Las kimberlitas son rocas magmáticas que se forman en las profundidades del interior de la Tierra y son llevadas a la superficie por erupciones volcánicas. En su turbulento viaje hacia arriba, los magmas asimilan otros tipos de minerales, denominados colectivamente xenolitos (en griego, «rocas extrañas»). Los xenolitos que se encuentran en la kimberlita incluyen diamantes, y la gran mayoría de los diamantes que se extraen actualmente en el mundo se encuentran en minerales de kimberlita. Sin embargo, el modo en que las kimberlitas adquieren la flotabilidad necesaria para su largo ascenso a través de la corteza terrestre ha sido todo un misterio.
Un equipo internacional de investigación dirigido por el profesor Donald Dingwell, director del Departamento de Ciencias Geológicas y Medioambientales de la LMU, ha demostrado ahora que las rocas asimiladas recogidas por el camino son las responsables de proporcionar el impulso necesario. El magma primordial es básico, pero la incorporación de minerales de silicato encontrados durante su ascenso hace que el fundido sea más ácido. Esto conduce a la liberación de dióxido de carbono en forma de burbujas, que reducen la densidad del fundido, provocando esencialmente su formación de espuma. El resultado neto es un aumento de la flotabilidad del magma, que facilita su ascenso continuo. «Como nuestros resultados mejoran nuestra comprensión de la génesis de la kimberlita, serán útiles en la búsqueda de nuevos minerales portadores de diamantes y facilitarán la evaluación de las fuentes existentes», dice Dingwell.
La mayoría de las kimberlitas conocidas se formaron en el período comprendido entre 70 y 150 millones de años, pero algunas tienen más de 1200 millones de años. En general, las kimberlitas sólo se encuentran en los cratones, las zonas más antiguas de la corteza continental que sobreviven, que forman el núcleo de las masas continentales y que han permanecido prácticamente inalteradas desde su formación hace eones. Los magmas kimberlíticos se forman a unos 150 km por debajo de la superficie terrestre, es decir, a una profundidad mucho mayor que cualquier otra roca volcánica. Las temperaturas y presiones a tales profundidades son tan elevadas que el carbono puede cristalizar en forma de diamantes. Cuando los magmas kimberlíticos son forzados a atravesar largas chimeneas de origen volcánico llamadas tubos, como el agua de una manguera cuando se estrecha la boquilla, su velocidad aumenta notablemente y los diamantes emplazados son transportados hacia arriba como si estuvieran en un ascensor. Por eso, los tubos de kimberlita son los lugares donde se encuentran la mayoría de las minas de diamantes del mundo. Pero los diamantes no son los únicos pasajeros. Las kimberlitas también llevan consigo muchos otros tipos de rocas en su largo viaje hacia la luz.
A pesar de esta «carga extra», los magmas de kimberlita viajan rápidamente y emergen sobre la superficie de la Tierra en erupciones explosivas. «Generalmente se supone que los gases volátiles, como el dióxido de carbono y el vapor de agua, desempeñan un papel esencial a la hora de proporcionar la flotabilidad necesaria para impulsar el rápido ascenso de los magmas de kimberlita», dice Dingwell, «pero no estaba claro cómo se forman estos gases en el magma.» Con la ayuda de experimentos de laboratorio realizados a temperaturas adecuadamente altas, el equipo de Dingwell pudo demostrar que los xenolitos asimilados desempeñan un papel importante en el proceso. El magma primordial de las profundidades del interior de la Tierra se denomina básico porque está formado principalmente por componentes portadores de carbonatos, que también pueden contener una elevada proporción de agua. Cuando el magma ascendente entra en contacto con rocas ricas en silicatos, éstos se disuelven efectivamente en la fase fundida, lo que acidifica el fundido. A medida que se incorporan más silicatos, el nivel de saturación de dióxido de carbono disuelto en el fundido aumenta progresivamente al disminuir la solubilidad del dióxido de carbono. Cuando la masa fundida se satura, el exceso de dióxido de carbono forma burbujas.
«El resultado es una continua formación de espuma en el magma, que puede reducir su viscosidad y ciertamente imparte la flotabilidad necesaria para impulsar su vehemente erupción sobre la superficie de la Tierra», como explica Dingwell. Cuanto más rápido asciende el magma, más silicatos son arrastrados en el flujo, y mayor es la concentración de silicatos disueltos – hasta que finalmente las cantidades de dióxido de carbono y vapor de agua liberadas empujan el fundido caliente hacia arriba con gran fuerza, como un cohete.
Los nuevos hallazgos también explican por qué las kimberlitas sólo se encuentran en antiguos núcleos continentales. Sólo aquí la corteza es lo suficientemente rica en minerales ricos en sílice como para impulsar su ascenso y, además, la corteza cratónica es excepcionalmente gruesa. Esto significa que el viaje a la superficie es correspondientemente más largo, y el magma ascendente tiene muchas oportunidades de entrar en contacto con minerales ricos en silicato.