Se você já segurou ou viu um diamante, há uma boa chance de que ele tenha vindo de um kimberlito. Mais de 70% dos diamantes do mundo são extraídos dessas estruturas vulcânicas únicas. No entanto, apesar de décadas de estudo, os cientistas ainda trabalham para entender como exatamente os kimberlitos erupcionam das profundezas do manto terrestre até a superfície.
Kimberlitos — tubos vulcânicos em forma de cenoura que erupcionam a partir de profundidades do manto superiores a 150 km — há muito fascinam geólogos como janelas para o profundo interior da Terra. O magma derivado do manto sobe 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. Durante o caminho, o magma captura xenólitos e xenocristais, fragmentos das rochas encontradas em seu percurso.
“Eles são rochas muito interessantes e ainda muito enigmáticas”, apesar de serem bem estudadas, diz Ana Anzulović, uma bolsista de pesquisa de doutorado no Centro de Habitabilidade Planetária da Universidade de Oslo.
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 magma proto-kimberlito em relação aos materiais circundantes, quantificaram pela primeira vez o que é necessário para que um kimberlito erupcione.
Os diamantes chegam à superfície em kimberlitos porque sua ascensão rápida evita que revertam para grafite, que é mais estável em pressões e temperaturas mais rasas. Mas a composição do magma original do kimberlito — e como ele sobe tão rapidamente — permanece um mistério.
“Eles começam como algo que não conseguimos medir diretamente”, diz Anzulović. “Portanto, não sabemos como seria um magma proto-kimberlito, ou parental. Sabemos aproximadamente, mas tudo que sabemos basicamente vem das rochas muito alteradas que são emplazadas.”
Para restringir a composição desses magmas parentais, a equipe focou no kimberlito 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 e, em seguida, 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 rastrear como os átomos em um magma kimberlito se movem em diferentes profundidades. A partir desses cálculos, determinaram a densidade do magma em diferentes condições e se ele permaneceu suficientemente flutuante para subir.
“A principal conclusão deste estudo é que conseguimos restringir a quantidade de CO2 necessária no kimberlito Jericho para ascender com sucesso através do cráton Slave,” diz Anzulović. “Nossa composição mais rica em voláteis pode carregar até 44% de peridotito do manto, por exemplo, até a superfície, o que é realmente um número impressionante para um magma de baixa viscosidade.”
O estudo também mostra como os voláteis desempenham papéis distintos. A água aumenta a difusividade, mantendo o magma fluido e móvel. O dióxido de carbono ajuda a estruturar o magma em altas pressões, mas, perto da superfície, ele se degassa e impulsiona a erupção para cima. Pela primeira vez, os pesquisadores demonstraram que o kimberlito Jericho precisa de pelo menos 8,2% de CO2 para erupcionar; sem isso, os diamantes permaneceriam presos no manto.
“Fiquei realmente surpreendida ao descobrir que posso pegar um sistema tão pequeno e realmente observar: ‘Ok, se eu não colocar carbono, esse magma será mais denso que o cráton, então isso não irá erupcionar,'” diz Anzulović. “É ótimo que modelar a química do kimberlito possa ter implicações para um processo em tão grande escala.”