Si alguna vez has tenido en tus manos o has contemplado un diamante, es muy probable que provenga de una kimberlita. Más del 70 % de los diamantes del mundo se extraen de estas singulares estructuras volcánicas. Sin embargo, a pesar de décadas de estudio, los científicos siguen trabajando para comprender exactamente cómo las kimberlitas emergen desde las profundidades del manto terrestre hasta la superficie.
por la Sociedad Geológica de América
Las kimberlitas —tuberías volcánicas con forma de zanahoria que erupcionan desde profundidades del manto superiores a 150 km— han fascinado a los geólogos desde hace mucho tiempo, considerándolas como ventanas a las profundidades de la Tierra. Su material fundido, derivado del manto, asciende rápidamente a través del manto y la corteza; algunas estimaciones sugieren velocidades de ascenso de hasta 128 km/h antes de que las kimberlitas erupcionen violentamente en la superficie. A lo largo del camino, el magma captura xenolitos y xenocristales, fragmentos de las rocas que encuentra a su paso.
«Son rocas muy interesantes y aún muy enigmáticas», a pesar de haber sido muy estudiadas, afirma Ana Anzulović, investigadora doctoral del Centro de Habitabilidad Planetaria de la Universidad de Oslo.
En un estudio publicado este mes en la revista Geology , Anzulović y sus colegas de la Universidad de Oslo han dado un paso importante para resolver el enigma. Al modelar cómo compuestos volátiles como el dióxido de carbono y el agua influyen en la flotabilidad de la masa fundida de protokimberlita en relación con los materiales circundantes, cuantificaron por primera vez lo que se necesita para que una kimberlita entre en erupción.
Los diamantes llegan a la superficie en las kimberlitas porque su rápido ascenso les impide transformarse en grafito, que es más estable a bajas presiones y temperaturas. Sin embargo, la composición de la masa fundida original de la kimberlita —y cómo asciende tan rápido— ha permanecido en el misterio.
«Comienzan como algo que no podemos medir directamente», dice Anzulović. «Por lo tanto, desconocemos cómo sería una protokimberlita (o material fundido parental). Sabemos aproximadamente, pero todo lo que sabemos proviene básicamente de las rocas muy alteradas que se depositan».
Para delimitar la composición de estos fundidos parentales, el equipo se centró en la kimberlita de Jericho, que entró en erupción en el cratón Slave, en el extremo noroeste de Canadá. Mediante modelado químico, analizaron diferentes mezclas originales de dióxido de carbono y agua.
«Nuestra idea era, bueno, intentar crear un modelo químico de una kimberlita y luego variar el CO₂ y el H₂O « , dice Anzulović. «Es como intentar muestrear una kimberlita a medida que asciende a diferentes presiones y temperaturas».
Los investigadores utilizaron software de dinámica molecular para simular las fuerzas atómicas y rastrear el movimiento de los átomos en una masa fundida de kimberlita a diferentes profundidades. A partir de estos cálculos, determinaron la densidad de la masa fundida en diferentes condiciones y si mantenía la flotabilidad suficiente para ascender.
«La conclusión más importante de este estudio es que logramos limitar la cantidad de CO₂ necesaria en la kimberlita de Jericó para ascender con éxito a través del cratón de Slave», afirma Anzulović. «Nuestra composición más rica en volátiles puede transportar hasta un 44 % de peridotita del manto, por ejemplo, a la superficie, una cifra realmente impresionante para una masa fundida de tan baja viscosidad».
El estudio también muestra cómo los volátiles desempeñan funciones específicas. El agua aumenta la difusividad, manteniendo la masa fundida fluida y móvil. El dióxido de carbono ayuda a estructurar la masa fundida a altas presiones, pero cerca de la superficie se desgasifica e impulsa la erupción hacia arriba. Por primera vez, los investigadores demostraron que la kimberlita de Jericó necesita al menos un 8,2 % de CO₂ para entrar en erupción; sin él, los diamantes permanecerían atrapados en el manto.
«Me sorprendió bastante poder tomar un sistema a tan pequeña escala y observar: ‘Si no añado carbono, esta masa fundida será más densa que el cratón, así que no entrará en erupción'», dice Anzulović. «Es fantástico que modelar la química de la kimberlita pueda tener implicaciones para un proceso a tan gran escala».
Más información: Ana Anzulović et al., Flotabilidad de fundidos de kimberlita ricos en volátiles, ascenso del magma y transporte de xenolitos, Geología (2025). DOI: 10.1130/g53387.1
