Kimberlity są skałami magmowymi, które tworzą się głęboko we wnętrzu Ziemi i są wynoszone na powierzchnię przez erupcje wulkaniczne. Podczas swojej burzliwej podróży w górę magmy asymilują inne rodzaje minerałów, określane zbiorczo jako ksenolity (po grecku „obce skały”). Ksenolity występujące w kimberlitach zawierają diamenty, a zdecydowana większość diamentów wydobywanych obecnie na świecie znajduje się w rudach kimberlitów. Dokładnie w jaki sposób kimberlity uzyskują pływalność niezbędną do ich długiej wspinaczki przez skorupę ziemską, jest jednak czymś w rodzaju tajemnicy.
Międzynarodowy zespół badawczy kierowany przez profesora Donalda Dingwella, dyrektora Wydziału Nauk Geo- i Środowiskowych na LMU, wykazał, że asymilowane skały zebrane po drodze są odpowiedzialne za zapewnienie wymaganego impetu. Pierwotna magma jest zasadowa, ale włączenie minerałów krzemianowych napotkanych podczas jej wznoszenia sprawia, że stop staje się bardziej kwaśny. Prowadzi to do uwolnienia dwutlenku węgla w postaci pęcherzyków, które zmniejszają gęstość stopionego materiału, powodując jego spienienie. Efektem netto jest zwiększenie pływalności magmy, co ułatwia jej dalsze wznoszenie się. „Ponieważ nasze wyniki zwiększają nasze zrozumienie genezy kimberlitów, będą one przydatne w poszukiwaniu nowych rud diamentonośnych i ułatwią ocenę istniejących źródeł” – mówi Dingwell.
Większość znanych kimberlitów uformowała się w okresie od 70 do 150 milionów lat temu, ale niektóre mają ponad 1200 milionów lat. Ogólnie rzecz biorąc, kimberlity występują tylko w kraterach, najstarszych zachowanych obszarach skorupy kontynentalnej, które tworzą jądra lądów kontynentalnych i pozostały praktycznie niezmienione od czasu ich powstania eony temu. Magmy kimberlitowe powstają około 150 km pod powierzchnią Ziemi, a więc na znacznie większych głębokościach niż jakiekolwiek inne skały wulkaniczne. Temperatury i ciśnienia na tych głębokościach są tak wysokie, że węgiel może krystalizować się w postaci diamentów. Kiedy magmy kimberlitowe są wtłaczane przez długie kominy pochodzenia wulkanicznego zwane rurami, tak jak woda w wężu przy zwężeniu dyszy, ich prędkość wyraźnie wzrasta, a osadzone diamenty są transportowane do góry jak w windzie. Dlatego właśnie w rurach kimberlitowych znajduje się większość światowych kopalni diamentów. Ale diamenty nie są jedynymi pasażerami. Kimberlity zabierają ze sobą w długą podróż do światła również wiele innych rodzajów skał.
Pomimo tego „dodatkowego ładunku”, magmy kimberlitowe podróżują szybko i wychodzą na powierzchnię Ziemi w wybuchowych erupcjach. „Powszechnie zakłada się, że gazy lotne, takie jak dwutlenek węgla i para wodna, odgrywają zasadniczą rolę w zapewnieniu niezbędnej pływalności, aby zasilić szybki wzrost magm kimberlitowych”, mówi Dingwell, „ale nie było jasne, w jaki sposób te gazy tworzą się w magmie”. Z pomocą eksperymentów laboratoryjnych przeprowadzonych w odpowiednio wysokich temperaturach, zespół Dingwella był w stanie wykazać, że asymilowane ksenolity odgrywają ważną rolę w tym procesie. Pierwotna magma znajdująca się głęboko we wnętrzu Ziemi jest określana mianem podstawowej, ponieważ składa się głównie z węglanowych składników, które mogą również zawierać dużą ilość wody. Kiedy wznosząca się magma wchodzi w kontakt ze skałami bogatymi w krzemiany, są one skutecznie rozpuszczane w fazie stopionej, co powoduje zakwaszenie stopu. Wraz ze wzrostem zawartości krzemianów, poziom nasycenia dwutlenkiem węgla rozpuszczonym w stopie stopniowo wzrasta, ponieważ rozpuszczalność dwutlenku węgla maleje. Kiedy stop staje się nasycony, nadmiar dwutlenku węgla tworzy pęcherzyki.
„Rezultatem jest ciągłe pienienie się magmy, które może zmniejszać jej lepkość i z pewnością nadaje jej wyporność niezbędną do napędzania bardzo gwałtownej erupcji na powierzchnię Ziemi”, jak wyjaśnia Dingwell. Im szybciej magma się wznosi, tym więcej krzemianów jest porywanych w strumieniu, i tym większa jest koncentracja rozpuszczonych krzemianów – aż w końcu ilość uwolnionego dwutlenku węgla i pary wodnej wyrzuca gorący stop w górę z wielką siłą, jak rakieta.
Nowe odkrycia wyjaśniają również, dlaczego kimberlity występują tylko w starożytnych jądrach kontynentalnych. Tylko tutaj skorupa jest wystarczająco bogata w minerały bogate w krzemionkę, by napędzać ich wznoszenie się, a ponadto skorupa kratoniczna jest wyjątkowo gruba. Oznacza to, że droga na powierzchnię jest odpowiednio dłuższa, a wznosząca się magma ma wiele okazji do zetknięcia się z bogatymi w krzemionkę minerałami.