Изковани при екстремни температури и налягания на над 150 километра под земята в мантията, диамантите се придвижват към земната повърхност като ракети, използвайки тесни тръби от магма, наречени кимбърлит. Тези тръби могат да изригнат със скоростта на звука. Интересно е, че повечето кимберлитови тръби се намират в тихите, древни части на континента, на голямо разстояние от мястото, където винаги се случват вулканични изригвания, като на краищата на тектонични плочи или близо до мантийните струи, които образуват вулканични горещи точки като Хавай или Йелоустоун.

Томас Гернън, геолог от университета в Саутхемптън, се пита как диамантите са се появили в тези находки на кимбърлити. Въпреки това, сега Гернон и неговите колеги вярват, че имат обяснение. Те предполагат, че времето и местоположението на тези кимбърлитни изригвания, носещи диаманти, са свързани с разпадането на суперконтинентите. Този процес предизвиква въртяща се турбуленция във вискозната скала на мантията под континента. Така, подобно на забавени приливни вълни, тези турбулентни вълни се движат под континента през милиони години и понякога предизвикват кимбърлитни изригвания. Този новооткрит механизъм за образуване на кимбърлитите показва, че тектоничните действия в близост до повърхността на Земята могат да повлияят на поведението на мантията в по-голяма степен, отколкото се предполагаше. Също така, това обяснява защо някои вулканични скали, които преди това са били приписани на мантийни струи, на самото си основание може да бъде свързано с кимбърлитни изригвания. Фоларин Колаволе, структурен геолог от Колумбийския университет, коментира, че това е много повече от просто находка на диаманти и кимберлити, а по-скоро това дава нова хипотеза за тестване.

Кимбърлитът, наречен на мина в Кимбърли, Южна Африка, е известен със своята роля в производството на най-много диаманти в света в края на ХІХ в. Той се образува, когато скалите от мантията се топят в гъста магма, обогатена с магнезий, вода и въглероден диоксид. При този процес въглеродният диоксид и водата образуват газови мехурчета, които изтласкват тясна пробка от магма към повърхността, като тапа, изскачаща от бутилка шампанско.

Тези тръби са с диаметър само няколко метра, но при издълбаването се разширяват в конусовидни форми, наподобяващи моркови, като оставят кратери с диаметър стотици метри.
„Ще бъде доста катастрофално, когато достигне повърхността на Земята“, казва Ема Хъмфрис-Уилямс, геохимик в Природонаучния музей в Лондон.  През своя път магмата привлича и засмуква частици от горната част на мантията и континенталната кора, включително диаманти, които съдържат ценна информация за поведението на дълбоките слоеве на Земята. „Има цял аспект от историята на Земята, който би бил загубен, ако нямаше кимбърлити“, заявява Кели Ръсел от Университета в Британска Колумбия.

Ако Земята е осеяна с хиляди кимбърлитни тръби, никоя от тях не е изригнала в историческо време. Голяма част от тях са на стотици милиони години.
„Всички ние, вулканолозите, бихме желали да сме свидетели на ново изригване на кимбърлити“, добавя Ръсел.

По време на блокадите поради COVID-19, Томас Гернън се връща към въпроса защо кимберлитните изригвания се случват предимно в кратоните (старите и студени дълбини на континента). Въпреки това, че някои изследователи смятат, че мантийните струи могат да бъдат източник, много от кимбърлитните находища не съвпадат с известни следи от горещи точки. И геохимичният анализ на изотопите в мантийните скали предполага, че те произлизат от долната мантия, докато анализите на кимберлитите показват по-плитък произход. 

Гернън и съавторите му се придържат към идеята, че времето на кимбърлитните изригвания наистина съвпада със значими тектонични събития. Те реконструират движението на континенталните плочи приз последните 500 милиона години, сравнявайки скоростта на континенталния рифтинг с изблиците на образуване на кимберлит.  Анализите показват, че кимбърлитните изригвания вероятно достигат своя връх след приблизително 26 милиона години след разпадането на континента. “Това беше за нас интересно и впечатляващо откритие“, коментира Гернън.

 Затова те продължават да проучват геоложката история на кимбърлитовите находища в Южна Африка и Южна Америка, които се образуват след разпадането на суперконтинента Гондвана преди 120 милиона години, и тези в Северна Америка след по-ранното разпадане на Пангея. Кимбърлитните вулкани се появяват постепенно на разстояние от разкъсването през времето, като клъстерите се намират на около 20 километра на всеки милион години.

Гернън и колегите му предполагат, че знаят какво стои зад тази миграция. По време на разделянето на континентите, горещите мантийни скали се издигат, за да запълнят празнината. Постепенно обаче те се охлаждат и потъват, създавайки въртящи се конвективни модели. Компютърното моделиране показва, че тези вихри се движат през километрите на континента, излагайки техните корени и създавайки смес, идеална за топене в кимбърлит. Симулациите показват, че вълните се разпространяват със скорост, сравнявана с тази на охлюв. “Това е много интересна идея”, коментира геодинамиката Йерун ван Хунен от университета в Дърам. „Това има смисъл.“

Тези разкрития също поддържат твърденията, че кимберлитните изригвания са свързани с разкъсването на континентите, като съчетават вълните с промени в състава на мантиите и кората. Издигането на континента в Кратона Каапваал в Южна Африка се случи приблизително в това време, като кимбърлитните изригвания. Според тази теория, вълната е била под континента през това време, излагайки основата му и позволявайки му да се издигне като горещ въздушен балон. „Комбинирани, тези резултати са наистина убедителни“, заявява Гернън.

Въпреки това този екип признава, че това може да бъде само една от многото причини за кимбърлитните изригвания, като се има предвид сложността на данните и големите вариации в геоложките процеси по света. Теорията обаче може да бъде полезна за предсказване на местоположението на неоткритите кимбърлити, което е от голям интерес за диамантната промишленост.
„Трябва да можем грубо да определим местата, където диамантите са вероятни“, посочва Гернън.

Превод: Наталия Борисова

Източник: https://www.science.org/content/article/death-supercontinents-brings-diamonds-surface

Направи дарение на училище!