Обнаружены подземные алмазные фонтаны — результат распада суперконтинентов

Суперконтиненты или сверхматерики — это континенты, которые включают в себя всю континентальную кору планеты, то есть объединяют всю сушу в огромный массив. Предполагается. что цикл образования сверхматериков — примерно 600 миллионов лет.  В настоящее время на Земле царит фаза раздробленности, но примерно через 100 – 200 миллионов лет суша опять объединится в сверхконтинент.

Авторы исследования, опубликованного в Nature, считают, что именно распад суперконтинентов вызвал взрывные извержения вулканов, которые подтолкнули алмазы вверх.

Уже некоторое время ученые знают, что уникальная разновидность магмы, известная как кимберлит, может быстро пересекать внутренние слои Земли, перенося алмазы. Также известно, что именно кимберлит является основной матрицей-хозяином алмазов. 

Кимберлитовая магма, богатая углекислым газом и водяными газами, поднимается вверх подобно газировке, вырывающейся из бутылки, которую сильно встряхнули перед этим. Во время этого процесса кимберлит выводит алмазы в зоны, где можно вести их добычу.

Авторы нового исследования обратили внимание, что кимберлиты чаще всего взрываются в периоды, когда тектонические плиты сильно перестраиваются, например, это происходило во время распада суперконтинента Пангея — его в его состав входили современные материки примерно 335 – 175 миллионов лет назад.

Логично было ожидать извержения кимберлитов по краям континентов, где тектонические плиты разделяются из-за континентальных разломов. Однако, как ни странно, кимберлиты часто извергаются в середине континентов, а не на краях разломов, хотя в этих областях внутренняя кора толстая, жесткая и ее трудно разрушить. Должен быть какой-то стимул, который приводит их в движение, потому что извержения сами по себе очень мощные.

Исследователи начали с поиска корреляций между возрастом кимберлитов и степенью фрагментации плит, происходящей в то время. Выяснилось, 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 далеком прошлом.

Так, извержения кимберлитов на территории современной Африки и Южной Америки начались примерно спустя  25 миллионов лет после распада южного суперконтинента Гондвана, которое произошло около 180 миллионов лет назад. В сегодняшней Северной Америке также наблюдался всплеск количества кимберлитов после того, как Пангея начала разделяться.

Для исследования задействовали компьютерные модели глубокой коры и верхней мантии Земли, чтобы объяснить закономерности происходящих там явлений. Авторы работы обнаружили, что при разделении тектонических плит нижняя континентальная кора истончается, а верхняя растягивается и образует долины. Утончение приводит к подъему горячей породы, которая при взаимодействии с нарушенной границей остывает и опять опускается, вызывая локальную циркуляцию.

Такие области нестабильности, в свою очередь, могут вызвать нестабильность в соседних регионах, постепенно смещаясь на тысячи километров к центру континента. Это наблюдение согласуется с наблюдаемыми извержениями кимберлитов, начинающимися вблизи рифтовых зон и впоследствии распространяющимися вглубь континентов.

Но как эта нестабильность вызывает взрывные извержения из глубины земной коры? Все дело в том, что породы верхней мантии и нижней коры смешиваются, причем горная порода смешивается с большим количеством воды и углекислого газа, заключенными в ней, а также со многими основными минералами кимберлита, включая алмазы. Это и вызывает извержения, выталкивающие алмазы наверх. 

Результаты нового исследования помогут проводить разведку неоткрытых месторождений алмазов. Они также помогут прояснить, почему существуют другие типы извержений вулканов, которые иногда происходят спустя долгое время после распада суперконтинента в регионах, где должна наблюдаться стабильность. Ведь это фундаментальный и высокоорганизованный физический процесс, поэтому, вероятно, на него реагируют не только кимберлиты, но и целый ряд процессов в системе Земли.