Supercomputer haben die riesigen „Hitzesäulen“ entdeckt, die Diamanten aus der Tiefe der Erde nach oben leiten

Die meisten Diamanten werden tief im Inneren der Erde gebildet und in kleinen, aber mächtigen Vulkanausbrüchen einer Gesteinsart namens „Kimberlit“ nahe an die Oberfläche gebracht.

Unsere Supercomputer-Modellierung, veröffentlicht in Natur Geowissenschaftenzeigt, dass diese Eruptionen von riesigen „Hitzesäulen“ angetrieben werden, die 2.900 Kilometer unter der Erde verwurzelt sind, knapp über dem Kern unseres Planeten.

Das Verständnis der inneren Geschichte der Erde kann genutzt werden, um auf Mineralreserven abzuzielen – nicht nur auf Diamanten, sondern auch auf wichtige Mineralien wie Nickel und Seltenerdelemente.

Kimberlit und heiße Blobs

Kimberlitausbrüche hinterlassen ein charakteristisches tiefes, karottenförmiges „Rohr“ aus Kimberlitgestein, das oft Diamanten enthält. Hunderte dieser Eruptionen die in den letzten 200 Millionen Jahren aufgetreten sind, wurden auf der ganzen Welt entdeckt. Die meisten von ihnen wurden in Kanada (178 Eruptionen), Südafrika (158), Angola (71) und Brasilien (70) gefunden.

Zwischen der festen Erdkruste und dem geschmolzenen Kern befindet sich der Mantel, eine dicke Schicht aus leicht klebrigem heißem Gestein. Seit Jahrzehnten untersuchen Geophysiker mithilfe von Computern, wie der Mantel langsam über lange Zeiträume fließt.

In den 1980er Jahren, eine Studie zeigte dass Kimberlit-Eruptionen mit kleinen thermischen Plumes im Mantel – federartigen Aufwärtsstrahlen aus heißem Mantel, die aufgrund ihres höheren Auftriebs aufsteigen – unter sich langsam bewegenden Kontinenten verbunden sein könnten.

Es hatte wurde schon argumentiertin den 1970er Jahren, dass diese Federn von der Grenze zwischen Mantel und Kern in einer Tiefe von 2.900 km stammen könnten.

Dann, im Jahr 2010, Geologen vorgeschlagen dass Kimberlitausbrüche durch thermische Schwaden erklärt werden könnten, die an den Rändern zweier tiefer, heißer Blobs entstehen, die unter Afrika und dem Pazifischen Ozean verankert sind.

Und letztes Jahr haben wir berichtet, dass diese verankerten Blobs mobiler sind, als wir dachten.

Wir wussten jedoch immer noch nicht genau, wie die Aktivität tief im Mantel die Kimberlit-Eruptionen antreibt.

Hitzesäulen

Geologen vermuteten, dass Mantelplumes für die Entzündung von Kimberlit-Eruptionen verantwortlich sein könnten. Allerdings blieb noch eine große Frage offen: Wie wurde die Wärme aus der Tiefe der Erde zu den Kimberliten transportiert?

Um diese Frage zu beantworten, haben wir verwendet Supercomputer in Canberra, Australien, um dreidimensionale geodynamische Modelle des Erdmantels zu erstellen. Unsere Modelle berücksichtigen die Bewegung der Kontinente auf der Oberfläche und in den Mantel über die letzten eine Milliarde Jahre.

Wir berechneten die Wärmebewegungen vom Kern nach oben und entdeckten, dass breite Mantelauftriebe oder „Wärmesäulen“ die sehr tiefe Erde mit der Oberfläche verbinden. Unsere Modellierung zeigt, dass diese Säulen Wärme unter Kimberliten liefern, und sie erklären die meisten Kimberlitausbrüche in den letzten 200 Millionen Jahren.

Das Modell erfasste erfolgreich Kimberlitausbrüche in Afrika, Brasilien, Russland und teilweise in den Vereinigten Staaten und Kanada. Unsere Modelle sagen auch vorher unentdeckte Kimberlitausbrüche in der Ostantarktis und im Yilgarn-Kraton in Westaustralien voraus.

In Richtung der Mitte der Säulen steigen Mantelwolken viel schneller auf und tragen dichtes Material über den Mantel, was die chemischen Unterschiede zwischen den Kimberliten erklären könnte verschiedenen Kontinenten.

Unsere Modelle erklären einige der Kimberlite in Kanada nicht, die möglicherweise mit einem anderen geologischen Prozess namens „Plattensubduktion“ zusammenhängen. Bisher haben wir Kimberlite bis vor einer Milliarde Jahren vorhergesagt, was die aktuelle Grenze von ist Rekonstruktionen tektonischer Plattenbewegungen.

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