Sabemos que la mayoría de los diamantes se forman en las profundidades de la Tierra, y estos posteriormente se acercan a la superficie en pequeñas pero potentes erupciones volcánicas de un tipo de roca llamada “kimberlita”; a las que popularmente llaman “erupciones de diamantes”.

Un modelo de simulación de superordenador, publicado en Nature Geoscience, muestra que estas erupciones están alimentadas por gigantescos “pilares de calor” arraigados a 2.900 kilómetros bajo Tierra, justo por encima del núcleo de nuestro planeta.

Comprender la historia interna de la Tierra puede servir para localizar reservas minerales, no sólo de diamantes, sino también de minerales cruciales como el níquel y los elementos de tierras raras.

Kimberlita y manchas calientes

Las erupciones de kimberlita dejan tras de sí un característico “tubo” profundo, en forma de zanahoria, de roca kimberlítica, que a menudo contiene diamantes. En todo el mundo se han descubierto cientos de estas erupciones ocurridas en los últimos 200 millones de años. La mayoría se han encontrado en Canadá (178 erupciones), Sudáfrica (158), Angola (71) y Brasil (70).

Erupciones de kimberlita en los últimos 200 millones de años. Crédito de imagen: Ömer F. Bodur / The Conversation / Tappe et al., Earth Planet. Sci. Lett., 2018

Entre la corteza sólida y el núcleo fundido de la Tierra se encuentra el manto, una gruesa capa de roca caliente ligeramente viscosa. Durante décadas, los geofísicos han utilizado ordenadores para estudiar cómo el manto fluye lentamente durante largos periodos de tiempo.

En la década de 1980, un estudio demostró que las erupciones de kimberlitas podrían estar relacionadas con pequeñas plumas térmicas del manto -chorros ascendentes de manto caliente en forma de pluma que se elevan debido a su mayor flotabilidad- bajo continentes que se desplazan lentamente.

Ya en la década de 1970 se había argumentado que estos penachos podrían originarse en el límite entre el manto y el núcleo, a 2.900 kilómetros de profundidad.

Después, en 2010, los geólogos propusieron que las erupciones de kimberlita podían explicarse por penachos térmicos surgidos de los bordes de dos manchas profundas y calientes ancladas bajo África y el océano Pacífico.

Y en una investigación pasada, se informó de que estas manchas ancladas son más móviles de lo que pensábamos.

Sin embargo, aún no sabíamos exactamente cómo la actividad en las profundidades del manto impulsaba las erupciones de kimberlita.

Pilares de calor

Los geólogos suponían que los penachos del manto podían ser los responsables del inicio de las erupciones de kimberlita. Sin embargo, aún quedaba una gran incógnita: ¿cómo se transportaba el calor desde las profundidades de la Tierra hasta las kimberlitas?

Una instantánea del modelo de convección del manto global centrado en la subducción debajo de la placa sudamericana. Crédito de imagen: Ömer F. Bodur / The Conversation

Para responder a esta pregunta, los investigadores utilizaron superordenadores de Canberra (Australia) para crear modelos geodinámicos tridimensionales del manto terrestre. Nuestros modelos tienen en cuenta el movimiento de los continentes en la superficie y en el manto durante los últimos mil millones de años.

Calculamos los movimientos de calor hacia arriba desde el núcleo y descubrimos que amplios afloramientos del manto, o “pilares de calor”, conectan las profundidades de la Tierra con la superficie. Nuestro modelo muestra que estos pilares suministran calor por debajo de las kimberlitas y explican la mayoría de las erupciones de kimberlitas de los últimos 200 millones de años.

Una representación esquemática de los pilares de calor de la Tierra y cómo aportan calor a las kimberlitas, según los resultados del modelo geodinámico. Crédito de imagen: Ömer F. Bodur / The Conversation

El modelo captó con éxito erupciones de kimberlitas en África, Brasil, Rusia y, en parte, en Estados Unidos y Canadá. Nuestros modelos también predicen erupciones de kimberlita no descubiertas anteriormente ocurridas en la Antártida Oriental y en el cratón Yilgarn de Australia Occidental.

Hacia el centro de los pilares, las plumas del manto ascienden mucho más rápido y transportan material denso a través del manto, lo que puede explicar las diferencias químicas entre las kimberlitas de distintos continentes.

Los modelos de simulación no pudieron explicar algunas de las kimberlitas de Canadá, que podrían estar relacionadas con un proceso geológico diferente denominado “subducción de placas“. Hasta ahora hemos predicho la existencia de kimberlitas hasta hace mil millones de años, que es el límite actual de las reconstrucciones de los movimientos de las placas tectónicas.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en Nature Geoscience.

Crédito imagen de portada: depositphotos.com

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