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Aug 21, 2023

다이아몬드가 표면에 도달하는 방법 : ScienceAlert

"다이아몬드는 영원하다." 1940년대 매우 성공적인 광고 캠페인을 위해 만들어진 이 상징적인 슬로건은 보석을 영원한 헌신과 단결의 상징으로 판매했습니다. 하지만 우리의 새로운 연구는

"다이아몬드는 영원하다." 1940년대 매우 성공적인 광고 캠페인을 위해 만들어진 이 상징적인 슬로건은 보석을 영원한 헌신과 단결의 상징으로 판매했습니다.

그러나 다양한 국가의 연구자들이 수행하고 Nature에 발표된 우리의 새로운 연구는 다이아몬드가 지구 구조판, 즉 지각판의 붕괴의 신호일 수도 있음을 시사합니다. 심지어 어디를 찾는 ​​것이 가장 좋은지에 대한 단서를 제공할 수도 있습니다.

자연에서 발생하는 가장 단단한 돌인 다이아몬드는 형성되기 위해 강한 압력과 온도가 필요합니다. 이러한 조건은 지구 내부 깊은 곳에서만 달성됩니다. 그렇다면 그들은 어떻게 지구 깊은 곳에서부터 표면까지 올라갈 수 있을까요?

다이아몬드는 킴벌라이트라고 불리는 녹은 암석, 즉 마그마에 담겨 운반됩니다. 지금까지 우리는 수백만 년, 심지어 수십억 년을 대륙 아래에 숨겨둔 킴벌라이트가 어떤 과정을 통해 갑자기 지각을 뚫고 나오는지 알지 못했습니다.

대부분의 지질학자들은 다이아몬드를 방출하는 폭발적인 분출이 초대륙 주기, 즉 수십억 년의 지구 역사를 정의한 대륙 형성과 분열의 반복 패턴과 동시에 발생한다는 데 동의합니다.

그러나 이 관계의 기초가 되는 정확한 메커니즘에 대해서는 논의가 이루어지고 있습니다. 두 가지 주요 이론이 등장했습니다.

한 사람은 킴벌라이트 마그마가 지구의 지각이 늘어나거나 지각판으로 알려진 지구를 덮고 있는 단단한 암석 판이 쪼개질 때 생성되는 "상처"를 이용한다고 제안합니다. 다른 이론은 지구 표면 아래 약 2,900km에 위치한 핵-맨틀 경계에서 녹은 암석이 거대한 용승을 이루는 맨틀 기둥과 관련이 있습니다.

또한, 많은 킴벌라이트는 맨틀 기둥에서 파생된 암석에서 발견할 것으로 예상되는 화학적 "맛"을 나타내지 않습니다.

대조적으로, 킴벌라이트 형성은 종종 1% 미만의 매우 낮은 수준의 맨틀 암석 용융을 포함하는 것으로 생각됩니다. 따라서 또 다른 메커니즘이 필요합니다. 우리의 연구는 이 오랜 수수께끼에 대한 가능한 해결책을 제시합니다.

우리는 대륙 분열과 킴벌라이트 화산 활동 사이의 연관성을 법의학적으로 조사하기 위해 인공 지능(AI)을 적용한 기계 학습을 포함한 통계 분석을 배포했습니다. 우리의 글로벌 연구 결과에 따르면 대부분의 킴벌라이트 화산 폭발은 지구 대륙의 구조적 붕괴 후 2천만~3천만년 후에 발생했습니다.

또한, 대부분의 킴벌라이트가 발견되는 3개 대륙(아프리카, 남아메리카, 북미)을 대상으로 한 지역 연구도 이 발견을 뒷받침했습니다. 또한 중요한 단서를 추가했습니다. 킴벌라이트 분출은 대륙 전체에 걸쳐 균일한 속도로 시간이 지남에 따라 대륙 가장자리에서 내부로 점차 이동하는 경향이 있습니다.

이는 어떤 지질학적 과정이 이러한 패턴을 설명할 수 있는지에 대한 질문을 제기합니다. 이 질문을 해결하기 위해 우리는 여러 컴퓨터 모델을 사용하여 기본 맨틀 내의 대류 운동과 함께 스트레칭을 경험할 때 대륙의 복잡한 행동을 포착했습니다.

우리는 도미노 효과가 어떻게 대륙의 분열이 결국 킴벌라이트 마그마의 형성으로 이어지는지 설명할 수 있다고 제안합니다. 균열이 일어나는 동안 대륙 뿌리의 작은 부분(일부 대륙 아래에 위치한 두꺼운 암석 지역)이 파괴되어 밑에 있는 맨틀 속으로 가라앉습니다.

여기에서는 더 차가운 물질이 가라앉고 뜨거운 맨틀이 용승하여 가장자리 구동 대류라는 과정이 발생합니다. 우리 모델은 이 대류가 인근 대륙 아래로 이동하는 유사한 흐름 패턴의 사슬을 촉발한다는 것을 보여줍니다.

우리의 모델은 대륙뿌리를 따라 쓸어가는 동안 이러한 파괴적인 흐름이 대륙판 바닥에서 수십 킬로미터 두께의 상당한 양의 암석을 제거한다는 것을 보여줍니다.

우리 컴퓨터 모델의 다양한 다른 결과는 이 과정이 필요한 성분을 적절한 양으로 모아 가스가 풍부한 킴벌라이트를 생성하기에 충분한 용융을 유발할 수 있음을 보여줍니다. 일단 형성되고 이산화탄소와 물에 의해 제공되는 큰 부력을 통해 마그마는 귀중한 화물을 운반하면서 표면으로 빠르게 상승할 수 있습니다.