har vært stabil i minst 200 millioner år, men at vi mener resultatene kan være gyldige for de siste 540 millioner årene. Jeg pleide jo selv å tenke at denne stabiliteten måtte skyldes superkontinentene, men det råder altså en liten usikkerhet her.

Spinn-off fra Statoil

Torsviks forskning i det daglige er nesten utelukkende betalt av Statoil, som er interessert i å kartlegge om det er eller har vært vulkansk aktivitet i områdene der selskapet driver oljeleting.

Forskningsprosjektets relevans for diamantleting kaller han en ”spinn-off” fra det egentlige arbeidet.

Det er sjelden det kommer forskningsnyheter fra privatsponset forskning, for resultatene ofte er hemmelighetsstemplet for å sikre enerett på utnyttelsen av ny teknologi eller nye metoder.

– Dette resultatet viser jo at forskning for industrien også kan gi akademisk gevinst, mener Torsvik.

Jakten på en enhetlig teori

Torsviks mål med forskningen på jordens indre er å skape en enhetlig teori fra alle de forskjellige bidragene som flyter rundt på feltet.

– Det er jo mindre enn 100 år siden vi fant ut at jorden består av plater, og aksepten for at de beveger på seg kom ikke før på 1960-tallet. Det er så utrolig mye vi ikke vet om dette feltet ennå.

Den rådende teorien for de som studerer jordens bevegelser i dag er platetektonikken, det vil si læren om platenes bevegelse. Men hvilke krefter det er som virker mellom disse platene, og på hvilken måte, er fortsatt uvisst.

– Hva er for eksempel sammenhengen mellom platetektonikken og disse varmesøylene - hvordan fungerer det? lurer Torsvik.

– Vi forsøker å utvikle en ny teori for å forklare alt dette, som vi kaller manteldynamikk. Min store drøm er å være med å utvikle den til et reelt alternativ.

Stalltips for diamantfunn

Så er det sannsynlig at diamantjegerne kommer til å finne haugevis med nye forekomster i tiden fremover?

– Diamanter kommer til overflaten i pulser av slike varmesøyler, og i løpet av de siste 50 millioner årene har vært veldig få slike pulser, så det er kommet opp veldig lite. De fleste diamantene vi finner i dag stammer fra en puls som skjedde for 90 millioner år siden, forteller Torsvik.

Han tror allikevel det godt kan dukke opp nye forekomster takket være denne forskningen.

– Jeg har ikke sett på dette i detalj, men noen områder i nordvest-Afrika og Brasil burde være prospekter for nye diamantfunn, avslutter han.

Så om du kjenner eventyrlysten krible, så er nok ikke dette de verste stedene å begynne jakten...

Kilde:

Torsvik, Burke, Steinberger, Webb og Ashwal: Diamonds sampled by plumes from the core-mantle boundary. Nature 466, 352-355 (15 July 2010)