Алмазы, образовавшиеся глубоко в недрах Земли, попадают на поверхность посредством специфических извержений вулканов. Недавнее исследование пролило свет на роль суперконтинентов в этом явлении. При их разделении создается сильное давление, вызывающее извержения алмазоносных кимберлитов. Это открытие предлагает новый взгляд на тектонические движения и распределение природных ресурсов.
Возраст алмазов, образующихся под высоким давлением на глубине, составляет сотни миллионов и даже миллиарды лет. Обычно они встречаются в вулканических породах типа кимберлитов. Кимберлиты встречаются в самых старых, толстых и прочных частях континентов, в частности, в Южной Африке, где в конце XIX века произошла алмазная лихорадка. Но, как и почему они оказались на поверхности Земли, до сих пор оставалось загадкой.
Недавнее исследование международной группы ученых под руководством Саутгемптонского университета раскрывает роль суперконтинентов в путешествии этих кристаллов из глубин Земли. Исследователи обнаружили, что разрыв тектонических плит является основной движущей силой образования и извержения богатых алмазами магм.
Выяснение механизмов, лежащих в основе этого процесса, может улучшить наше понимание внутренней динамики нашей планеты и содержащихся в ней ресурсов. Работа группы опубликована в журнале Nature.
Фонтаны алмазов из глубин
Считается, что присутствие алмазов на поверхности нашей планеты является результатом фонтанов, бьющих из центра Земли. Эти фонтаны не являются буквальными излияниями, а скорее извержениями вулканов, которые переносят алмазы. Это явление происходит во время особых геологических событий - разрыва суперконтинентов.
Такие извержения редки и не являются типичными вулканическими извержениями. Они способны переносить драгоценные камни из глубин на поверхность. Более того, они происходят бурно и быстро, что позволяет алмазам оставаться целыми и не превращаться в другую форму углерода, например в графит.
Роль суперконтинентов
Суперконтиненты представляют собой периоды, когда несколько или даже все континенты Земли объединялись в единую огромную сушу. Эти образования не являются постоянными, напротив, они представляют собой результат тектонических циклов, в ходе которых континенты то сближаются, то расходятся в течение геологического времени.
Образование суперконтинента - результат медленных, но мощных тектонических движений. Тектонические плиты, на которых покоятся континенты, находятся в постоянном движении под действием конвекционных потоков в мантии Земли. Когда эти плиты сближаются, поддерживаемые ими континенты сливаются, образуя суперконтинент.
И наоборот, разделение суперконтинента имеет не меньшее значение. При этом возникают колоссальные силы. Разрыв такого континента приводит к возникновению сильного давления в центре Земли. Это давление в сочетании с другими геологическими факторами может вызывать извержения кимберлитов - знаменитые алмазные фонтаны, описанные авторами.
Доктор Том Гернон, доцент кафедры наук о Земле и старший научный сотрудник Саутгемптонского университета, ведущий автор исследования, поясняет в пресс-релизе: "Схема извержения алмазов циклична, она имитирует ритм суперконтинентов, которые собираются и распадаются по повторяющейся схеме с течением времени. Но раньше мы не знали, какой процесс заставляет алмазы извергаться внезапно, после того как они провели миллионы - или миллиарды - лет, скрытые на глубине 150 км под поверхностью Земли".
Последний раз подобное событие произошло около 200 млн. лет назад. Этот крупный разрыв привел к рассеиванию континентов в том виде, в котором мы знаем их сегодня, сформировав современную конфигурацию материков.
Кимберлит - вектор развития алмаза в специфическом геологическом процессе
Кимберлит - уникальная порода, способная переносить алмазы из глубин Земли на поверхность. Это магматическая порода, образующаяся при охлаждении магмы. Магма поступает из мантии Земли - толстого полужидкого слоя, расположенного между земной корой и ядром.
Алмазоносная порода (кимберлит) с темными кристаллами (оливин) и обломками породы, образовавшимися при взрывных извержениях вулканов.
Если говорить более конкретно, то современные методы визуализации, такие как сейсмическая томография, позволили исследователям "видеть" сквозь земную кору и изучать глубинные структуры мантии. Эти детальные изображения позволили выявить зоны магматической активности, а также особые карманы в мантии. Алмазы образуются именно в этих карманах, поскольку там существуют оптимальные условия давления и температуры.
Одновременно были использованы сложные аналитические методы для изучения химического состава алмазов и кимберлитов. Эти анализы позволили проследить происхождение алмазов и понять процессы, которые вывели их на поверхность. Изучая изотопы некоторых элементов, присутствующих в алмазах, исследователи могут сделать вывод о точных условиях их образования.
Сочетание этих методов позволило выявить взаимосвязь между образованием алмазов, извержениями кимберлитов и динамикой суперконтинентов. Исследователи пришли к выводу, что при распаде суперконтинентов в мантии Земли возникают возмущения, которые могут вызвать извержения кимберлитов, которые, в свою очередь, выносят алмазы из очагов образования на поверхность.
а) Кимберлитовые пики, совпадающие с распадом суперконтинента. б) Корреляции показывают, что фрагментация приводит к извержению кимберлитов.
Новое понимание глубинных механизмов имеет далеко идущие последствия для геологии, тектоники плит и алмазной промышленности. В частности, оно подчеркивает важность тектонических движений в распределении природных ресурсов.
