ブログ

Aug 21, 2023

ダイヤモンドはどのようにして地表に到達するのか : ScienceAlert

「ダイヤモンドは永遠です。」 1940 年代に大成功を収めた広告キャンペーンのために作られたこの象徴的なスローガンは、永遠の献身と団結の象徴として宝石を販売しました。 しかし、私たちの新しい研究では、

「ダイヤモンドは永遠です。」 1940 年代に大成功を収めた広告キャンペーンのために作られたこの象徴的なスローガンは、永遠の献身と団結の象徴として宝石を販売しました。

しかし、さまざまな国の研究者によって実施され、ネイチャー誌に掲載された私たちの新しい研究は、ダイヤモンドも地球のプレートの分裂の兆候である可能性があることを示唆しています。 どこに行って探すのが最適かについてのヒントも得られるかもしれません。

ダイヤモンドは天然の石の中で最も硬いため、形成するには強い圧力と温度が必要です。 これらの条件は地球の深部でのみ達成されます。 では、彼らはどのようにして地球の深部から地表まで到達するのでしょうか？

ダイヤモンドは、キンバーライトと呼ばれる溶けた岩石、またはマグマの中に運ばれます。 これまで、キンバーライトが何百万年、あるいは何十億年も大陸の下に密航されてきたのに、どのようなプロセスで突然地殻を突き破るのかはわかりませんでした。

ほとんどの地質学者は、ダイヤモンドを放出する爆発的噴火が、数十億年の地球の歴史を定義してきた陸塊の形成と断片化の繰り返しのパターンである超大陸サイクルと同期して起こることに同意しています。

ただし、この関係の根底にある正確なメカニズムについては議論されています。 2つの主要な理論が浮上しています。

キンバーライトのマグマは、地球の地殻が引き伸ばされるとき、または地球を覆う固い岩のスラブ（構造プレートとして知られる）が分裂するときにできる「傷」を利用していると提案する人もいます。 もう 1 つの理論には、地球の表面下約 2,900 km に位置する、核とマントルの境界からの溶融岩石の巨大な湧昇であるマントル プルームが関係しています。

さらに、多くのキンバーライトは、マントルプルームに由来する岩石に期待されるような化学的な「風味」を示しません。

対照的に、キンバーライトの形成には、マントル岩石の溶解度が非常に低く、多くの場合 1% 未満であると考えられています。 したがって、別のメカニズムが必要です。 私たちの研究は、この長年の難題に対する解決策の可能性を提供します。

私たちは、人工知能 (AI) の応用である機械学習を含む統計分析を導入し、大陸の分裂とキンバーライト火山活動との関連性を法医学的に調査しました。 私たちの地球規模の研究の結果は、ほとんどのキンバーライト火山の噴火が、地球の大陸の地殻変動から 2,000 万年から 3,000 万年後に発生したことを示しました。

さらに、キンバーライトが最も多く発見されるアフリカ、南アメリカ、北アメリカの 3 大陸を対象とした私たちの地域研究でも、この発見が裏付けられました。 また、キンバーライトの噴火は、大陸全体で均一な速度で、時間の経過とともに大陸の端から大陸の内部へと徐々に移動する傾向があるという重要な手がかりも追加されました。

このことから疑問が生じます:どのような地質学的プロセスがこれらのパターンを説明できるでしょうか?この疑問に対処するために、私たちは複数のコンピューター モデルを使用して、下にあるマントル内の対流運動と並行して、大陸が伸長する際の大陸の複雑な挙動を捕捉しました。

私たちは、大陸の分裂が最終的にどのようにキンバーライトマグマの形成につながるかをドミノ効果で説明できると提案します。 リフト中に、大陸の根の小さな領域（いくつかの大陸の下に位置する厚い岩石の領域）が破壊され、下にあるマントルに沈みます。

ここでは、より冷たい物質の沈下と熱いマントルの湧昇が起こり、エッジ駆動対流と呼ばれるプロセスが引き起こされます。 私たちのモデルは、この対流が同様の流れパターンの連鎖を引き起こし、近くの大陸の下を移動することを示しています。

私たちのモデルは、大陸の根に沿って押し流しながら、これらの破壊的な流れが大陸プレートの底部から厚さ数十キロメートルの相当量の岩石を除去することを示しています。

その後、私たちのコンピューターモデルから得られた他のさまざまな結果は、このプロセスが必要な成分を適切な量で集めて、ガスが豊富なキンバーライトを生成するのに十分な溶解を引き起こすことができることを示しています。 マグマは形成されると、二酸化炭素と水によってもたらされる大きな浮力によって、貴重な荷物を積んで急速に地表まで上昇します。