Un nou studiu modelează modul în care amestecurile de volatili determină ascensiunea rapidă a kimberlitelor și explică mecanismul prin care diamantele ajung din manta până la suprafaţa terestră. Cercetarea oferă limite cantitative pentru proporția de CO2 necesară și arată de ce unele magme eruptive reuşesc să transporte fragmente adânci.
Cum determină volatilii ascensiunea kimberlitelor
Kimberlitele reprezintă conducte vulcanice care pornesc din zone adânci ale mantei, mai adânci de 150 km. Magma derivată din manta trebuie să rămână suficient de ușoară pentru a urca rapid. Studiul analizat folosește modele chimice și simulări la nivel atomic pentru a estima densitatea amestecului inițial. Rezultatele arată că prezența unor proporții ridicate de CO2 reduce densitatea relativă a topiturii la presiuni mari. În paralel, H2O crește mobilitatea prin accelerarea difuziei în topitură. Aceste roluri complementare permit unui melt cu vâscozitate scăzută să capteze și să transporte xenoliți şi xenocristale din manta, inclusiv diamante. Cercetătorii au aplicat modelul la kimberlitul Jericho din cratonul Slave. Variind raportul CO2-H2O, ei au identificat combinațiile care mențin flotabilitatea peste traseul prin scoarță. Modelele sugerează viteze de ascensiune foarte mari, suficiente pentru a preveni transformarea diamantului în grafit la presiuni mai mici. În plus, studiul cuantifică capacitatea topiturii de a incorpora fragmente de peridotit din manta, arătând că amestecurile bogate în volatili pot transporta cantități semnificative de material mantelic. Această abordare combină termodinamică, modelare moleculară și date geologice pentru a oferi limite concrete privind compoziția parentală a kimberlitului.
Importanța CO2 și H2O în dinamica eruptivă
Rezultatele evidenţiază că CO2 joacă un rol critic la presiuni mari, contribuind la structura topiturii. Pe măsură ce magma se apropie de suprafaţă, CO2 degazează rapid şi generează forţă ascensională. Apa, deşi nu activează degazarea la fel de intens, menține fluiditatea și favorizează dispersia gazelor. Modelul indică un prag minim de CO2 necesar pentru ca o coloană de kimberlit să rămână mai puțin densă decât rociile din craton și astfel să poată erupţiona. Fără acest prag, topitura ar rămâne incapabilă să avanseze, iar diamantele ar rămâne în adâncime. Analizele din studiu folosesc simulări de dinamică moleculară pentru a urmări comportamentul atomilor la diferite presiuni și temperaturi. Această metodă permite estimări ale densităţii și vâscozităţii topiturii în condiţii inaccesibile prin observaţie directă. Concluzia este că interacţiunea dintre volatili şi minerale controlează atât viteza de ascensiune, cât şi capacitatea topiturii de a capta fragmente din manta.
„Modelarea chimiei topiturii arată pragul minim de CO2 necesar pentru ca un kimberlit să urce la suprafaţă.”
- Prezenţa CO2 reduce densitatea topiturii la presiuni mari.
- H2O creşte difuzivitatea şi menţine fluiditatea magmei.
- Un prag critic de CO2 este necesar pentru a transporta diamante.
Concluzie
Analiza oferă o explicaţie clară pentru cum anumite kimberlite reuşesc să transporte materiale din manta până la suprafaţă. Folosind modele chimice şi simulări atomice aplicate la cazul Jericho, cercetătorii au stabilit limitele compoziţionale care favorizează erupţia. Ei arată că un conţinut minim de CO2 este esenţial pentru flotabilitate, iar H2O conferă mobilitate topiturii. Aceste descoperiri explică de ce peste 70% din diamante ajung la suprafaţă prin astfel de canale vulcanice. Concluziile ajută la înţelegerea geodinamicii adânci şi pot ghida interpretarea zăcămintelor de kimberlit în context geologic regional.
Sursa: sciencedaily.com