Геологи описали природу "алмазных фонтанов"

Алмазы образуются глубоко в земной коре, примерно на глубине 150 километров. Они поднимаются на поверхность в результате извержений, называемых кимберлитами. Эти кимберлиты движутся со скоростью от 18 до 133 км/ч.

Томас Гернон, профессор наук о Земле и климате в Саутгемптонском университете (Англия) вместо с коллегами изучил этот процесс с прицелом на древнюю историю Земли. Исследователи заметили, что кимберлиты чаще всего возникают во времена, когда тектонические плиты сильно перестраиваются, например, во время распада суперконтинента Пангея. Как ни странно, кимберлиты часто извергаются посреди континентов, а не на краях расколов, хотя внутренняя кора толстая, прочная и ее трудно разрушить.

«Алмазы находились в основании континентов сотни миллионов или даже миллиарды лет, — сказал Гернон. - Должен быть какой-то стимул, который внезапно привел их в движение, потому что эти извержения сами по себе очень мощные, действительно взрывоопасные».

Гернон и его коллеги начали с поиска корреляций между возрастом кимберлитов и степенью фрагментации плит. Они обнаружили, что за последние 500 миллионов лет есть закономерность, когда плиты начинают расходиться, а затем, через 22-30 миллионов лет, наступает пик извержений кимберлитов. Эта закономерность сохранялась и в течение последнего миллиарда лет, но с большей неопределенностью, учитывая трудности отслеживания геологических циклов в столь отдаленные времена.

Например, исследователи обнаружили, что извержения кимберлитов начались на территории современной Африки и Южной Америки примерно через 25 миллионов лет после распада южного суперконтинента Гондвана, около 180 миллионов лет назад.

В современной Северной Америке также наблюдался всплеск кимберлитов после того, как около 250 миллионов лет назад Пангея начала раскалываться. Интересно, что эти извержения кимберлитов, казалось, начинались на краях разломов, а затем неуклонно двигались к центру массивов суши.

Чтобы выяснить, что движет этими закономерностями, исследователи использовали несколько компьютерных моделей глубокой коры и верхней мантии. Они обнаружили, что когда тектонические плиты расходятся, основание континентальной коры истончается — так же, как кора наверху растягивается и образует долины. Горячая порода поднимается, соприкасается с этой уже разрушенной границей, охлаждается и снова опускается, создавая локальные области циркуляции.

Эти нестабильные регионы могут вызвать нестабильность в соседних регионах, постепенно перемещаясь на тысячи миль к центру континента, сообщили исследователи в статье для журнала Nature.

Но как эти нестабильности вызывают взрывные извержения из глубины земной коры? По словам Гернона, все дело в смешивании нужных материалов. Неустойчивости достаточно, чтобы порода из верхней мантии и нижней коры текли друг против друга. Это перемешивает породу с большим количеством воды и углекислого газа, а также со многими ключевыми кимберлитовыми минералами, включая алмазы. По словам Гернона, результат похож на встряхивание бутылки шампанского: извержения с большим взрывоопасным потенциалом и плавучестью, способной вытолкнуть их на поверхность.