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Aug 21, 2023

Como os diamantes chegam à superfície: ScienceAlert

"Um diamante é para sempre." Esse slogan icônico, cunhado para uma campanha publicitária de grande sucesso na década de 1940, vendeu as pedras preciosas como um símbolo de compromisso e unidade eternos. Mas nossa nova pesquisa,

"Um diamante é para sempre." Esse slogan icônico, cunhado para uma campanha publicitária de grande sucesso na década de 1940, vendeu as pedras preciosas como um símbolo de compromisso e unidade eternos.

Mas a nossa nova investigação, realizada por investigadores de vários países e publicada na Nature, sugere que os diamantes também podem ser um sinal de ruptura – isto é, das placas tectónicas da Terra. Pode até fornecer pistas sobre onde é melhor procurá-los.

Os diamantes, sendo as pedras naturais mais duras, requerem pressões e temperaturas intensas para se formarem. Estas condições só são alcançadas nas profundezas da Terra. Então, como eles vão das profundezas da Terra até a superfície?

Os diamantes são transportados em rochas derretidas, ou magmas, chamados kimberlitos. Até agora, não sabíamos que processo fez com que os kimberlitos subitamente atravessassem a crosta terrestre, depois de terem passado milhões, ou mesmo milhares de milhões, de anos guardados sob os continentes.

A maioria dos geólogos concorda que as erupções explosivas que libertam os diamantes acontecem em sincronia com o ciclo do supercontinente: um padrão recorrente de formação e fragmentação de massas terrestres que definiu milhares de milhões de anos de história da Terra.

No entanto, os mecanismos exatos subjacentes a esta relação são debatidos. Duas teorias principais surgiram.

Um deles propõe que os magmas kimberlitos explorem as “feridas” criadas quando a crosta terrestre é esticada ou quando as placas de rocha sólida que cobrem a Terra – conhecidas como placas tectónicas – se dividem. A outra teoria envolve plumas do manto, ressurgências colossais de rocha derretida a partir da fronteira núcleo-manto, localizada a cerca de 2.900 km abaixo da superfície da Terra.

Além disso, muitos kimberlitos não apresentam os “sabores” químicos que esperaríamos encontrar nas rochas derivadas das plumas do manto.

Em contraste, acredita-se que a formação de kimberlito envolva graus extremamente baixos de fusão da rocha do manto, muitas vezes menos de 1%. Portanto, é necessário outro mecanismo. Nosso estudo oferece uma possível resolução para esse enigma de longa data.

Implementámos análises estatísticas, incluindo aprendizagem automática – uma aplicação de inteligência artificial (IA) – para examinar forensemente a ligação entre a ruptura continental e o vulcanismo de kimberlito. Os resultados do nosso estudo global mostraram que as erupções da maioria dos vulcões kimberlitos ocorreram 20 a 30 milhões de anos após a ruptura tectónica dos continentes da Terra.

Além disso, o nosso estudo regional direcionado aos três continentes onde se encontra a maioria dos kimberlitos – África, América do Sul e América do Norte – apoiou esta conclusão. Também acrescentou uma pista importante: as erupções de kimberlitos tendem a migrar gradualmente das bordas continentais para o interior ao longo do tempo, a uma taxa que é uniforme em todos os continentes.

Isto levanta a questão: que processo geológico poderia explicar estes padrões? Para responder a esta questão, empregámos vários modelos computacionais para capturar o comportamento complexo dos continentes à medida que sofrem alongamento, juntamente com os movimentos convectivos dentro do manto subjacente.

Propomos que um efeito dominó pode explicar como a ruptura dos continentes eventualmente leva à formação de magma kimberlito. Durante o rifteamento, uma pequena região da raiz continental – áreas de rocha espessa localizadas sob alguns continentes – é rompida e afunda no manto subjacente.

Aqui, temos o afundamento do material mais frio e a ressurgência do manto quente, causando um processo chamado convecção orientada pela borda. Nossos modelos mostram que esta convecção desencadeia uma cadeia de padrões de fluxo semelhantes que migram sob o continente próximo.

Nossos modelos mostram que, ao longo da raiz continental, esses fluxos disruptivos removem uma quantidade substancial de rocha, com dezenas de quilômetros de espessura, da base da placa continental.

Vários outros resultados dos nossos modelos computacionais avançam para mostrar que este processo pode reunir os ingredientes necessários nas quantidades certas para desencadear o derretimento suficiente para gerar kimberlitos ricos em gás. Uma vez formado, e com grande flutuabilidade proporcionada pelo dióxido de carbono e pela água, o magma pode subir rapidamente à superfície transportando a sua preciosa carga.