Глобальные тектонические разломы открывают залежи алмазов

Международная группа ученых под руководством Саутгемптонского университета обнаружила, что разрыв тектонических плит является основной движущей силой образования и извержения богатых алмазами магм из глубин Земли.

Полученные результаты могут определить будущее алмазоразведочной отрасли и подсказать, где наиболее вероятно найти алмазы.

Возраст алмазов, образующихся под большим давлением на глубине, составляет сотни миллионов и даже миллиарды лет. Как правило, они обнаруживаются 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 началась алмазная лихорадка. Но как и почему они попадают на поверхность Земли, до сих пор оставалось загадкой.

В новом исследовании изучено влияние глобальных тектонических сил на эти вулканические извержения за последний миллиард лет. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Исследователи из Саутгемптона сотрудничали с коллегами из Бирмингемского университета, Потсдамского университета, Немецкого исследовательского центра геонаук GFZ, Портлендского государственного университета, Университета Маккуори, Лидского университета, Университета Флоренции и Университета королевы Онтарио.

Том Гернон, профессор наук о Земле, главный научный сотрудник Саутгемптонского университета и ведущий автор исследования, сказал:

Характер извержений алмазов является циклическим, повторяя ритм суперконтинентов, которые собираются и распадаются по повторяющейся схеме с течением времени. Но ранее мы не знали, какой процесс приводит к внезапному извержению алмазов, которые провели миллионы — или миллиарды — лет, спрятанные на глубине 150 км под поверхностью Земли.

Чтобы ответить на этот вопрос, команда использовала статистический анализ, включая машинное обучение, для криминалистического изучения связи между распадом континентов и кимберлитовым вулканизмом. Результаты показали, что извержения большинства кимберлитовых вулканов происходили через 20-30 млн лет после тектонического разрыва континентов Земли.

Доктор Теа Хинкс, старший научный сотрудник Саутгемптонского университета, заметила:

Используя геопространственный анализ, мы обнаружили, что извержения кимберлитов с течением времени постепенно мигрируют с краев континентов во внутренние районы, причем темпы этого процесса одинаковы для всех континентов.

Геологические процессы

Это открытие заставило ученых задуматься о том, какие геологические процессы могут быть причиной такой закономерности. Они обнаружили, что мантия Земли — конвективный слой между корой и ядром — нарушается в результате рифтинга (или растяжения) коры даже на расстоянии тысяч километров.

Доктор Стивен Джонс, доцент кафедры систем Земли Бирмингемского университета и соавтор исследования, сказал:

Мы обнаружили, что эффект домино может объяснить, как разрыв континентов приводит к образованию кимберлитовой магмы. Во время рифтинга небольшой участок континентального корня нарушается и погружается в мантию ниже, вызывая цепочку аналогичных потоков под соседним континентом.

Доктор Саша Бруне, руководитель отдела геодинамического моделирования в GFZ Potsdam и один из соавторов исследования, провел имитационное моделирование, чтобы изучить, как протекает этот процесс. Он сказал:

Проносясь вдоль континентального корня, эти разрушительные потоки удаляют из основания континентальной плиты значительное количество горных пород толщиной в десятки километров.

Типичные скорости миграции, рассчитанные в моделях, совпали с теми, которые ученые наблюдали по кимберлитовым данным.

Примечательно, что этот процесс объединяет необходимые ингредиенты в нужных количествах, чтобы вызвать плавление, достаточное для образования кимберлитов, — добавил доктор Гернон.

Исследования группы могут быть использованы для определения возможных мест и времени извержений вулканов в прошлом, связанных с этим процессом, что может дать ценные сведения, которые в будущем позволят обнаружить алмазные месторождения.

Профессор Гернон, который недавно получил крупный благотворительный грант от фонда WoodNext на изучение факторов, способствующих глобальному похолоданию с течением времени, говорит, что исследование также проливает свет на то, как процессы в глубинах Земли управляют процессами на поверхности:

Разрыв не только реорганизует мантию, но и может оказывать глубокое влияние на окружающую среду и климат на поверхности Земли, так что алмазы могут быть лишь частью истории.

07.08.2023