Необычные свойства алмазонесущих кимберлитов и их долгий путь через нижние слои литосферы объясняются тем, что их "материнские" породы составлены из фрагментов, в состав которых входит множество минералов с высокой долей карбонатов и других соединений углекислоты, заявляют канадские и немецкие геологи в статье, опубликованной в журнале Nature.

Как правило, кимберлиты образуются в пределах древних литосферных платформ-кратонов, самых древних и самых глубоких слоев земной коры. Толщина коры в этих регионах достигает 45 километров, тогда как общая мощность литосферы может составлять 200 километров. Происхождение кимберлитов вызывает дискуссии среди ученых, так как высокая вязкость "прародителя" алмазов не должна была позволить ему подняться из глубинных слоев мантии.

Группа ученых под руководством Джеймса Рассела (James Russel) из университета Британской Колумбии в Ванкувере (Канада) предположила, что необычные свойства кимберлитов можно объяснить тем, что породившие их породы содержали большое количество минералов, составленных из солей угольной кислоты и насыщенных молекулами воды.

Часть этих минералов разрушится при движении такой породы вглубь мантии, и высвобожденный углекислый газ растворится в другом ключевом компоненте расплава - ортопироксене. По мере увеличения давления и температуры количество растворенного углекислого газа будет расти. Как объясняют ученые, рост концентрации СО2 в потоке мантии одновременно уменьшит ее плотность и увеличит текучесть. Иными словами, такой поток материи будет двигаться по недрам Земли очень быстро и в конечном итоге начнет подниматься к поверхности планеты.

В ходе движения быстрый поток материи мантии будет увлекать за собой фрагменты более твердых пород - оливина и базальта. Эти минералы значительно плотнее самого потока, поэтому они будут в нем "тонуть", оставляя за собой "следы" из небольших фрагментов. Через некоторое время порода-"прародитель" будет насыщена небольшими фрагментами мантийных минералов и станет похожа на классический кимберлит.

Ученые проверили свои умозаключения опытным путем: они сплавляли кальцинированную соду - соединение углекислоты и натрия - с порошком из ортопироксена в специальном котле и измеряли количество выделенной углекислоты (по разнице в массе между весом сплава и его исходных компонентов).

Как и ожидали геологи, смесь повела себя согласно их предсказаниям. Минералы быстро расплавились, и вся угольная кислота (ионы СОЗ) в соде превратилась в углекислый газ, большая часть которого покинула сплав. Под землей такая реакция породит "шапку" из СО2 на верхушке потока породы, которая еще больше облегчит путь кимберлита к поверхности Земли.

Кроме того, гипотеза Рассела и его коллег поддерживается тем, что в регионах с большими скоплениями кимберлитов глубинные слои коры и верхняя часть мантии богаты ортопироксеном - без него формирование этой породы было бы невозможным. Руководствуясь подобной идеей, ученые полагают, что наличие отложений кимберлита можно использовать в качестве надежного индикатора залежей ортопироксена.

РИА «Новости»