|
Гигантские столбы тепла выбрасывают алмазы из недр Земли
|
|
|
|
Большинство алмазов образуются глубоко внутри Земли и выносятся близко к поверхности в результате небольших, но мощных вулканических извержений породы, называемой «кимберлит». Наше суперкомпьютерное моделирование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, показывает, что эти извержения подпитываются гигантскими «тепловыми столбами», укоренившимися на глубине 2900 километров под землей, прямо над ядром нашей планеты. Понимание внутренней истории Земли может быть использовано для определения запасов полезных ископаемых — не только алмазов, но и важнейших полезных ископаемых, таких как никель и редкоземельные элементы. Кимберлитовые извержения оставляют после себя характерную глубокую морковную «трубу» из кимберлитовой породы, которая часто содержит алмазы. Сотни таких извержений, произошедших за последние 200 миллионов лет, были обнаружены по всему миру. Больше всего их было обнаружено в Канаде (178 извержений), Южной Африке (158), Анголе (71) и Бразилии (70).
|
|
|
Между твердой корой Земли и расплавленным ядром находится мантия, толстый слой слегка липкой горячей породы. В течение десятилетий геофизики использовали компьютеры для изучения того, как мантия медленно течет в течение длительных периодов времени. В 1980-х годах одно исследование показало, что извержения кимберлитов могут быть связаны с небольшими тепловыми шлейфами в мантии — перообразными восходящими струями горячей мантии, поднимающимися из-за их более высокой плавучести — под медленно движущимися континентами. В 1970-х годах уже утверждалось, что эти шлейфы могут возникать на границе между мантией и ядром на глубине 2900 км. Затем, в 2010 году, геологи предположили, что извержения кимберлитов можно объяснить тепловыми шлейфами, возникающими на краях двух глубоких горячих сгустков, заякоренных под Африкой и Тихим океаном. А в прошлом году мы сообщали, что эти привязанные капли более мобильны, чем мы думали. Однако мы до сих пор не знали точно, как активность глубоко в мантии вызывает извержения кимберлитов.
|
|
|
|
Геологи предположили, что мантийные плюмы могут быть причиной воспламенения кимберлитовых извержений. Однако оставался еще большой вопрос: как переносилось тепло из недр Земли в кимберлиты? Чтобы ответить на этот вопрос, мы использовали суперкомпьютеры в Канберре, Австралия, для создания трехмерных геодинамических моделей мантии Земли. Наши модели учитывают движение континентов на поверхности и в мантии за последний миллиард лет. Мы рассчитали движение тепла вверх от ядра и обнаружили, что широкие мантийные апвеллинги, или «столбы тепла», соединяют очень глубокие слои Земли с поверхностью. Наше моделирование показывает, что эти столбы обеспечивают тепло под кимберлитами, и они объясняют большинство кимберлитовых извержений за последние 200 миллионов лет. Модель успешно зафиксировала извержения кимберлитов в Африке, Бразилии, России и частично в США и Канаде. Наши модели также предсказывают ранее не обнаруженные извержения кимберлитов в Восточной Антарктиде и на кратоне Йилгарн в Западной Австралии. К центру столбов мантийные плюмы поднимаются гораздо быстрее и переносят через мантию плотный материал, что может объяснить химические различия между кимберлитами на разных континентах. Наши модели не объясняют некоторые кимберлиты в Канаде, которые могут быть связаны с другим геологическим процессом, называемым «субдукцией плит». До сих пор мы предсказывали возраст кимберлитов до одного миллиарда лет назад, что является нынешним пределом реконструкции движений тектонических плит.
|
|
|
|
Источник
|
