Алмазы будут подниматься на поверхность сами: этот газ толкает сокровища к людям

Геохимики сделали шаг к разгадке одной из самых загадочных тайн Земли — каким образом алмазы из недр поднимаются на поверхность. Новое исследование показало, что решающим фактором выступает углекислый газ: при его содержании ниже определённого порога извержения просто не произойдут.

Алмазы и кимберлиты: связь глубины и поверхности

Более 70% алмазов на планете добываются именно из кимберлитов. Эти вулканические образования имеют форму моркови и берут начало в мантии на глубине свыше 150 километров. Их подъем происходит стремительно: скорость движения магмы может превышать 120 км/ч. Благодаря такой скорости алмазы не успевают превратиться в графит, который стабилен при низких давлениях и температурах.

"Это очень интересные и до сих пор очень загадочные породы, хотя они хорошо изучены", — отметила докторант-исследователь Центра планетарной обитаемости Университета Осло Ана Анзулович.

Несмотря на десятилетия изучения, до сих пор оставалось непонятным, за счёт чего именно магма сохраняет способность быстро подниматься.

Моделирование подземных процессов

Учёные выбрали объектом работы кимберлит Джерико в канадском кратоне Слейв. С помощью химического моделирования они проверили, как комбинации воды и углекислого газа влияют на текучесть расплава. Выяснилось, что именно газовый состав играет ключевую роль.

"Идея заключалась в следующем: давайте попробуем создать химическую модель кимберлита, а затем будем варьировать содержание CO2 и H2O", — пояснила Анзулович.

Компьютерные расчёты позволили проследить поведение атомов при разных давлениях. Оказалось, что вода обеспечивает расплаву текучесть, а диоксид углерода помогает магме сохранять структуру и подниматься выше. Но главное открытие — для успешного извержения нужно не менее 8,2% CO2.

Сравнение факторов влияния

Советы шаг за шагом: как моделируют кимберлиты

1. Выбирают реальный объект для изучения (например, кимберлит Джерико).

2. Создают цифровую химическую модель с разными параметрами.

3. Варьируют соотношение воды и CO2.

4. Запускают симуляции молекулярной динамики для разных глубин.

5. Анализируют плотность, вязкость и текучесть расплава.

6. Определяют минимальный порог углекислого газа, необходимый для подъёма.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: недооценка роли CO2.

• Последствие: невозможность объяснить механизмы извержений.

• Альтернатива: компьютерное моделирование с учётом летучих соединений.

А что если…

Что будет, если CO₂ окажется меньше критического уровня? В таком случае кимберлитовый расплав станет тяжелее окружающих пород и не сможет подняться. Алмазы навсегда останутся в мантии, а человечество так и не увидит их на поверхности.

Плюсы и минусы компьютерного моделирования

FAQ

Как выбрать место для добычи алмазов?
Основное внимание уделяется кимберлитовым трубкам, которые формируются в древних кратонных областях.

Сколько стоит компьютерное моделирование геохимических процессов?
Стоимость зависит от сложности расчётов и мощности суперкомпьютеров, но такие проекты могут обходиться в миллионы долларов.

Что лучше изучать — реальные образцы или цифровые модели?
Оптимален гибридный подход: лабораторные данные о пробах сочетают с компьютерными симуляциями.

Мифы и правда

• Миф: алмазы можно получить только искусственно.

• Правда: большая часть добывается естественным путём из кимберлитов.

• Миф: все вулканические извержения одинаковы.

• Правда: кимберлитовые извержения уникальны — они самые быстрые и "алмазоносные".

• Миф: CO₂ мешает извержениям.

• Правда: именно его концентрация делает процесс возможным.

3 интересных факта

1. Скорость подъёма кимберлитовой магмы в десятки раз выше, чем у базальтовых лав.

2. В некоторых извержениях на поверхность поднимается до 44% перидотита из мантии.

3. Первые находки кимберлитов в Африке стали толчком к алмазной лихорадке XIX века.

Исторический контекст

• XIX век — открытие кимберлитов в Южной Африке и начало промышленной добычи алмазов.

• XX век — массовые исследования структуры трубок и их геохимии.

• XXI век — применение суперкомпьютеров и молекулярного моделирования для понимания процессов глубинной магмы.

"Самое важное, что мы вынесли из этого исследования, — нам удалось определить количество CO2, необходимое кимберлиту Джерико для успешного подъема", — сказала Анзулович.