Алмазы вообще-то не должны были пережить путешествие к поверхности Земли. Почему их все же удается найти, до сих пор отчасти оставалось загадкой.
Находка алмазов вблизи земной поверхности объясняется одним из самых мощных и судьбоносных процессов в истории Земли. Драгоценные камни поднимались из глубин, когда суперконтинент, состоящий из всех массивов суши Земли, разрывался на отдельные части. В зонах разломов вязкой мантии планеты возникали огромные восходящие и нисходящие потоки. Они практически отшлифовывали нижнюю часть поверхности земной коры, открывая путь таинственным, богатым алмазами кимберлитовым вулканам.
Специалисты десятилетиями ломали голову над происхождением алмазов. Драгоценные камни, состоящие из чистого углерода, зарождаются в недрах континентов на глубине 150-200 км, где они растут под огромным давлением в сверхгорячей, сверхкритической воде верхнего слоя земной мантии — литосферы. Оттуда они мчатся сквозь массивные породы к поверхности Земли со скоростью автомобиля. Если бы они поднимались медленнее, то превратились бы, изменив свою кристаллическую структуру, в графит или просто растворились бы. Как ни странно, вулканы, из которых вырвались наверх алмазы, образуются не вдоль слабых зон, а в кратонах - наиболее стабильных ядрах континентов.
Виновник — неустойчивость Рэлея-Тейлора
Согласно анализу команды Томаса М. Гернона (Thomas M. Gernon) из Саутгемптонского университета, большинство кимберлитовых вулканов формируется в первые 30 млн. лет после того, как распались суперконтиненты. Из этого ученые делают вывод, что их образование напрямую связано с формированием разломов, по которым отделяются друг от друга континентальные фрагменты. Команда предполагает, что эти разломы вызывают возмущения на нижней стороне континентов, известные как неустойчивость Рэлея-Тейлора, которые распространяются из грабена (впадин) под стабильные ядра и стимулируют там вулканизм.
При распаде суперконтинента горячая мантия под разломами поднимается до поверхности и нагревает прилегающие сбоку глубинные породы. В результате самый нижний пограничный слой с температурой около 1100 ℃ становится неустойчивым по отношению к гораздо более горячей мантии. Он собирается в пальцевидные капли и опускается в глубину, а в соседних зонах поднимается более легкий материал мантии. Неустойчивость Рэлея-Тейлора, то есть разделение на опускающиеся и поднимающиеся «пальцы", продолжается в виде волн, идущих наружу от зон разломов.
Протолкнул алмазы углекислый газ
Горячая мантия поднимается между "пальцами" опускающихся пород и плавится под действием пониженного давления. При этом, согласно расчетам команды, образуется характерная для кимберлитовых вулканов магма, которая несет в себе большое количество алмазоносных пород нижней части земной коры. Этот расплав содержит много углерода и, как выяснили более ранние исследования, при подъеме выделяет углекислый газ, а потому способен за несколько часов пробить 150-километровую толщу горной породы и вынести из глубоких слоев земной коры на поверхность бесчисленное количество минералов, включая алмазы.
