Алмазные фонтаны извергаются из-за распада суперконтинентов

Исследователи обнаружили закономерность, при которой алмазы извергаются глубоко под поверхностью Земли в виде огромных взрывных извержений вулканов.

Распад суперконтинентов может спровоцировать взрывные извержения, которые выбросят фонтаны алмазов на поверхность Земли.

Алмазы образуются глубоко в земной коре, примерно на глубине 93 миль (150 километров). Они очень быстро поднимаются на поверхность в результате извержений, называемых кимберлитами. Эти кимберлиты движутся со скоростью от 11 до 83 миль в час (от 18 до 133 км/ч), а некоторые извержения могли вызвать взрывы газов и пыли, подобные вулкану Везувий, сказал Томас Гернон, профессор наук о Земле и климате в Университете Саутгемптона. в Англии.

По словам Гернона, исследователи заметили, что кимберлиты чаще всего возникают в периоды, когда тектонические плиты сильно перестраиваются, например, во время распада суперконтинента Пангея. Однако, как ни странно, кимберлиты часто извергаются в середине континентов, а не на краях разломов — и эта внутренняя кора толстая, жесткая и ее трудно разрушить.

«Алмазы находились в основании континентов на протяжении сотен миллионов или даже миллиардов лет», — сказал Гернон. «Должен быть какой-то стимул, который приводит их в движение внезапно, потому что сами эти извержения действительно мощные, действительно взрывные».

Гернон и его коллеги начали с поиска корреляций между возрастом кимберлитов и степенью фрагментации плит, происходящей в то время. Они обнаружили, что в течение последних 500 миллионов лет наблюдается закономерность, при которой плиты начинают распадаться, а затем, 22–30 миллионов лет спустя, извержения кимберлитов достигают пика. (Эта закономерность сохранялась и в течение последнего миллиарда лет, но с большей неопределенностью, учитывая трудности отслеживания геологических циклов в столь далёком прошлом.)

Например, исследователи обнаружили, что извержения кимберлитов на территории современной Африки и Южной Америки начались примерно через 25 миллионов лет после распада южного суперконтинента Гондвана, около 180 миллионов лет назад. В сегодняшней Северной Америке также наблюдался всплеск количества кимберлитов после того, как Пангея начала распадаться на части около 250 миллионов лет назад. Интересно, что эти извержения кимберлитов, казалось, начинались на краях разломов, а затем неуклонно продвигались к центру 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 — точно так же, как кора наверху растягивается и образует долины. Горячая порода поднимается, вступает в контакт с этой уже нарушенной границей, охлаждается и снова опускается, создавая локальные области циркуляции.

Эти нестабильные регионы могут спровоцировать нестабильность в соседних регионах, постепенно перемещаясь на тысячи миль к центру континента. Это открытие соответствует реальной схеме, наблюдаемой при извержениях кимберлитов, начинающихся вблизи рифтовых зон, а затем перемещающихся вглубь континента, сообщили исследователи 26 июля в журнале Nature.

Но как эта нестабильность вызывает взрывные извержения из глубины земной коры? «Все дело в смешивании правильных материалов», — сказал Гернон. Нестабильностей достаточно, чтобы позволить породам верхней мантии и нижней коры течь друг о друга.

При этом горная порода смешивается с большим количеством воды и углекислого газа, заключенными в ней, а также со многими ключевыми минералами кимберлита, включая алмазы. Результат подобен встряхиванию бутылки шампанского, сказал Гернон: извержения с большим взрывным потенциалом и плавучестью, которые выталкивают их на поверхность.

По словам Гернона, полученные результаты могут быть полезны при поиске неоткрытых месторождений алмазов. Они также могут помочь объяснить, почему существуют другие типы извержений вулканов, которые иногда происходят спустя долгое время после распада суперконтинента в регионах, которые должны быть в значительной степени стабильными.

«Это фундаментальный и высокоорганизованный физический процесс», — сказал Гернон, — «поэтому, вероятно, на него реагируют не только кимберлиты, но и целый ряд процессов в системе Земли, которые также реагируют на это».