超级计算机揭示了巨大的热柱 从地球深处向上输送钻石

大多数钻石是在地球深处形成的，并在一种称为“金伯利岩”的岩石的小而强大的火山喷发中靠近地表。

我们发表在《自然地球科学》上的超级计算机模型显示，这些喷发是由扎根于地下2，900公里的巨大“热柱”推动的，就在我们星球的核心上方。

了解地球内部历史可用于确定矿产储量——不仅是钻石，还有镍和稀土元素等关键矿物。

金伯利岩和热斑点

金伯利岩喷发留下了一个典型的深胡萝卜形金伯利岩“管”，其中通常含有钻石。在过去的200亿年里，世界各地发现了数百次这样的喷发。其中大多数发现于加拿大(178次喷发)，南非(158次)，安哥拉(71次)和巴西(70次)。

在地球的固体地壳和熔融的核心之间是地幔，一层厚厚的略带粘稠的热岩石。几十年来，地球物理学家一直使用计算机来研究地幔如何在很长一段时间内缓慢流动。

在1980年代，一项研究表明，金伯利岩喷发可能与地幔中的小热羽流有关 - 羽毛状的热地幔向上射流由于其较高的浮力而上升 - 在缓慢移动的大陆下方。

在1970年代，人们已经认为，这些羽流可能来自地幔和核心之间的边界，深度为2，900公里。

然后，在2010年，地质学家提出，金伯利岩喷发可以用锚定在非洲和太平洋下的两个深热斑点边缘产生的热羽流来解释。

去年，我们报道了这些锚定斑点的移动性比我们想象的要强。

然而，我们仍然不知道地幔深处的活动是如何推动金伯利岩喷发的。

热柱

地质学家认为，地幔羽流可能是引发金伯利岩喷发的原因。然而，仍然存在一个大问题：热量是如何从地球深处输送到金伯利岩的?

为了解决这个问题，我们在澳大利亚堪培拉使用超级计算机创建了地幔的三维地球动力学模型。我们的模型解释了过去十亿年来大陆在地表和地幔中的运动。

我们计算了热量从核心向上的运动，发现宽阔的地幔上升流或“热柱”将非常深的地球连接到地表。我们的模型显示，这些柱子在金伯利岩下方提供热量，它们解释了过去200亿年来大多数金伯利岩喷发。

该模型成功地捕捉了非洲、巴西、俄罗斯以及部分美国和加拿大的金伯利岩喷发。我们的模型还预测了以前未被发现的金伯利岩喷发发生在东南极洲和西澳大利亚的Yilgarn Craton。

在柱子的中心，地幔羽流上升得更快，并在地幔上携带致密的物质，这可能解释了不同大陆金伯利岩之间的化学差异。

我们的模型没有解释加拿大的一些金伯利岩，这可能与另一种称为“板块俯冲”的地质过程有关。到目前为止，我们已经预测金伯利岩可以追溯到十亿年前，这是目前重建构造板块运动的极限。