Giải mã bí ẩn hình thành kim cương hồng, mở đường tìm ra những mỏ kim cương lớn
Hầu hết kim cương hồng trên thế giới có thể hình thành từ sự tan rã của siêu lục địa cổ Nuna. Phát hiện này có thể mở ra hướng đi mới để tìm kiếm những mỏ kim cương hồng vẫn đang ẩn giấu.
Kim cương có thể chuyển sang màu hồng khi các lực mạnh trong lòng Trái đất làm biến dạng mạng tinh thể của chúng, làm thay đổi cách viên đá quý phản xạ và truyền ánh sáng.
Theo trang Sciencenews, nguồn kim cương tự nhiên lớn nhất thế giới - và hơn 90% tổng số kim cương hồng tự nhiên được tìm thấy cho đến nay - có thể đã hình thành do sự tan vỡ của siêu lục địa đầu tiên trên Trái đất. Phát hiện này được các nhà nghiên cứu đưa ra trong báo cáo công bố ngày 19/9 trên tạp chí Nature Communications.
Phân tích cho thấy những tảng đá chứa kim cương ở mỏ Argyle, bang Tây Úc (Australia) có thể đã hình thành vào khoảng 1,3 tỉ năm về trước, dọc theo một vùng rạn nứt chia cắt siêu lục địa Nuna. Phát hiện này cho thấy rằng việc khám phá các vùng rạn nứt cổ xưa để tìm các mỏ kim cương có thể có giá trị hơn so với suy nghĩ trước đây.
Trên bề mặt Trái đất (lớp vỏ), các nguyên tử carbon có xu hướng tạo thành than chì mềm, xỉn màu. Nhưng ở phía dưới "lò luyện" - tức là lớp phủ, các điều kiện môi trường khắc nghiệt đã cố kết các nguyên tử này thành những viên đá quý cứng và đặc. Những viên kim cương này có thể thoát khỏi vùng giam hãm chúng bằng cách “đi nhờ” vào magma đang trào lên nhanh chóng. Đến gần bề mặt Trái đất, vật liệu nóng chảy đông đặc lại thành các ống đá núi lửa thẳng đứng, được gọi là ống kimberlite. Hầu hết kim cương được tìm thấy trong các cấu trúc này.
Ống kimberlite chứa kim cương được hình thành từ nguồn magma cổ đi từ sâu trong lòng Trái đất lên.
Tuy nhiên, câu chuyện kinh điển này không giải thích được sự hình thành của mỏ kim cương ở Argyle cũng như những viên kim cương hồng của nó. Để làm cho một viên kim cương có màu hồng, cần một thứ gì đó mạnh hơn các điều kiện của lớp phủ Trái đất đơn thuần, gây biến dạng cấu trúc tinh thể chắc chắn của nó, làm thay đổi cách nó hấp thụ và truyền ánh sáng.
Điều khác lạ nằm ở những đường ống kim cương của Argyle. Nhà địa chất Maya Kopylova thuộc Đại học British Columbia ở Vancouver, người không tham gia vào nghiên cứu mới, cho biết chúng không phải là ống kimberlite mà là các ống lamproite, thường được cho là hình thành ở độ sâu nông hơn.
Nguồn gốc hình thành nông hơn của ống lamproite có thể giải thích tại sao chúng thường không có lượng kim cương phong phú như của ống kimberlite. Nhưng một ngoại lệ là Argyle - bằng cách nào đó, những đường ống lamproite của nó đã hút được kho báu từ dưới sâu.
Mẫu lamproite ở mỏ Argyle, rộng ngang 15 cm này chứa vật chất núi lửa mang kim cương sẫm màu phân bố bên trong một tảng đá màu xám nhạt hơn. Ảnh: Sciencenews
Tính chất kỳ lạ của quá trình hình thành nên mỏ Argyle từ lâu đã khiến các nhà địa chất bối rối. Các phân tích hóa học được thực hiện vào những năm 1980 cho thấy nó hình thành từ khoảng 1,2 tỉ năm trước. Nhưng thời điểm đó còn nhiều nghi vấn; khoáng chất được phân tích có thể đã bị thay đổi về mặt hóa học bởi chất lỏng trong Trái đất, có khả năng đưa đến nhận định về niên đại non hơn thực tế.
Hơn nữa các kết quả này không làm sáng tỏ được nguồn gốc bí ẩn của Argyle. Nhà nghiên cứu Hugo Olierook thuộc Đại học Curtin ở Perth, Australia cho biết. “Không có gì thực sự xảy ra [về mặt địa chất] ở Úc vào thời điểm đó.”
Vì vậy, Olierook và các đồng nghiệp đã xác định niên đại của các hạt khoáng chất apatit và zircon có khả năng đàn hồi rơi vào các ống lamproite khi nó vẫn còn nóng chảy. Các nhà nghiên cứu cũng phân tích titanite, một khoáng chất dường như kết tinh muộn hơn một chút so với phần còn lại của lamproite.
Bằng cách đo lượng nguyên tố phóng xạ và sản phẩm phân rã của chúng trong mỗi khoáng chất, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các ống lamproite ở Argyle đã hình thành khoảng 1,3 tỷ năm trước, sớm hơn khoảng 100 triệu năm so với giả thuyết trước đây.
Olierook nói: “Khi lần đầu xác định niên đại, tôi nghĩ điều đó chẳng có ý nghĩa gì cả”. Nhưng khi ông đang đạp xe về nhà vài giờ sau đó, thì một chi tiết mới òa ra trong đầu: “Đó là lúc siêu lục địa đầu tiên trên Trái đất tan rã!”.
Argyle nằm trên một đường ráp của lục địa cổ đại, nơi hai mảng từng va chạm nhau để tạo thành một phần của siêu lục địa Nuna, khoảng 1,8 tỷ năm trước. “Đó là sự va chạm của các lục địa đó với nhau; đó là điều khiến những viên kim cương đó có màu hồng”, nhà nghiên cứu Olierook suy luận.
Khoảng 500 triệu năm sau, khi Nuna tan rã, vết ráp đó tách ra như một vết thương mới rách lại. Ông Olierook nói rằng điều đó có thể đã mở đường cho magma lamproite chứa đầy kim cương màu hồng trào dâng lên.
Trong nhiều thập kỷ, người ta cho rằng các quá trình kiến tạo như sự rạn nứt đã phá hủy kim cương, nhà nghiên cứu Kopylova nói. Nhưng nghiên cứu này ủng hộ một sự thay đổi mô hình. Sự tách giãn “có thể là yếu tố kích hoạt việc đưa kim cương từ sâu trong lớp phủ lên bề mặt Trái đất”.
Tuy nhiên, nhà địa chất Kopylova nói rằng, điều vẫn còn bí ẩn là tại sao các ống dẫn lamproite của Argyle là những ống duy nhất được biết có chứa số lượng kim cương có thể khai thác được. Vào cuối năm 2020, mỏ kim cương ở đó đã ngừng sản xuất sau khi cạn kiệt số kim cương có thể khai thác được về mặt kinh tế.
Ông Olierook nhận định có thể có nhiều lamproite nạm đầy kim cương hơn đang chờ được khám phá. Có lẽ ở đâu đó, một Argyle khác đang ẩn mình trong đống đổ nát của một khe nứt lục địa cổ xưa.
