Cientistas desvendam o segredo explosivo de como os diamantes emergem à superfície

O Fascínio dos Kimberlitos

Os kimberlitos — tubos vulcânicos em forma de cenoura que erupcionam de profundidades do manto superiores a 150 km — há muito fascinam os geólogos como janelas para o interior da Terra. O derretimento derivado do manto ascende rapidamente através do manto e da crosta, com algumas estimativas sugerindo taxas de ascensão de até 80 milhas por hora antes de os kimberlitos erupcionarem violentamente na superfície. Ao longo do caminho, a magma captura xenólitos e xenocristais, fragmentos das rochas encontradas em seu caminho.

“Eles são rochas muito interessantes e ainda muito enigmáticas,” apesar de bem estudadas, diz Ana Anzulović, pesquisadora doutoranda no Centro de Habitabilidade Planetária da Universidade de Oslo.

Um Passo em Direção à Compreensão

Em um estudo publicado este mês na revista Geology, Anzulović e colegas da Universidade de Oslo deram um grande passo para resolver o enigma. Ao modelar como compostos voláteis como dióxido de carbono e água influenciam a flutuabilidade do derretimento proto-kimberlito em relação aos materiais circundantes, quantificaram pela primeira vez o que é necessário para a erupção de um kimberlito.

Os diamantes chegam à superfície nos kimberlitos porque sua ascensão rápida impede que eles se revertam em grafite, que é mais estável em pressões e temperaturas rasas. Mas a composição do derretimento original do kimberlito — e como ele sobe tão rapidamente — permaneceu um mistério.

“Eles começam como algo que não conseguimos medir diretamente,” diz Anzulović. “Portanto, não sabemos como seria um derretimento proto-kimberlito ou parental. Sabemos aproximadamente, mas tudo o que sabemos basicamente vem das rochas muito alteradas que são emplacadas.”

Modelagem da Composição

Para restringir a composição desses derretimentos parentais, a equipe se concentrou no kimberlito de Jericho, que erupcionou no cráton Slave, no extremo noroeste do Canadá. Usando modelagem química, testaram diferentes misturas originais de dióxido de carbono e água.

“Nossa ideia era, bem, vamos tentar criar um modelo químico de um kimberlito, então variar CO₂ e H₂O,” diz Anzulović. “Pense nisso como tentar amostrar um kimberlito enquanto ele ascende em diferentes pontos de pressão e temperatura.”

Os pesquisadores utilizaram software de dinâmica molecular para simular forças atômicas e acompanhar como os átomos em um derretimento kimberlito se movem em diferentes profundidades. A partir desses cálculos, determinaram a densidade do derretimento em diferentes condições e se ele permaneceu flutuante o suficiente para subir.

Resultados Significativos

“A takeaway mais importante deste estudo é que conseguimos restringir a quantidade de CO₂ que você precisa no kimberlito de Jericho para ascender com sucesso através do cráton Slave,” diz Anzulović. “Nossa composição mais rica em voláteis pode levar até 44% de peridotito do manto, por exemplo, à superfície, o que é realmente um número impressionante para um derretimento de tão baixa viscosidade.”

O estudo também mostra como os voláteis desempenham papéis distintos. A água aumenta a difusividade, mantendo o derretimento fluido e móvel. O dióxido de carbono ajuda a estruturar o derretimento em altas pressões, mas, perto da superfície, ele desgasifica e impulsiona a erupção para cima. Pela primeira vez, os pesquisadores demonstraram que o kimberlito de Jericho precisa de pelo menos 8,2% de CO₂ para erupcionar; sem ele, os diamantes permaneceriam presos no manto.

“Na verdade, fiquei bastante surpreso ao descobrir que posso pegar um sistema de tão pequena escala e realmente observar, ‘Okay, se eu não colocar nenhum carbono, esse derretimento será mais denso que o cráton, então isso não irá erupcionar,'” diz Anzulović. “É maravilhoso que a modelagem da química do kimberlito possa ter implicações para um processo de tão grande escala.”