超大陆的分裂可能引发爆炸性喷发,将钻石喷泉射向地球表面。
钻石形成于地球地壳深处,大约地下93英里(150公里)。它们通过被称为金伯利岩的喷发非常迅速地被带到地表。这些金伯利岩的移动速度在每小时11到83英里(18到133公里/小时)之间,有些喷发可能产生了类似维苏威火山的 gas 和尘埃爆炸,英格兰南安普顿大学地球与气候科学教授Thomas Gernon说。
Gernon说,研究人员注意到,金伯利岩最常发生在构造板块发生重大重组的时期,例如在超大陆盘古大陆分裂期间。然而,奇怪的是,金伯利岩通常在大陆中部喷发,而不是在分裂的边缘——而且这种内部地壳又厚又硬,难以破坏。
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Gernon说:“钻石已经在大陆底部存在了数亿甚至数十亿年。” “一定有一些刺激因素突然驱动了它们,因为这些喷发本身非常强大,非常具有爆炸性。”
Gernon和他的同事首先寻找金伯利岩的年龄与当时发生的板块破碎程度之间的相关性。他们发现,在过去的5亿年中,存在一种模式,即板块开始拉开,然后在2200万至3000万年后,金伯利岩喷发达到顶峰。(这种模式在过去的10亿年中也成立,但由于追踪如此久远的地质循环存在困难,因此不确定性更大。)
例如,研究人员发现,在大约1.8亿年前南部超大陆冈瓦纳大陆分裂后约2500万年,现在的非洲和南美洲的金伯利岩喷发开始增多。今天的北美洲在盘古大陆开始在大约2.5亿年前分裂后,也出现了金伯利岩激增。有趣的是,这些金伯利岩喷发似乎是从裂谷的边缘开始,然后稳步向陆地中心推进。
为了弄清楚是什么驱动了这些模式,研究人员使用了地壳深处和上地幔的多个计算机模型。他们发现,当构造板块拉开时,大陆地壳的底部会变薄——就像顶部的地壳伸展开来形成山谷一样。热岩上升,与这个现在被破坏的边界接触,冷却并再次下沉,形成局部的环流区域。
研究人员在7月26日的《自然》杂志上报告说,这些不稳定的区域会引发邻近区域的不稳定性,逐渐迁移数千英里到达大陆中心。这一发现与金伯利岩喷发的真实模式相符,即从裂谷带附近开始,然后移动到大陆内部。
但这些不稳定因素是如何导致地壳深处发生爆炸性喷发的呢? Gernon说,这完全在于恰到好处的材料混合。这些不稳定性足以让来自上地幔和下地壳的岩石相互流动。
这将富含水和二氧化碳的岩石,以及许多关键的金伯利岩矿物(包括钻石)混合在一起。 Gernon说,结果就像摇动一瓶香槟:喷发具有很大的爆炸潜力和浮力,足以将它们驱动到地表。
Gernon说,这些发现可能有助于寻找尚未发现的钻石矿藏。它们也可能有助于解释为什么在超大陆分裂很久之后,在原本应该基本稳定的地区,有时会出现其他类型的火山喷发。
Gernon说:“这是一个基本且高度组织化的物理过程,因此,很可能不仅仅是金伯利岩对此做出反应,而且可能还有一系列地球系统过程也对此做出反应。”
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