Ο κώδικας των εκρήξεων που παράγουν τα διαμάντια
Σπάζοντας τον κώδικα των εκρήξεων κιμπερλίτη: Πώς τα διαμάντια κάνουν την ταχεία άνοδό τους.
Αν έχετε κρατήσει ή δει ποτέ ένα διαμάντι, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να προέρχεται από κιμπερλίτη. Πάνω από το 70% των διαμαντιών στον κόσμο εξορύσσεται από αυτές τις μοναδικές ηφαιστειακές δομές. Ωστόσο, οι επιστήμονες εξακολουθούν να εργάζονται για να καταλάβουν πώς ακριβώς οι κιμπερλίτες εκρήγνυνται από τα βάθη του μανδύα της Γης στην επιφάνεια.
Οι κιμπερλίτες - ηφαιστειακοί σωλήνες σε σχήμα καρότου που εκρήγνυνται από τα βάθη του μανδύα της Γης- έχουν τη φήμη μεταξύ των γεωλόγων ως παράθυρα στα βάθη της Γης. Το τήγμα που προέρχεται από τον μανδύα τους σχηματίζεται σε βάθη μεγαλύτερα από 150 χλμ. και κατά τη διάρκεια των εκρήξεων το τήγμα ανεβαίνει γρήγορα μέσα από τον μανδύα και τον φλοιό. Ορισμένες εκτιμήσεις υποδηλώνουν ρυθμούς ανόδου έως και 80 μίλια την ώρα πριν οι κιμπερλίτες εκραγούν βίαια στην επιφάνεια. Κατά μήκος αυτού του ταξιδιού, το μάγμα μαζεύει ξενόλιθους και ξενοκρυστάλλους - κομμάτια των πετρωμάτων που συναντά το τήγμα κιμπερλίτη.
«Είναι πολύ ενδιαφέροντα και εξακολουθούν να είναι πολύ αινιγματικά πετρώματα», παρά το γεγονός ότι έχουν μελετηθεί εκτενώς, λέει η Άνα Ανζούλοβιτς , διδακτορική ερευνήτρια στο Κέντρο Πλανητικής Κατοικησιμότητας του Πανεπιστημίου του Όσλο.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε αυτόν τον μήνα στο περιοδικό Geology , η Anzulović και μια ομάδα συν-συγγραφέων από το Πανεπιστήμιο του Όσλο έκαναν ένα μεγάλο άλμα προς την κατανόηση της αινιγματικής προέλευσης των κιμπερλίτων. Μοντελοποιώντας τον τρόπο με τον οποίο οι πτητικές ενώσεις όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό επηρεάζουν την άνωση του τήγματος πρωτο-κιμπερλίτη σε σχέση με τα περιβάλλοντα υλικά, ποσοτικοποίησαν για πρώτη φορά τι χρειάζεται για να εκραγεί ένας κιμπερλίτης.
Γνωρίζουμε ότι ένας από τους λόγους που τα διαμάντια φτάνουν στην επιφάνεια ως μέρος των κιμπερλίτων είναι επειδή η ταχεία άνοδός τους τα εμποδίζει να μετατραπούν σε γραφίτη, ο οποίος είναι πιο σταθερός στις πιέσεις και τις θερμοκρασίες στον ρηχό φλοιό. Αλλά η σύνθεση του αρχικού τήγματος του κιμπερλίτη και το πώς ανεβαίνουν τόσο γρήγορα παρέμεινε μυστήριο.
«Ξεκινούν ως κάτι που δεν μπορούμε να μετρήσουμε άμεσα», λέει η Anzulović. «Έτσι, δεν γνωρίζουμε πώς θα ήταν ένα πρωτο-κιμπερλίτη, ή γονικό, τήγμα. Γνωρίζουμε κατά προσέγγιση, αλλά όλα όσα γνωρίζουμε προέρχονται βασικά από τα πολύ αλλοιωμένα πετρώματα που τοποθετούνται».
Ένα μεγάλο ερώτημα για τους γεωλόγους που ενδιαφέρονται για την προέλευση των κιμπερλίτων και τη σύνθεση του μανδύα είναι πόσο από το γονικό τήγμα αποτελείται αρχικά από πτητικά συστατικά όπως διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Η Anzulović και η ομάδα της αποφάσισαν να βρουν μια ελάχιστη εκτίμηση εκτελώντας μοντέλα για το πώς θα τα πήγαιναν σε διαφορετικές αρχικές συνθέσεις κατά την άνοδό τους. Βάσισαν την εργασία τους στον κιμπερλίτη της Ιεριχούς, ο οποίος εξερράγη στο κρατόνιο των Σλάβων στο βορειοδυτικό Καναδά.
«Η ιδέα μας ήταν, λοιπόν, ας προσπαθήσουμε να δημιουργήσουμε ένα χημικό μοντέλο ενός κιμπερλίτη και στη συνέχεια να μεταβάλουμε το CO2 και το H2O » , λέει η Anzulović. «Σκεφτείτε το σαν να προσπαθείτε να πάρετε δείγμα από έναν κιμπερλίτη καθώς ανεβαίνει σε διαφορετικά σημεία πίεσης και θερμοκρασίας».
Χρησιμοποιώντας λογισμικό μοριακής δυναμικής που προσομοιώνει ατομικές δυνάμεις, οι ερευνητές υπολόγισαν πώς θα κινηθούν τα άτομα σε ένα τήγμα κιμπερλίτη και στη συνέχεια εκτέλεσαν αυτές τις προσομοιώσεις σε διαφορετικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, μιμούμενοι εκείνες διαφορετικών βάθους.Υπολογίζοντας την πυκνότητα ενός τήγματος κιμπερλίτη με αυτούς τους υπολογισμούς, σε κάθε μοντελοποιημένο βάθος, οι ερευνητές προσδιόρισαν εάν ο κιμπερλίτης είναι αρκετά πλωτός ώστε να συνεχίσει να ανεβαίνει γρήγορα. Βάσισαν τα μοντέλα τους στον κιμπερλίτη της Ιεριχώ στο βορειοδυτικό Καναδά.
«Το πιο σημαντικό συμπέρασμα από αυτή τη μελέτη είναι ότι καταφέραμε να περιορίσουμε την ποσότητα CO2 που χρειάζεστε στον κιμπερλίτη της Ιεριχούς για να ανέβει με επιτυχία μέσω του κρατονίου Slave», λέει η Anzulović.«Η πιο πλούσια σε πτητικά συστατικά σύνθεσή μας μπορεί να μεταφέρει έως και 44% περιδοτίτη του μανδύα, για παράδειγμα, στην επιφάνεια, κάτι που είναι πραγματικά ένας εντυπωσιακός αριθμός για ένα τόσο χαμηλό ιξώδες τήγμα».
Διαπίστωσαν επίσης ότι η παρουσία νερού αυξάνει τη διαχυτικότητα άλλων στοιχείων στο τήγμα, πράγμα που σημαίνει ότι το τήγμα κιμπερλίτη παραμένει πιο ρευστό και κινητό. Το διοξείδιο του άνθρακα, από την άλλη πλευρά, έχει διπλό ρόλο.Σε υψηλότερες πιέσεις, το CO2 μπορεί να βοηθήσει στον πολυμερισμό της δομής του τήγματος.Αλλά σε χαμηλές πιέσεις, κοντά στην επιφάνεια της Γης, τείνει να απαεριώνεται και να ωθεί το τήγμα προς τα πάνω - μια απαραίτητη ώθηση για να αποφευχθεί η προσκόλληση στον ηπειρωτικό φλοιό. Η μελέτη διαπίστωσε για πρώτη φορά ότι ο κιμπερλίτης της Ιεριχούς χρειάζεται τουλάχιστον 8,2% CO2 , διαφορετικά δεν θα εκραγεί ποτέ και έτσι τα διαμάντια θα παρέμεναν άνετα κρυμμένα στον μανδύα.
Η Ανζούλοβιτς λέει ότι η ατομική προσέγγιση μοντελοποίησης, κοινή στην επιστήμη των υλικών, τη χημεία και τη φυσική, δείχνει πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα και σε μελέτες διεργασιών γεωλογικής κλίμακας.
«Με εξέπληξε αρκετά το γεγονός ότι μπορώ να χρησιμοποιήσω ένα τόσο μικρής κλίμακας σύστημα και να παρατηρήσω: «Εντάξει, αν δεν βάλω καθόλου άνθρακα, αυτό το τήγμα θα είναι πυκνότερο από το κρατόνιο, οπότε δεν θα εκραγεί», λέει. «Είναι υπέροχο που η μοντελοποίηση της χημείας του κιμπερλίτη μπορεί να έχει επιπτώσεις σε μια τόσο μεγάλης κλίμακας διαδικασία».
Γεωδίφης με πληροφορίες από speakingofgeoscience.org
https://speakingofgeoscience.org/2025/09/16/cracking-the-code-of-kimberlite-eruptions-how-diamonds-make-their-rapid-ascent/