Os kimberlitos — tubos vulcânicos em forma de cenoura que se formam a mais de 150 km de profundidade — intrigam os geólogos por serem janelas para as camadas profundas da Terra. O magma originário do manto ascende rapidamente através do manto e da crosta, com algumas estimativas sugerindo velocidades de até 128 km/h antes de erupcionarem violentamente na superfície. Durante essa ascensão, o magma captura xenólitos e xenocristais, fragmentos das rochas encontradas em seu percurso.

Apesar de serem objeto de extensos estudos, Ana Anzulović, uma pesquisadora doutoranda no Centro de Habitabilidade Planetária da Universidade de Oslo, afirma que “esses são rochas muito interessantes e ainda enigmáticas.”

Em uma pesquisa publicada neste mês na revista Geology, Anzulović e seus colegas da Universidade de Oslo deram um passo significativo para resolver esse enigma. Ao modelar como compostos voláteis como o dióxido de carbono e a água afetam a flutuabilidade do magma proto-kimberlito em relação aos materiais circundantes, eles quantificaram pela primeira vez o que é necessário para a erupção de um kimberlito.

Os diamantes chegam à superfície por meio dos kimberlitos devido à rápida ascensão que os impede de se transformar em grafite, que é mais estável em pressões e temperaturas superficiais. No entanto, a composição do magma original do kimberlito — e o modo como ele ascende tão rapidamente — permanece um mistério.

“Eles começam como algo que não conseguimos medir diretamente,” explica Anzulović. “Assim, não sabemos como seria um magma proto-kimberlito ou parental. Temos uma ideia aproximada, mas tudo que sabemos vem essencialmente das rochas muito alteradas que são emplaced.”

Para delimitar a composição desses magmas parentais, a equipe focalizou o kimberlito Jericho, que erupcionou no cráton Slave, no noroeste do Canadá. Utilizando modelagem química, testaram diferentes misturas de dióxido de carbono e água.

“Nossa ideia foi criar um modelo químico de um kimberlito e, em seguida, variar CO₂ e H₂O,” diz Anzulović. “Pense nisso como tentar amostrar um kimberlito enquanto ele ascende em diferentes pontos de pressão e temperatura.”

Os pesquisadores empregaram software de dinâmica molecular para simular forças atômicas e rastrear como os átomos em um magma kimberlito se movem em diferentes profundidades. A partir dessas simulações, determinaram a densidade do magma em diversas condições e se ele permaneceu suficientemente leve para ascender.

“A principal conclusão deste estudo é que conseguimos delimitar a quantidade de CO₂ necessária no kimberlito Jericho para ascender com sucesso através do cráton Slave,” afirma Anzulović. “Nossa composição mais rica em voláteis pode carregar até 44% de peridotito do manto, por exemplo, até a superfície, o que é um número realmente impressionante para um magma de baixa viscosidade.”

A pesquisa também revela como os voláteis desempenham papéis distintos. A água aumenta a difusividade, mantendo o magma fluido e móvel. O dióxido de carbono ajuda a estruturar o magma em altas pressões, mas, próximo à superfície, se degassa e impulsiona a erupção para cima. Pela primeira vez, os pesquisadores demonstraram que o kimberlito Jericho requer pelo menos 8.2% de CO₂ para erupcionar; sem isso, os diamantes permaneceriam presos no manto.

“Fiquei realmente surpreso ao perceber que posso pegar um sistema em pequena escala e observar, ‘Ok, se eu não colocar carbono, este magma será mais denso que o cráton, então isso não erupcionará,’” diz Anzulović. “É fascinante como modelar a química do kimberlito pode ter implicações para um processo em larga escala.”