Kimberliții sunt roci magmatice care se formează în adâncurile interioare ale Pământului și sunt aduse la suprafață prin erupții vulcanice. Pe parcursul călătoriei lor turbulente în sus, magmele asimilează alte tipuri de minerale, denumite colectiv xenoliți (în greacă „roci străine”). Printre xenoliții care se găsesc în kimberlit se numără și diamantele, iar marea majoritate a diamantelor extrase în prezent în lume se găsesc în minereuri de kimberlit. Cu toate acestea, modul exact în care kimberliții dobândesc flotabilitatea necesară pentru ascensiunea lor îndelungată prin scoarța terestră a fost un fel de mister.
O echipă internațională de cercetători condusă de profesorul Donald Dingwell, directorul Departamentului de Științe Geo- și de Mediu de la LMU, a demonstrat acum că rocile asimilate, culese pe parcurs, sunt responsabile pentru furnizarea impulsului necesar. Magma primordială este bazică, dar încorporarea mineralelor de silicat întâlnite în timpul ascensiunii sale face ca topitura să fie mai acidă. Acest lucru duce la eliberarea de dioxid de carbon sub formă de bule, care reduc densitatea topiturii, determinând practic formarea de spumă. Rezultatul net este o creștere a flotabilității magmei, ceea ce facilitează continuarea ascensiunii sale. „Deoarece rezultatele noastre ne îmbunătățesc înțelegerea genezei kimberlitei, acestea vor fi utile în căutarea de noi minereuri purtătoare de diamante și vor facilita evaluarea surselor existente”, spune Dingwell.
Cei mai mulți kimberliți cunoscuți s-au format în perioada cuprinsă între 70 și 150 de milioane de ani în urmă, dar unii au o vechime de peste 1200 de milioane de ani. În general, kimberliții se găsesc numai în cratoni, cele mai vechi zone supraviețuitoare ale crustei continentale, care formează nucleele maselor continentale și care au rămas practic neschimbate de la formarea lor cu eoni în urmă. Magmele kimberlitice se formează la aproximativ 150 km sub suprafața Pământului, adică la adâncimi mult mai mari decât orice alte roci vulcanice. Temperaturile și presiunile de la astfel de adâncimi sunt atât de ridicate încât carbonul se poate cristaliza sub formă de diamante. Atunci când magmele kimberlitice sunt forțate prin coșuri lungi de origine vulcanică numite țevi, la fel ca apa dintr-un furtun atunci când duza este îngustată, viteza lor crește simțitor, iar diamantele plasate sunt transportate în sus ca și cum s-ar afla într-un lift. Acesta este motivul pentru care în țevile de kimberlit se află majoritatea minelor de diamante din lume. Dar diamantele nu sunt singurii pasageri. Kimberliții transportă cu ei și multe alte tipuri de roci în lunga lor călătorie spre lumină.
În ciuda acestei „încărcături suplimentare”, magmele kimberlitice călătoresc rapid și ies la suprafața Pământului în erupții explozive. „Se presupune, în general, că gazele volatile, cum ar fi dioxidul de carbon și vaporii de apă, joacă un rol esențial în asigurarea flotabilității necesare pentru a alimenta ascensiunea rapidă a magmelor kimberlitice”, spune Dingwell, „dar nu era clar cum se formează aceste gaze în magmă”. Cu ajutorul unor experimente de laborator efectuate la temperaturi suficient de ridicate, echipa lui Dingwell a reușit să demonstreze că xenoliții asimilați joacă un rol important în acest proces. Magma primordială din adâncul interiorului Pământului este denumită bazică, deoarece este formată în principal din componente care conțin carbonați, care pot conține, de asemenea, o proporție mare de apă. Atunci când magma ascendentă intră în contact cu rocile bogate în silicați, aceștia sunt dizolvați efectiv în faza topită, ceea ce acidifică topitura. Pe măsură ce sunt încorporați mai mulți silicați, nivelul de saturație al dioxidului de carbon dizolvat în topitură crește progresiv, deoarece solubilitatea dioxidului de carbon scade. Atunci când topitura devine saturată, dioxidul de carbon în exces formează bule.
„Rezultatul este o spumare continuă a magmei, care poate reduce vâscozitatea acesteia și, cu siguranță, conferă flotabilitatea necesară pentru a alimenta erupția sa foarte vehementă pe suprafața Pământului”, după cum explică Dingwell. Cu cât magma se ridică mai repede, cu atât mai mulți silicați sunt antrenați în flux și cu atât mai mare este concentrația de silicați dizolvați – până când, în cele din urmă, cantitățile de dioxid de carbon și de vapori de apă eliberate împing topitura fierbinte în sus cu mare forță, ca o rachetă.
Noile descoperiri explică, de asemenea, de ce kimberliții se găsesc numai în nuclee continentale vechi. Doar aici crusta este suficient de bogată în minerale bogate în siliciu pentru a le impulsiona ascensiunea și, în plus, crusta cratonică este excepțional de groasă. Acest lucru înseamnă că drumul până la suprafață este corespunzător mai lung, iar magma care urcă are destule posibilități de a intra în contact cu minerale bogate în silicați.
.