University of Alberta – Das Gebäude für den Fachbereich Naturwissenschaften.
Eine Studentin der University of Alberta entdeckt ein bislang völlig unbekanntes Mineral in einem Diamanten
Die Entdeckung des ungewöhnlichen neuen Minerals Goldschmidtit wirft seltsame Fragen über den Erdmantel auf.
Ein neues und seltsames Mineral wurde von der Doktorandin Nicole Meyer an der University of Alberta entdeckt. Das mit dem Mineralnamen Goldschmidtit zu Ehren des Gründers der modernen Geochemie Victor Moritz Goldschmiddt – hat eine außergewöhnliche chemische Signatur für ein Mineral aus dem Erdmantel.
„Goldschmidtit weist hohe Konzentrationen von Niob, Kalium und den Seltenerdelementen Lanthan und Cer auf, während der Rest des Mantels von anderen Elementen wie Magnesium und Eisen dominiert wird“, erklärt Meyer, Doktorand an der Diamond Exploration Research and Training School, Teil der NSERC’s Collaborative Research and Training Experience. “ Um einen Großteil dieses Minerals aus Kalium und Niob zu bilden, muss es sich unter außergewöhnlichen Prozessen gebildet haben, die diese ungewöhnlichen Elemente konzentrierten.“
Eine winzige Probe von Goldschmidtit, die in einem Diamanten der University of Alberta PhD-Studentin Nicole Meyer gefunden wurde. Das neu entdeckte Mineral weist hohe Konzentrationen von Elementen auf, die selten im Erdmantel vorkommen, was darauf hindeutet, dass es sich unter extremen Bedingungen gebildet hat. (Foto mit freundlicher Genehmigung von Nicole Meyer)
Da der Zugang zum Mantel so schwierig ist, verlassen sich die Wissenschaftler auf winzige mineralische Einschlüsse in Diamanten, um mehr über die Chemie der Erde tief unter der Oberfläche zu erfahren.
„Diese Entdeckung ist das Ergebnis einer langen und sorgfältigen Arbeit von Nicole und dem Forschungsteam“, sagte Graham Pearson, Meyer’s Co-Supervisor. „Goldschmidtit ist für eine von Diamanten eingefangene Einschließung sehr selten und gibt uns eine Momentaufnahme von Fluidprozessen, die während der Diamantbildung die tiefen Ränder der Kontinente beeinflussen. Es gab mehrere Versuche, neue Mineralien nach Goldschmidt zu benennen, aber frühere wurden in Frage gestellt. Dieser ist hier, um zu bleiben.“
Meyer studiert unter der Leitung von Thomas Stachel, Professor für Diamantforschung und Kanadischer Lehrstuhl für Diamanten und Pearson, Professor am Department of Earth and Atmospheric Sciences, Henry Marshall Tory Chair und Canada Excellence Research Chair Laureat.
„Die Arbeit, welche in die Suche nach einem neuen Mineral einfließt, wird nicht von einer Person geleistet“, sagt Meyer. „Es war eine interdisziplinäre Zusammenarbeit mit dem Mineralogen Andrew Locock, Kristallographen der Northwestern University, meinen Beratern Thomas und Graham sowie Technikern.“
Das Papier „Goldschmidtite, (K,REE,Sr)(Nb,Cr)O3: a new perovskite supergroup mineral found in diamond from Koffiefontein, South Africa“ wurde im American Mineralogist veröffentlicht (doi: 10.2138/am-2019-6937).
Dies ist das zweite neue Mineral, das von DERTS-Absolventen in diesem Jahr entdeckt wurde. Nixonit wurde von dem Meisterschüler Garrett Harris entdeckt. Das Referat „Nixonit, Na2Ti6O13, ein neues Mineral aus einem metasomatisierten Mantelgranat-Pyroxenit aus dem westlichen Rae Craton, Darby Kimberlitfeld, Kanada“ wurde in American Mineralogist(doi: 10.2138/am-2019-7023) veröffentlicht.
Die Forscher schätzten den Diamanten mit dem Goldschmidtit, in etwa 170 Kilometern Tiefe unter der Erdoberfläche bei Temperaturen von fast 1.200 Grad Celsius.
Was ist DERTS?
DERTS – The Diamond Exploration and Research Training School ist ein einzigartiges Hochschulprogramm, das Industrie, Regierung und Wissenschaft zusammenbringt, um Studenten in den neuesten Fortschritten in der Geochronologie, der Indikator-Mineralanalyse und -interpretation, der Vulkanologie, der Explorationsgeophysik und der Fernerkundung auszubilden. DERTS beinhaltet eine Komponente für ein Industriepraktikum, die den Studenten vor Ort Erfahrungen in Bergwerken und bei Erkundungsprojekten an der Basis vermittelt.
Blick auf den Campus – Im Jahr 2006 wurden 370 Studiengänge angeboten. Die derzeitige Anzahl der eingeschriebenen Studenten beträgt 38.311, die sich auf 18 Fakultäten verteilen. Die von außerhalb bereitgestellten Forschungsmittel betrugen über 415 Millionen kanadische Dollar.
Von der langjährigen Attraktivität als Schmuck bis hin zu zunehmenden industriellen Anwendungen gibt es nichts Symbolischeres für Stärke und Ausdauer als Diamanten. Es gibt auch keine Zweifel an der Stärke der kanadischen Diamantenindustrie, die jährlich rund 2 Milliarden Dollar erwirtschaftet. Da sich zwei von drei kanadischen Minen in der Endphase des Produktionsprozesses befinden, ist es nun an der Zeit, neue Explorationsstandorte zu erschließen, um sicherzustellen, dass Kanada weiterhin an der Spitze der Branche steht.
Um die Ausbildung und Produktion der nächsten Generation hochqualifizierter Diamantenforscher zu unterstützen, hat das Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) eine Investition von 1,65 Millionen Dollar in den nächsten sechs Jahren für eine neue Diamond Exploration Research and Training School (DERTS) unter der Leitung der University of Alberta und mit Partnern an der University of British Columbia angekündigt.
„Es besteht die dringende Notwendigkeit, mehr Erkenntnisse zu gewinnen, wenn Kanada seine Position als drittgrößter Diamantenproduzent der Welt aufrechterhalten will“, sagt Graham Pearson, leitender Forscher von DERTS und Canada Excellence Research Chair in Arctic Resources an der U of A. „Diamond Mining hat Hunderte von Millionen Dollar in die Wirtschaft des Nordens investiert. Diese Wirtschaftsinvestitionen und -dynamik müssen langfristig aufrechterhalten werden. Die Entdeckung neuer Lagerstätten wird technologisch anspruchsvoll sein, deshalb schaffen wir die nächste Generation von industriell qualifizierten Geowissenschaftlern.“
Finanziert durch das NSERC Collaborative Research and Training Experience Program (CREATE), umfasst DERTS industrielle Kooperationen mit 10 Partnern – darunter De Beers, Diavik Mines und Dominion Diamond Ekati Corporation -, die sich alle für die Zusammenarbeit mit Studenten bei der Suche nach neuen Minen einsetzen. „Wir richten unsere Forschung direkt auf die Bedürfnisse der Industrie aus“, sagt Pearson. „Es ist wichtig, dass neue Absolventen in der Lage sind, nahtlos in die Industrie zu wechseln.“
Dieser Übergang wird durch jährliche Industriepraktika, Feldarbeit und gesellschaftliches Engagement in der kanadischen Arktis, „Soft Skills“-Ausbildung und Zugang zu einigen der besten Forschungseinrichtungen der Welt erleichtert, wobei die Ausbildung und Mentorschaft von weltweit führenden Unternehmen der Diamantenforschung und -exploration erfolgt.
Im „Tor zum kanadischen Norden“ mit der wohl weltweit größten Ansammlung von hochspezialisierten Diamantenforschungsgeräten gelegen, ist die Universität von Alberta, bekannt für ihre Stärke in der diamantenbezogenen Forschung, der ideale Führer für das neue Diamantenexplorationsprogramm. „Wir sind einzigartig positioniert, um eine sehr breit angelegte, hochspezialisierte Ausbildung anzubieten“, sagt Pearson über das Niveau der Dozenten und Programmmitarbeiter.
„Wir haben eine große Gruppe von spezialisierten Wissenschaftlern, die sich auf die Diamantenexploration konzentrieren und sich sehr gut ergänzen. Wir haben auch mit Forschern der UBC zusammengearbeitet, was bedeutet, dass wir ein Team haben, das alle Bereiche der Diamantenforschung abdeckt.“ Acht Mitglieder der University of Alberta Fakultät sowie zwei Mitglieder der UBC ergänzen die Forschungsbereiche Kimberlit-Vulkanologie, Geochronologie, Geophysik-Modellierung, Fernerkundung sowie experimentelle Mineralogie und Petrologie.
DERTS, das im September 2016 gestartet wurde, wird jährlich 15 voll finanzierte Studenten aufnehmen, die sich mit der Forschung im Bereich Diamanten und Diamantenexploration befassen. Pearson sagt, dass er und seine Kollegen Studenten aus ganz Kanada und der ganzen Welt rekrutieren, die nicht nur akademisch stark, sondern auch von Natur aus neugierig auf Diamanten und die Welt unter unseren Füßen sind – eine Leidenschaft, die er teilt.
„Es gibt eine Besonderheit, die man Diamanten zuschreibt. Für mich ist neben dem wissenschaftlichen Interesse und der physischen Anziehungskraft der größte Teil des Reizes von Diamanten die einzigartige Zeitkapsel, die sie bieten. Diamanten haben sich im Laufe der Erdgeschichte gebildet, und sie geben uns dieses einzigartige Fenster zur tiefen Erde, das auf keine andere Weise zugänglich ist.“
Pearson hofft, dass dieses neue Hochschulausbildungsprogramm nicht nur die industrielle Langlebigkeit Kanadas stärkt, sondern auch dafür sorgt, dass Menschen überall weiterhin Zugang zu diesen dauerhaften Symbolen haben.
University of Alberta / ISE – September 2019
