Kimberlity jsou magmatické horniny, které vznikají hluboko v zemském nitru a na povrch se dostávají při sopečných erupcích. Na své bouřlivé cestě vzhůru magmata asimilují další typy minerálů, souhrnně označované jako xenolity (řecky „cizí horniny“). Mezi xenolity vyskytující se v kimberlitu patří diamanty a naprostá většina diamantů, které se dnes na světě těží, se nachází v kimberlitových rudách. Jak přesně kimberlity získávají potřebnou vztlakovou sílu pro svůj dlouhý výstup zemskou kůrou, je však doposud určitou záhadou.
Mezinárodní výzkumný tým pod vedením profesora Donalda Dingwella, ředitele katedry geologických a environmentálních věd na LMU, nyní prokázal, že potřebný vztlak zajišťují asimilované horniny, které byly na cestě nabrány. Prvotní magma je zásadité, ale začlenění silikátových minerálů, s nimiž se setkalo během svého vzestupu, činí taveninu kyselejší. To vede k uvolňování oxidu uhličitého ve formě bublinek, které snižují hustotu taveniny a v podstatě způsobují její zpěnění. Výsledkem je zvýšení vztlaku magmatu, což usnadňuje jeho další vzestup. „Protože naše výsledky rozšiřují naše chápání geneze kimberlitu, budou užitečné při hledání nových diamantonosných rud a usnadní hodnocení stávajících zdrojů,“ říká Dingwell.
Většina známých kimberlitů vznikla v období před 70 až 150 miliony let, ale některé jsou staré více než 1200 milionů let. Obecně se kimberlity vyskytují pouze v kráterech, nejstarších dochovaných oblastech kontinentální kůry, které tvoří jádra pevninských mas a od svého vzniku před eony let zůstaly prakticky nezměněny. Kimberlitová magmata vznikají asi 150 km pod zemským povrchem, tedy v mnohem větších hloubkách než jakékoli jiné vulkanické horniny. Teploty a tlaky v takových hloubkách jsou tak vysoké, že uhlík může krystalizovat ve formě diamantů. Když jsou kimberlitová magmata protlačována dlouhými komíny sopečného původu zvanými roury, podobně jako voda v hadici při zúžení trysky, jejich rychlost se výrazně zvyšuje a usazené diamanty jsou transportovány vzhůru jako ve výtahu. Proto se v kimberlitových rourách nachází většina světových diamantových dolů. Diamanty však nejsou jedinými pasažéry. Kimberlity s sebou na své dlouhé cestě na světlo nesou i mnoho dalších druhů hornin.
I přes tento „náklad navíc“ kimberlitová magmata cestují rychle a na zemský povrch vystupují v explozivních erupcích. „Obecně se předpokládá, že těkavé plyny, jako je oxid uhličitý a vodní pára, hrají zásadní roli při zajišťování potřebného vztlaku, který pohání rychlý vzestup kimberlitových magmat,“ říká Dingwell, „ale nebylo jasné, jak tyto plyny v magmatu vznikají“. S pomocí laboratorních experimentů prováděných při přiměřeně vysokých teplotách se Dingwellovu týmu podařilo prokázat, že asimilované xenolity hrají v tomto procesu důležitou roli. Prvotní magma hluboko v zemském nitru se označuje jako základní, protože se skládá převážně ze složek obsahujících uhličitany, které mohou obsahovat i vysoký podíl vody. Když se stoupající magma dostane do kontaktu s horninami bohatými na křemičitany, dochází k jejich účinnému rozpouštění v roztavené fázi, což taveninu okyseluje. S přibývajícím množstvím silikátů se postupně zvyšuje nasycení taveniny rozpuštěným oxidem uhličitým, protože rozpustnost oxidu uhličitého klesá. Když se tavenina nasytí, přebytečný oxid uhličitý tvoří bubliny.
„Výsledkem je neustálé pěnění magmatu, které může snižovat jeho viskozitu a jistě mu dodává vztlak potřebný k pohánění jeho velmi prudké erupce na zemský povrch,“ jak vysvětluje Dingwell. Čím rychleji magma stoupá, tím více křemičitanů se do proudu dostává a tím větší je koncentrace rozpuštěných křemičitanů – až nakonec množství uvolněného oxidu uhličitého a vodní páry žene horkou taveninu vzhůru velkou silou jako raketa.
Nové poznatky také vysvětlují, proč se kimberlity vyskytují pouze ve starých kontinentálních jádrech. Pouze zde je kůra dostatečně bohatá na minerály bohaté na křemen, které pohánějí jejich výstup, a navíc je kráterní kůra mimořádně silná. To znamená, že cesta k povrchu je odpovídajícím způsobem delší a vystupující magma má dostatek příležitostí přijít do kontaktu s minerály bohatými na křemičitany.