Ученые рассказали, как магма доставляет алмазы из земных недр

Рецепт создания алмазов – это не секрет: углерод сжимается под воздействием экстремально высоких температур и сильного давления, глубоко в недрах земли

Загадка в том, как драгоценные камни высвобождаются, достигая той части земной коры, которая доступна для шахтеров.

Согласно новому исследованию, алмазы могут доставляться до верхних слоев земли через литосферу — кору и верхний слой мантии — плотной магмой, богатой карбонатом.

«Этот «сплав», действительно довольно специфичный, потому что в его состав может входить огромное количество растворенной углекислоты, до 40-45 процентов от общей массы», - сказал глава исследования Джеймс «Келли» Рассел, петролог из университета Британской Колумбии в Ванкувере.

Согласно предыдущим моделям предполагалось, что высокое содержание газов в магме увеличивает ее плавучесть, помогая выталкивать «сплав», несущий алмаз, ближе к поверхности, не разрушая строения ценного камня.

Новые лабораторные эксперименты показали, как жидкий карбонат реагирует с другими химическими веществами в литосфере Земли, в результате чего испускается газ, что является возможным механизмом ускорения движения плотной магмы.


Алмаз в кимберлите, лондонская компания по переработке алмазов (фото nationalgeographic.com)

«Допустим существование газовой фазы»

Естественное формирование алмаза начинается глубоко в земле – под слоями самых старых континентов планеты, где литосфера Земли может достигать глубины 75 миль (120 километров), считают исследователи.

Там разновидность материала, называемая кимберлит, пробивается из глубин Земли к мантии, ломая твердые скалистые породы.

Когда материал выталкивается, магма «собирает» фрагменты скал, как нагнетаемая в пласт вода поднимает ил и гравий. Некоторые из этих фрагментов содержат алмазы.

Содержащие алмаз породы имеют большой вес, поэтому продвижение подобного «состава» существенно замедляется, сказал Рассел.

В то же время алмазы должны перемещаться к поверхности достаточно быстро, потому что иначе они будут разрушены, пересекая зоны переходного давления, где драгоценные камни могут быть быстро уничтожены высокотемпературным окислением.

Идеальные условия для доставки алмазов на поверхность - когда магма проходит весь путь до поверхности приблизительно в пределах промежутка от 10 до 45 часов — перемещаясь со скоростью приблизительно 3-13 футов (1-4 метра) в секунду.

Единственный способ такого быстрого передвижения магмы ученые видят в том, чтобы «сплав», несущий алмаз, был перенасыщен газом — но неясно, откуда такой газ возьмется.

«Предшествующие модели [скорее] использовали принцип deus ex machina — пусть будет газовая фаза», - сказал Рассел.


Алмазная шахта, Борнео (фото natural-colour-diamonds.com.au)

Алмазы, пойманные в ловушку вулкана

В новом исследовании Рассел и его коллеги обнаружили, что, когда богатая карбонатом магма проходит через скалистые породы, на пути к поверхности она быстро растворяет обогащенные кварцем минералы этих скал.

В лабораторных экспериментах в воссозданных условиях высоких температур и сильного давления этот процесс начинал происходить в течение десятков минут.

Получающаяся смесь литого кварца и карбоната не может переносить такое же количество растворенного углекислого газа, как магма в первоначальном виде.

Поэтому газ пузырьками поднимается к поверхности, заставляя магму передвигаться еще быстрее, пока она не достигает поверхности в виде агрессивного извержения.

После извержения внутри вулкана остаются кимберлитовые «трубы», которые могут быть заполнены алмазами.

Первый шаг в усовершенствовании методов охоты за алмазами?

«Эти люди очень умны», - сказал Рассел о шахтерах, добывающих алмазы, отмечая, что годы опыта оставили много эмпирических правил о том, где и как лучше искать.

Однако он отметил, что новое исследование способно указать путь к будущему изучению минералогических сигналов, которые могли бы помочь дифференцировать быстро сформировавшиеся залежи кимберлита, содержащего алмазы, и медленно сформировавшиеся, где найти драгоценные камни практически невозможно.