Стало известно, как алмазы попадают на поверхность Земли
Для образования алмазов, самых твердых камней природного происхождения, требуется сильное давление и температура. Такие условия достигаются только в недрах Земли. Но до сих пор было непонятно, как же алмазы попадают из глубин Земли на поверхность.
Алмазы поднимаются вверх в расплавленных магматических породах — кимберлитах. Ученые не понимали, в результате какого процесса кимберлиты, пролежавшие миллионы и миллиарды лет в глубине, внезапно прорываются сквозь земную кору. Большинство геологов сходятся во мнении, что взрывные извержения, в результате которых образуются алмазы, происходят синхронно с циклом суперконтинентов. Повторяющийся процесс образования и дробления суши определил миллиарды лет истории Земли.
Впрочем, точные механизмы, лежащие в основе этой взаимосвязи, вызывают споры. Есть две основные теории. Согласно одной из них, кимберлитовые породы используют «раны», образующиеся при растяжении земной коры или при расколе тектонических плит. Другая теория связана с мантийными плюмами — колоссальными выбросами расплавленной породы с границы ядра и мантии, расположенной на глубине около 2900 км под поверхностью Земли.
Однако обе версии не лишены слабых мест. Во-первых, основная часть тектонической плиты, известная как литосфера, невероятно прочна и стабильна. Это затрудняет прохождение магмы сквозь трещины. Кроме того, многие кимберлиты не обладают химическим составом, которые должны быть в породах, образовавшихся из мантийных плюмов.
С другой стороны, считается, что при образовании кимберлитов степень плавления мантийных пород очень низкая — менее 1%. Значит, необходим другой механизм. В новом исследовании искусственный интеллект изучил связь между распадом континентов и кимберлитовым вулканизмом. Результаты показывают, что извержения большинства кимберлитовых вулканов происходили через 20-30 млн лет после тектонического разрыва континентов Земли.
Вывод подтвердило и региональное исследование, проведенное на трех континентах, где обнаружено наибольшее количество кимберлитов — Африке, Южной и Северной Америке. Также выяснилось, что извержения кимберлитов с течением времени постепенно «мигрируют» с краев континентов во внутренние районы с одинаковой для всех континентов скоростью.
Геологи предполагают, что эффект домино может объяснить, как разрыв континентов в конечном итоге приводит к образованию кимберлитовой магмы. В процессе разлома небольшой участок области толстых пород, расположенных под некоторыми континентами (континентальный корень), нарушается и погружается в подстилающую мантию. При этом более холодный материал опускается, а горячая мантия поднимается, что вызывает процесс краевой конвекции. Конвекция запускает цепочку аналогичных потоков, которые мигрируют под континентом.
Проносясь вдоль континентального корня, разрушительные потоки выносят из основания континентальной плиты огромное количество горных пород толщиной в десятки километров. В этом процессе могут быть собраны необходимые ингредиенты в нужных количествах, чтобы вызвать плавление, достаточное для образования кимберлитов с высоким содержанием газа. После их образования магма благодаря углекислому газу и воде может быстро подниматься на поверхность, неся с собой ценный груз — алмазы.
Новое объяснение не противоречит пространственной связи между кимберлитами и мантийными плюмами. Напротив, разрыв тектонических плит может как быть, так и не быть результатом разогрева, истончения и ослабления плиты, вызванного плюмами, пишет IFL Science.
