Nová mapa skrytých pokladů  
Mezinárodní tým geofyziků z Norska, USA a Německa shrnul mnohé dosavadní poznatky z geofyziky i geologie a pomocí modelu vytvořil mapu, jež by měla odhalit místa, kde se v dostupných hloubkách mohou nacházet ložiska diamantů. Výsledky studie zveřejnilo nejnovější vydání časopisu Nature.

 

Zvětšit obrázek
Kimberlitový komín. Kredit: diamond-all

Přírodní diamanty na svůj vznik potřebují nejen vysokou teplotu, tlak a chemicky vhodné prostředí, ale aby měly dostatek karátů, jsou nevyhnutné dlouhodobě stabilní podmínky, jaké nabízejí hloubky Země. I když i v laboratořích se tvoří divy v podobě téměř 35 karátů, krása, bezchybnost i velikost prvotřídních přírodních drahokamů je zatím nedostižitelná. Vzácné krystaly vznikly v hloubkách pod 150 km, ve svrchním plášti Země. K povrchu je pak dopravilo magma, razící si cestu soustavou kolmých vulkanických komínů, tvarem připomínajících gigantické, desítky kilometrů dlouhé mrkve. Na obrázku vpravo je zjednodušený, ale přehledný nákres takového kimberlitového komínu.


Jenže ne každá láva vynáší z hloubky diamanty. Pro stručné vysvětlení musíme absolvovat cestu téměř do středu Země. Tam je pořádně teplo. Na hranici vnějšího tekutého jádra a zemského pláště, v hloubce asi 2 900 km, bychom naměřili hodně přes 4 000 oC. Tepelný gradient vyvolává konvekční (vzestupné) proudění, jež se nepodobá vařící se vodě, protože horniny pláště nejsou tekuté a jsou pod vysokým tlakem. To, co se děje přesně nevíme, máme jenom nepřímé informace z hloubkového geofyzikálního průzkumu a z fyzikálně-matematických modelů. Proto i představy, jak konvekce v plášti  probíhá, nejsou jednotné.

Zvětšit obrázek
Schematické znázornění mechanismu vzniku plášťových chocholů (hřibů). Kredit: Nature

Nejstarší a doposud asi nejrozšířenější představou je teorie o „mantel plumes“, které se v češtině i v slovenštině překládají buď jako plášťové chocholy, nebo jako plášťové hřiby. Jsou to vzestupné, i po miliony let stabilní pomalé vertikální „toky“ rozžhavených hornin. Když narazí na hranici vrstev s různými fyzikáními vlastnostmi: spodní plášť - svrchní plášť, nebo svrchní plášť - litosféra, vytvoří v místě kontaktu plochý „klobouk“ plášťového hřibu (obrázek vlevo).


Tam, kde některý plášťový chochol vystoupá až k hranicím litosféry, přehřeje ji. Geofyzici pak na povrchu naměří oblast zvýšeného tepelného toku, známou jako "hot spot", tedy horká skvrna. Protože ale plášťový konvekční proud taví horniny „nárazníkové“ zóny v spodní části litosféry, hromadí se zde horké magma. A to se samozřejmě tlačí vzhůru. Jsou dvě možnosti, jak tento tlak zmírnit – sopka, nebo trapy - neexplozivní velkoplošné výlevy čedičové lávy (v Indii známé Dekánské a Rádžmahálské trapy, v Asii Sibiřské trapy, nebo také rozpadem Pangey rozdělené jihoamerické trapy Paraná v Brazílii a africké trapy Etendeka v Namíbii a Angole. Je ale nutno poznamenat, že ani v otázce vzniku trapů nejsou geologové jednotní.

Zvětšit obrázek
Litosféra je pevná svrchní slupka Země. Kromě zemské kůry zabírá i horní pevnou vrstvu zemského pláště. Litosféra je rozlámaná na tektonické desky, pomalu, rychlostí max. několik cm/rok plující po podložní plastické astenosféře. Litosféra pod velmi starými stabilnými kratony zasahuje až do hloubek okolo 300 km. Kredit: Gallaudet University

 

Jenže zemská litosféra (pevná kůra a horní, rigidní vrstva pláště - obrázek) je rozlámaná na tektonické desky, které se vůči sobě pohybují sice nepatrně, ale vytrvale rychlostí, jež se měří v milimetrech, nebo v centimetrech za rok. Hot spots jsou jevy překvapivě stabilní a taková horká skvrna setrvává na místě po mnoho miliónů, jak tvrdí autoři nové studie, i několik stovek milionů let. Stejně jako její zdroj - plášťový chochol. Nepohybuje se tedy s tektonickou deskou, protože má své kořeny hluboko pod ní. Deska se nad takovou teplotní anomálií posouvá a láva, která si razí cestu k povrchu, vytváří stále nové sopky, přičemž ty starší, jež se již příliš přesunuly, ztratí s magmatickým komínem kontakt, vyhasnou a pomalu podléhají zvětrávaní. Tak se například zrodily Havajské ostrovy (video pod článkem).

Zvětšit obrázek
Norský geofyzik Trond H. Torsvik vsadil na lukrativní výzkum – hledání ložisek diamntů a jejich průzkum. Působí i v Jihoafrické republice Kredit: Cathrine Dillner Hagen

 

Ale zpět k diamantům, které s tímto procesem úzce souvisí. Nejhodnotnější drahokamy se získávají ze známé vulkanické horniny – z kimberlitu – která vznikla vytuhnutím magmatu s nízkým obsahem křemenné složky, vystupujícího k povrchu až z hranice litosféra – astenosféra (obrázek), tedy právě v těchto „hot spots“. Není to ale jediná podmínka. Muselo se to dít v oblasti stabilních jader velkých kontinentálních desek – takzvaných kratonů, kde má litosféra dostatečnou tloušťku (mocnost). Diamanty vznikly nezávisle na hornině, v které se nalézají. Jsou mnohem, mnohem starší, často přes 3 miliardy let. Kimberlitové magma je jenom dopravilo nahoru do kimberlitových komínů.


A právě na základě těchto předpokladů se mezinárodní tým, vedený norským geofyzikem Trondem Torsvikem, rozhodl zjistit, kde by se mohly na Zemi nacházet místa nadějná pro hledání diamantových pokladů. Pomocí počítačových modelů vědci zrekonstruovali kdy a kde se za uplynulých 320 milionů let takové horké skvrny (hot spots) mohly nacházet pod kratony staršími než 2,5 miliardy let (paleoproterozoikum) a minimálně 300 kilometrů mocnými. Zjistili, že některé hot spots jsou natolik stabilními jevy, že „kimberlitový“ vulkanizmus řídily po dobu minimálně 200, ale možná až 540 milionů let. Výsledná mapa označuje místa, kam by měli diamantoví magnáti zaměřit svou pozornost a financování dalšího průzkumu.

Výsledná mapa odhaluje, že 80% kimberlitových lokalit (černé body) se nachází na africkém kontinentu, nebo u jeho západních břehů. Bílé body v oblasti Kanady představují lokality výskytu kimberlitů mladších než 320 milionů let. Zelené značky znázorňují velké oblasti, kde před 15 až 279 miliony let vznikaly magmatické horniny, žluté značky označují místa současných hot spots, pod kterými seizmický průzkum potvrdil hluboké plášťové chocholy. Současné hranice kontinentů slouží jenom pro orientaci. Kredit: T. Torsvik et al. Nature 466

 

   
Stejný prvek, ale jiná krystalická struktura.
Výsledkem jsou překvapivě rozdílné vlastnosti.
Tři typy kimberlitu, který se řadí mezi hlubinné
vyvřelé ultrabazické horniny.
Zdroj: University of Manitoba

 

Video z produkce BBC, které přibližuje mechanismy vzniku sopek. První téměř 4 minuty jsou věnované vulkánům, jenž lemují subdukční zóny, ve kterých se oceánská tektonická deska podsouvá pod kontinentální. V asi 3:50 minutě začíná část o sopkách (Havajských ostrovech) nad horkou skvrnou (hot spot).

 

 

 

Zdroj: Science News , Nature

Datum: 21.07.2010 13:10
Tisk článku


Diskuze:

Žádný příspěvek nebyl zadán


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace