Diamant-fazielle Metamorphose in den Griechischen Rhodopen

Auftreten von Diamant war bisher an zwei ganz spezielle Vorkommen gebunden: Sogenannte Kimberlit- Vulkanröhren, in denen Diamant-führendes Magma aus Tiefen von bis zu 300 km aufdrang, und die daraus durch Verwitterung entstandenen Sedimente. In den letzten zwei Jahrzehnten jedoch wurden Mikrodiamanten in einer dritten geologischen Situation entdeckt, in sogenannten Ultrahochdruck (UHP von engl. Ultrahigh-pressure) - Gebieten. Diese Gebiete finden sich in kontinentalen Kollisionszonen, also dort wo die kontinentalen Anteile zweier Platten aufeinanderstoßen. Vom Material der kontinentalen Kruste hatte man bisher angenommen, dass es zu leicht sei, um genauso wie die dichtere basaltische Ozeankruste wieder in den Erdmantel (in Tiefen >60 km) subduziert zu werden. Statt dessen wird sie tektonisch zerlegt und zu Gebirgen aufgestapelt, wie etwa die Alpen oder der Himalaya. UHP-Gebiete sind viele km2 bedeckende Gesteinskomplexe, die in solchen Kollisionszonen entstanden sind und Drucken unterworfen waren, die Tiefen von >100km entsprechen, wo Coesit und Diamant, die Hochdruckmodifikationen von Quarz und Graphit, stabil sind. Erste Daten aus dem Rhodopenmassif lassen vermuten, dass die UHP-Gesteine von dort in Tiefen von ~200 km gebildet wurden. Es ist unter Wissenschaftern derzeit heftig umstritten, welche geologischen Prozesse dazu in der Lage sind, die relativ leichten kontinentalen Gesteinseinheiten in derart große Tiefen zu versenken, und vielmehr noch, sie gegen die allgemeine Abwärtsbewegung wieder an die Oberfläche zu bringen, und es konnte noch kein schlüssiges Modell entwickelt werden. Ein weiterer interessanter Aspekt ist die Tatsache, dass Minerale unter derart extremen Drucken deutliche Veränderungen in ihrer Struktur und Mineralchemie erfahren. Einiges von diesem Verhalten ist bereits von den diamantführenden Kimberliten bekannt, doch enthalten UHP-Gebiete ein viel breiteres Spektrum an Gesteinsarten mit einer sehr vielfältigen Mineralogie, und alle diese Gesteine können zu einem gewissen Grad Relikte ihrer UHP- Vergangenheit enthalten. In diesem Projekt untersuchen wir die Vergesellschaftungen und die Chemismen von Mineralen in den unterschiedlichen Gesteinsarten des Rhodopen-UHP-Gebietes; wir versuchen die tektonische Beziehung zwichen UHP-Einheit und den benachbarten Einheiten und Komplexen zu entschlüsseln und wir werden in Labor- Experimenten die Umwandlung von Gesteinen unter solch extremen Bedingungen simulieren, um die Ergebnisse dann mit der Natur zu vergleichen. Aus alldem wollen wir bessere Antworten ableiten bezüglich der geologischen Prozesse, die in kontinentalen Subduktionszonen während der Gebirgsbildung aktiv sind, also auch jene Prozesse, die zur Bildung metamorpher Diamanten führen.

Diamant ist eines der seltensten und wertvollsten Minerale, das wir kennen. Seit dem Jahr 2001 ist bekannt, dass Diamant auch in Griechenland vorkommt, und unmittelbar darauf wurde eine Arbeitsgruppe gegründet und ein Projekt ins Leben gerufen, um diese Vorkommen näher zu untersuchen. Im Gegensatz zu den üblichen, "klassischen" Diamantvorkommen in Kimberliten und anderen Vulkaniten, die ganz tiefe Regionen des Erdmantels anzapfen, handelt es sich beim Vorkommen in den griechischen Rhodopen um einen anderen, relativ neuen Typ, der zuvor erstmals in Kasachstan und danach im deutschen Erzgebirge beschrieben wurde: Diamant, der während der Metamorphose, also während Umwandlungsprozessen im Zuge einer Orogenese (Gebirgsbildung) entstanden ist. Dabei müssen natürlich sehr außergewöhnliche Bedingungen gegeben sein, das heißt, Sedimentgesteine mit organischen Bestandteilen (abgestorbenen Tier- und Pflanzenresten) müssen dabei so tief versenkt worden sein, dass das Stabilitätsfeld von Diamant erreicht wird (etwa 100 Kilometer oder mehr) und danach wieder den Weg zurück zur Erdoberfläche finden. Diese ungewöhnlichen Prozesse finden normalerweise in den Anfangsstadien einer Gebirgsbildung statt, so auch in den griechischen Rhodopen, wo wir die Bildungszeit auf etwa 140-150 Millionen Jahre (vor heute) bestimmen konnten - sehr früh in der alpidischen Orogenese. Im Gegensatz zu Kimberlit-Diamanten sind die metamorphen Diamanten, die bisher gefunden wurden, auch zu klein um als Schmuck zu dienen. Die größten haben maximal einige Zehntel Millimeter Durchmesser; in den Rhodopen sind sie ganz besonders klein - einige wenige Tausendstel Millimeter. Aus dem Blickwinkel des Geologen sind der die Diamantbildung begleitende Gebirgsbildungsablauf und die dabei entstandenen Gesteine natürlich besonders interessant. Unsere Untersuchungen haben leider gezeigt, dass die Wirtsgesteine der Diamanten auf ihrem Rückweg zur Erdoberfläche über viele Millionen Jahre hinweg in "normalen" Krustentiefen "zwischengelagert" waren, weshalb heute außer den Diamanten praktisch keine außergewöhnlichen Minerale mehr gefunden werden können. Durch die in den Gesteinen teilweise noch abgebildeten Bewegungsabläufe und die Datierung von Wachstumsphasen verschiedener Minerale konnten wir jedoch ein ganz gutes Bild der verschiedenen Gebirgsbildungsphasen rekonstruieren und damit einen guten Beitrag für das allgemeine Verständnis der Entstehung der alpidischen Gebirgsketten Südosteuropas leisten. Warum die Bedingungen gerade in diesem Teil besonders extrem waren, und ob noch spektakulärere Vorkommen von Diamant zu finden sind, werden erst weitere Untersuchungen zeigen können.