JIKA Anda pernah memegang atau melihat berlian, kemungkinan besar berlian itu berasal dari kimberlit. Lebih dari 70% berlian di dunia ditambang dari struktur vulkanik unik ini.
Namun, meskipun telah dipelajari selama beberapa dekade, para ilmuwan masih berupaya memahami bagaimana tepatnya kimberlit meletus dari jauh di dalam mantel Bumi ke permukaan.
Kimberlit pipa vulkanik berbentuk wortel yang meletus dari kedalaman mantel lebih dari 150 km, telah lama memikat para ahli geologi sebagai jendela ke dalam Bumi bagian dalam.
Lelehan yang berasal dari mantel naik dengan cepat melalui mantel dan kerak bumi, dengan beberapa perkiraan menunjukkan laju kenaikan hingga 80 mil per jam sebelum kimberlit meletus hebat di permukaan. Sepanjang perjalanan, magma menangkap xenolit dan xenokristal, fragmen batuan yang ditemui di jalurnya.
Batuan-batuan itu sangat menarik dan masih sangat misterius,” meskipun telah dipelajari dengan baik, kata Ana Anzulovi, seorang peneliti doktoral di Pusat Kelayakan Huni Planet Universitas Oslo.
Dalam sebuah studi yang diterbitkan bulan ini di jurnal Geology , Anzulovi dan rekan-rekannya dari Universitas Oslo telah mengambil langkah besar menuju pemecahan teka-teki tersebut.
Dengan memodelkan bagaimana senyawa volatil seperti karbon dioksida dan air memengaruhi daya apung lelehan proto-kimberlit relatif terhadap material di sekitarnya, mereka untuk pertama kalinya mengukur apa yang dibutuhkan untuk meletuskan kimberlit.
Berlian dapat mencapai permukaan kimberlit karena kenaikannya yang cepat mencegahnya kembali menjadi grafit, yang lebih stabil pada tekanan dan suhu rendah. Namun, komposisi lelehan asli kimberlit dan bagaimana ia naik begitu cepat tetap menjadi misteri.
“Awalnya, batuan tersebut berasal dari sesuatu yang tidak dapat kita ukur secara langsung,” kata Anzulovi?. “Jadi, kita tidak tahu seperti apa lelehan proto-kimberlit, atau lelehan induknya. Kita tahu perkiraannya, tetapi semua yang kita ketahui pada dasarnya berasal dari batuan yang sangat teralterasi yang kemudian terbentuk.”
Untuk membatasi komposisi lelehan induk ini, tim tersebut berfokus pada kimberlit Jericho, yang meletus ke dalam kraton Slave di wilayah barat laut Kanada. Dengan menggunakan pemodelan kimia, mereka menguji berbagai campuran asli karbon dioksida dan air.
“Ide kami adalah, mari kita coba membuat model kimia kimberlit, lalu memvariasikan CO2 dan H2O , ” kata Anzulovi?. “Anggap saja seperti mencoba mengambil sampel kimberlit saat naik pada titik tekanan dan suhu yang berbeda.”
Para peneliti menggunakan perangkat lunak dinamika molekuler untuk mensimulasikan gaya atom dan melacak bagaimana atom dalam lelehan kimberlit bergerak pada kedalaman yang berbeda. Dari perhitungan ini, mereka menentukan kepadatan lelehan pada kondisi yang berbeda dan apakah lelehan tersebut tetap cukup mengapung untuk naik.
“Kesimpulan terpenting dari penelitian ini adalah kami berhasil membatasi jumlah CO2 yang dibutuhkan dalam kimberlit Jericho agar berhasil naik melalui kraton Slave,” kata Anzulovi.
“Komposisi kami yang paling kaya akan zat volatil dapat membawa hingga 44% peridotit mantel, misalnya, ke permukaan, yang merupakan angka yang sangat mengesankan untuk lelehan dengan viskositas serendah itu.” Tambahnya.
Studi ini juga menunjukkan bagaimana zat volatil memainkan peran yang berbeda. Air meningkatkan difusivitas, menjaga lelehan tetap cair dan mudah bergerak.
Karbon dioksida membantu membentuk struktur lelehan pada tekanan tinggi, tetapi di dekat permukaan, ia melepaskan gas dan mendorong erupsi ke atas.
Untuk pertama kalinya, para peneliti menunjukkan bahwa kimberlit Jericho membutuhkan setidaknya 8,2% CO? untuk meletus; tanpanya, berlian akan tetap terkunci di mantel.
“Saya sebenarnya cukup terkejut bahwa saya dapat mengambil sistem skala sekecil ini dan benar-benar mengamati, ‘Oke, jika saya tidak menambahkan karbon, lelehan ini akan lebih padat daripada kraton, jadi ini tidak akan meletus,'” kata Anzulovi.
“Sungguh luar biasa bahwa pemodelan kimia kimberlit dapat memiliki implikasi untuk proses skala besar seperti ini.” (H-2)