Тяжелые роды алмазов: Побег на поверхность
Хотя окончательной теории о том, как и где формируется алмаз, не существует, скорее всего, эта редкая и удивительная аллотропная форма углерода может образоваться лишь при очень высоком давлении. Иначе говоря, очень глубоко под поверхностью Земли, и лишь затем выносятся наверх. Происходит это в результате взрыва вулканических газов: они пробивают сквозь земную кору узкую трубку, которую заполняет тяжелая вулканическая порода — кимберлит. Такие кимберлитовые трубки и являются источниками алмазов.
Вынос алмазов на поверхность должен происходить очень быстро: лабораторные тесты показали, что в тех условиях, с которыми при этом им приходится сталкиваться, этот «несокрушимый» минерал плавится и сгорает за считаные дни, а то и часы. Получается, что вулканическая порода должна преодолеть до 120 км глубины на внушительной скорости. Что же обеспечивает ее подъем, что толкает огромные массы тяжелых минералов к поверхности, да еще так быстро?
По словам канадского вулканолога Келли Рассела (Kelly Russell), ключевую роль в этом может играть какое-то легкое соединение, насыщающее породу и быстро испаряющееся — например, углекислый газ или вода. Но какое именно соединение, как и почему оно оказывает такое влияние, до сих пор было неизвестно. Лишь недавние эксперименты, проведенные в лаборатории Расселом и его коллегами, проливают свет на эту проблему.
Они показали, что в расплавленных карбонатных минералах при экстремально высоких давлениях углекислый газ растворяется очень легко — а в силикатных в 3−4 раза хуже. И если после того, как карбонатный расплав насытить газом, добавить в него буквально крупицы силикатов (ортопироксенов), они быстро в нем «расходятся», после чего весь расплав буквально вскипает пузырями выделяющегося газа.
Этот эксперимент в некотором приближении имитировал происходящее на большой глубине, на самых ранних этапах взрыва кимберлитовой трубки. По мнению авторов, примерно так это выглядит: расплавленная карбонатная порода, насыщенная углекислым газом, вступает в контакт с силикатной (в верхней мантии Земли она содержит 15−27% ортопироксенов). Начинается «кипение» углекислого газа, из-за чего вся порода без дополнительного нагревания временно приобретает свойства жидкости. В этом состоянии она может развивать при подъеме к поверхности скорость до 14 км/ч, приходя в контакт со все большими количествами силикатов, что еще более усиливает «кипение» и поддерживает ускоряющееся движение.
По расчетам ученых, этот механизм обеспечивает такую скорость, что с глубины порядка 120 км, на которой должны формироваться алмазы, кимберлитовая порода добирается к поверхности за 3−8 часов. Вскоре на нее набросятся люди.
По сообщению UBC Science