Подавляющее большинство алмазов, формирующихся в земных недрах, поднимаются к поверхности благодаря небольшим, но энергичным выбросам горных пород. Тем не менее, австралийские ученые выяснили, что эти выбросы, в действительности, происходят из-за масштабных «тепловых столбов», берущих начало вблизи ядра Земли.
О добыче алмазов в естественной среде известно специалистам, занимающимся их поиском кимберлитовых трубках — вертикальных геологических образованиях, заполненных кимберлитом и нередко содержащих природные алмазы в промышленных концентрациях. Эти трубки формируются при прорыве магмы сквозь земную кору, и следы сотен таких извержений обнаруживали по всему миру — от Канады и Бразилии до Южной Африки.
Еще в 1980-х годах исследователи предположили, считается, что кимберлитовые извержения обусловлены небольшими тепловыми шлейфами, представляющими собой восходящие потоки горячей мантии, которые поднимаются благодаря своей повышенной плавучести. Тем не менее, точные причины возникновения этих извержений остаются невыясненными. Поэтому группа австралийских исследователей из Вуллонгонгского университета воспользовалась помощью суперкомпьютеров для создания трехмерных геодинамических моделей мантии Земли.
Исследователи определили механизм переноса тепла от ядра Земли к ее поверхности, выявив протяженные «тепловые столбы», связывающие глубокие слои планеты с корой. Предложенная модель позволила объяснить формирование большинства кимберлитовых трубок за последние 200 миллионов лет, которые находятся в Африке, Бразилии, России, США и Канаде. Кроме того, с ее помощью ученые смогли спрогнозировать ранее не зафиксированные кимберлитовые извержения в Восточной Антарктиде и Западной Австралии.
«Тепловые столбы» формируются на глубине примерно 2900 километров, непосредственно над ядром Земли. При этом, по мере приближения к центру мантийные плюмы (горячие потоки в мантии, не связанные с общим движением мантии, поднимаются с большей скоростью и транспортируют более плотные вещества, что позволяет объяснить химические различия между кимберлитами, обнаруженными на разных континентах.
По словам исследователей, понимание внутреннего строения и поведения земной мантии может быть полезно для определения запасов полезных ископаемых, в числе которых — не только алмазы, но и редкоземельные металлы.
Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.