Автор: Майя Вей-Хаас (Maya Wei-Haas)
(The New York Times) - Новое исследование является ключом к разгадке тайн кимберлитовых извержений, являющихся источником большинства алмазов, добываемых сегодня на Земле.
Хотя бриллианты могут красиво смотреться в кольце, алмазы, из которых они произведены, путешествуют к поверхности Земли отнюдь не самым привлекательным образом. Миллионы лет назад некоторые из самых странных и мощных извержений вулканов на нашей планете вынесли из глубоких недр Земли бόльшую 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 создали большинство кимберлитов, прошли через толстые, устойчивые континентальные ядра, известные как кратоны. Извержения кимберлитов начинаются у кратонных корней, по крайней мере, на глубине 75 миль под землей, и распространяются вверх со скоростью десятков футов в секунду; они представляет собой мощную огненную массу, выталкиваемую огромным количеством углекислого газа и воды.
«Она похожа на ракетное топливо», - говорит Томас Гернон (Thomas Gernon), геолог из Саутгемптонского университета (University of Southampton), Англия, долгое время изучавший кимберлиты. Турбулентный поток пробивает канал - трубку - в форме моркови через землю, вырывая куски глубоких подземных пород, в том числе содержащих алмазы.
Но в существующих исследованиях все еще есть одна гигантская «алмазная дыра»: почему образуются кимберлиты?
Новое исследование под руководством д-ра Гернона, опубликованное в среду в журнале Nature, указывает на древние корни этих извержений. По мнению ученого и его коллег, распад древних суперконтинентов, таких как Пангея и Родиния, вызвал серьезные нарушения потока мантии под земной корой, приведшие к внезапным выбросам.
Ученым давно известно, что образование кимберлитов (названных в честь Кимберли (Kimberley), Южная Африка, где они были впервые обнаружены) совпадает с распадом суперконтинентов. Но эта связь недостаточно изучена. Согласно одной идее, длинные потоки - плюмы - поднимающейся горячей мантии, которые могут вызвать распад континентов, также могут способствовать образованию кимберлитов. Но кимберлиты «не имеют следов мантийных плюмов в своем химическом составе», - сказал д-р Гернон.
Гернон и его группа проанализировали статистические корреляции между расколами континентов и взрывами кимберлитов за последний миллиард лет с целью разгадать эту загадку. Результаты показывают, что они тесно связаны, но было обнаружено нечто неожиданное: извержения были отсроченными, а большинство кимберлитов образовались примерно через 26 миллионов лет после распада суперконтинентов.
Из-за этого ему и его коллегам пришлось заглянуть в целый ряд алмазных «кроличьих нор», чтобы оценить силу взаимодействий и объяснить такую задержку.
Проведенное группой компьютерное моделирование показывает, что по мере расхождения континентов, бурлящая раскаленная мантия поднимается вверх в результате завихрений при конвекции, приводящих к нагреванию и затрагивающих корень - или киль - континентального ядра. Киль как бы «стекает» вниз, как воск, создавая вихреобразные течения в мантии.
Когда обломки богатых карбонатом и водой пород киля смешиваются с бурлящей мантией, они могут расплавиться ровно настолько, чтобы образовать бурно кипящую магму, подобную кимберлитам, которая с силой вырывается на поверхность. Бурлящая мантия может вызвать всплески - колебания в виде ряби - в основании кратона, став причиной извержений на протяжении десятков миллионов лет, что помогает объяснить причину того, что многие кимберлиты, похоже, мигрируют вглубь континента в течение столь длительного времени.
«Их анализ представляет собой действительно убедительную доказательную базу в поддержку их модели», - сказала Джанин Кавана (Janine Kavanagh), вулканолог из Ливерпульского университета в Англии.
Но вопрос еще не закрыт. Филип Дженни (Philip Janney), геохимик из Кейптаунского университета, занимающийся мантий, дал высокую оценку статистическому анализу, проведенному группой, но сказал, что это исследование показало только сильное влияние распада суперконтинента на извержения кимберлитов, а «не то, что это является единственным важным фактором».
Распады суперконтинентов представляют собой периоды, отмеченные запутанной картиной взаимосвязанных процессов, формирующих поверхность. По словам д-ра Дженни, многие более ранние 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 мощных внезапных выбросов. «У нас есть только то, что сохранилось сегодня на поверхности», - сказал Бен Мейзер (Ben Mather), геофизик из Сиднейского университета.
По словам д-ра Гернона, несмотря на сложность изучения кимберлитов, они могут дать нам представление о бурлящей геологической смеси, находящейся глубоко под поверхностью, а возможно, и на поверхности. Потеря толстого киля континентального кратона могла привести к тому, что земля «подпрыгнула», как буй, вызвав катастрофические эффекты на поверхности из-за каскада геологических ударов, которые группа все еще изучает.
«По-прежнему существует много загадок о кимберлитах, которые еще предстоит разгадать», - сказал д-р Мазер.
