Ключ к сокровищам Земли: разгадана тайна рождения алмазов из глубин мантии

Алмазы, сверкающие в кольцах и ожерельях, обязаны своим появлением на поверхности Земли редким вулканическим породам — кимберлитам. Более 70% алмазов, добываемых в мире, происходят именно из этих необычных трубок, уходящих глубоко в мантию. Но как именно они поднимаются на поверхность, остаётся загадкой, над которой учёные бьются десятилетиями.

Тайна кимберлитов

Кимберлиты имеют форму морковки и зарождаются на глубинах более 150 км. Их магма поднимается невероятно быстро — по оценкам, до 130 км/ч — и прорывается сквозь земную кору с мощными извержениями. На своём пути она захватывает обломки пород и ксенолиты, которые становятся ключом к пониманию процессов в недрах планеты.

"Это очень интересные и в то же время загадочные породы", — сказала докторант Университета Осло Ана Анзулович.

Главная интрига заключается в том, что алмазы сохраняются только при столь стремительном подъёме. В противном случае они превратились бы в графит — более стабильную форму углерода при низком давлении.

Прорыв в исследовании

Команда учёных из Университета Осло применила химическое моделирование, чтобы воспроизвести состав протокимберлитового расплава. Они изучили, как вода (H₂O) и углекислый газ (CO₂) влияют на плотность и подвижность магмы.

Результаты показали, что именно содержание летучих веществ определяет способность расплава подниматься сквозь кратон. Для кимберлита Джерико (Северо-Запад Канады) оказалось, что необходимо минимум 8,2% CO₂, иначе извержения просто не произойдёт.

Советы шаг за шагом

1. Использовать молекулярное моделирование для проверки различных составов расплава.
2. Сравнивать плотность магмы с окружающими породами на разных глубинах.
3. Определять критические концентрации CO₂ и H₂O для разных кимберлитов.
4. Применять полученные данные для прогнозов о вероятности извержений.
5. Сопоставлять результаты с реальными образцами из кимберлитовых трубок.

А что если…

А что если концентрация углекислого газа в мантии снизится? В таком случае подъём кимберлитов станет невозможным, а значит, новые алмазы не попадут на поверхность. Это может объяснять, почему месторождения кимберлитов распределены по Земле неравномерно и связаны с древними стабильными кратонными плитами.

FAQ

Почему алмазы не превращаются в графит?
Потому что кимберлит поднимается слишком быстро, и давление не успевает измениться.

Все ли кимберлиты содержат алмазы?
Нет, лишь часть из них алмазоносные, и состав расплава играет важную роль.

Зачем моделировать состав магмы?
Чтобы понять процессы в мантии и спрогнозировать условия для образования месторождений.

Мифы и правда

• Миф: алмазы формируются прямо в кимберлитах.
  Правда: они рождаются глубже, а кимберлиты лишь выносят их на поверхность.
• Миф: кимберлиты извергаются медленно, как базальтовые лавы.
  Правда: их подъём чрезвычайно быстрый.
• Миф: состав магмы точно известен.
  Правда: большинство данных получено из изменённых пород, поэтому моделирование необходимо.

3 интересных факта

1. Кимберлитовые трубки имеют форму моркови и простираются на глубину более 150 км.
2. Магма кимберлитов может транспортировать до 44% мантийного перидотита.
3. Многие крупнейшие алмазные месторождения мира связаны именно с древними кратонными платформами.

Исторический контекст

• XIX век: первые кимберлиты обнаружены в Южной Африке.
• XX век: развитие добычи алмазов в России и Канаде.
• XXI век: переход к моделированию состава магмы с помощью вычислительных методов.

Уточнения

Алма́з (от пратюрк. almaz, букв. "неподдающийся", через араб. ألماس‎ из др.-греч. ἀδάμας "несокрушимый") — минерал, кубическая аллотропная форма углерода. Возраст самого древнего обнаруженного алмаза составляет 3,6 миллиарда лет.

Кимберли́ты (магмати́ческие го́рные поро́ды кимберли́товой се́рии) — серия магматических ультраосновных горных пород экструзивной фации, образующая трубки взрыва, а также дайки и силлы. Часто содержат ксенолиты мантийных пород и иногда содержат алмазы промышленных концентраций.