Когда древние извержения выбрасывали алмазы на поверхность Земли

Новое исследование предлагает ключи к разгадке тайн кимберлитовых извержений, являющихся источником большинства алмазов, добываемых сегодня на Земле.

Кимберлитовый алмазный рудник Мир в Восточной Сибири, одна из крупнейших выкопанных скважин в мире.

В то время как бриллианты могут выглядеть красиво на кольце, камни, из которых они родом, отправляются на поверхность Земли в путешествие, которое далеко не гламурно. Миллионы лет назад некоторые из самых странных и сильных извержений вулканов на нашей планете извлекли из глубоких недр большую часть алмазов, добываемых сегодня, в виде пород с голубоватым оттенком, называемых кимберлитами.

В отличие от вулканов, которые чаще возникают у более тонких краев континентов, извержения, которые привели к образованию большинства кимберлитов, происходили через толстые, устойчивые континентальные ядра, известные как кратоны. Извержения кимберлитов начинаются у корней кратона, по крайней мере, на глубине 75 миль под землей, и поднимаются вверх со скоростью десятки футов в секунду — огненная ярость, вызванная обилием углекислого газа и воды.

«Это похоже на ракетное топливо», — сказал Томас Гернон, геолог из Университета Саутгемптона в Англии, долгое время изучавший кимберлиты. Турбулентный поток пробивает трубу в форме моркови через землю, вырывая куски глубоких подземных пород, в том числе усыпанные алмазами.

Но в существующих исследованиях все еще есть гигантская ромбовидная дыра: почему образуются кимберлиты?

Новое исследование под руководством доктора Гернона, опубликованное в среду в журнале Nature, указывает на древние корни этих извержений. Он и его коллеги сообщают, что распад древних суперконтинентов, таких, как Пангея и Родиния, вызвал глубокие нарушения течения мантии под земной корой, вызвав взрывы.

Ученым давно известно, что образование кимберлитов (названных в честь Кимберли, Южная Африка, где они были впервые обнаружены) совпадает с распадом суперконтинентов. Но эта связь плохо изучена. Одна идея утверждает, что глубокие шлейфы поднимающейся горячей мантии, которые могут вызвать распад континентов, также могут способствовать образованию кимберлитов. Но кимберлиты «не имеют запаха шлейфа в своем химическом составе», — сказал доктор Гернон.

Алмаз в южноафриканской кимберлитовой руде

Чтобы разгадать эту загадку, доктор Гернон и его команда проанализировали статистические корреляции между расколами континентов и взрывами кимберлитов за последний миллиард лет. Результаты показывают, что они тесно связаны, но они обнаружили нечто неожиданное: извержения были отсроченными, а большинство кимберлитов образовались примерно через 26 миллионов лет после распада суперконтинентов.

Это заставило его и его коллег пройти через ряд усыпанных бриллиантами кроличьих нор, чтобы проверить силу связи и объяснить задержку.

Компьютерное моделирование команды предполагает, что по мере того, как континенты расходятся, горячая мантия поднимается в бурлящей конвекции, которая нагревает и тянет за корень или киль континентального ядра. Киль стекает вниз, как воск, создавая вихреобразные течения в мантии.

Когда кусочки богатых карбонатом и водой пород киля смешиваются с взбивающейся мантией, они могут расплавиться ровно настолько, чтобы образовать шипучую магму, подобную кимберлитам, которая вырвется на поверхность. Взбалтывание мантии может вызвать рябь в основании кратона, вызывая извержения в течение десятков миллионов лет, что помогает объяснить, почему многие кимберлиты, кажется, мигрируют вглубь континента в течение такого длительного времени.

«Их анализ представляет собой действительно убедительную доказательную базу в поддержку их модели», — сказала Джанин Кавана, вулканолог из Ливерпульского университета в Англии.

Но дело еще не закрыто. Филип Дженни, геохимик мантии из Кейптаунского университета, похвалил статистический анализ группы, но сказал, что исследование показало только сильное влияние распада суперконтинента на извержения кимберлитов — «не то, чтобы это был единственный важный фактор».

Распады суперконтинентов — это периоды, отмеченные запутанной паутиной взаимосвязанных процессов, формирующих поверхность. По словам доктора Дженни, многие более старые кимберлиты также возникают в периоды субдукции или разрушения континентов, что еще больше запутывает картину.

Это затрудняет установление причины кимберлитовых извержений, особенно потому, что никто не был свидетелем ни одного из этих яростных взрывов. «У нас есть только то, что сохранилось на поверхности сегодня», — сказал Бен Мазер, геофизик из Сиднейского университета.

По словам доктора Гернона, несмотря на сложность изучения, кимберлиты обещают открыть блестящее окно в геологическую смесь глубоко под поверхностью, а возможно, и выше. Потеря толстого киля кратона континента могла привести к тому, что земля подпрыгнула вверх, как буй, нанося ущерб поверхности каскадом ударов, который команда все еще изучает.

«Есть еще много загадок о кимберлитах, которые еще предстоит раскрыть», — сказал д-р Мазер.