다이아몬드 원석의 지표면으로의 이동

다이아몬드의 이동과 운반

   앞에서 다이아몬드가 형성되는 방법과 장소에 관한 것을 이야기 해보았다. 그렇다면 지구 깊은 맨틀에서 생성된 다이아몬드가 지표면에 운반되지 않는 한 다이아몬드에 접근할 방법은 없다. 실제로, 많은 다이아몬드 광상들이 영원히 맨틀에 남아 있게 될지도 모른다.

  다이아몬드가 형성된 후에 , 만약  형성당시 환경이 그대로 유지된다면, 다이아몬드 가 지표면에 운반되기까지 수 억년 동안을 땅속에 매장되어 있게 될지도 모른다. 하지만, 다이아몬즈도 지표면으로 운반될 때는 아주 빠른 속도로 진행되고, 또한 그래야만 한다. : 어떤 다이아몬드도 지구 내부의 높은 온도와 감소하는 압력에서 오랫동안 버티고 살아남을 수 없기 때문이다. 

    다이아몬드 광상은 킴벌라이트( kinberlite )와 램프로아이트( lamproite ), 이 두 종류의 암석에서 발견된다. 그리고 그들의 광물과 화학적 성분은 매우 흡사하다. 가장 주된 차이점은 킴벌라이트( kinberlite )가 크레이톤의 중앙에서 발생되는 반면, 램프로아이트( lamproite )는 주로 크레이톤의 가장자리나 그 주변에서 발견된다는 것이다.

  킴벌라이트- 다이아몬드를 지표면에 전달하는 화성암 -와 램프로아이트-다이아몬드를 지표면에 전달하는  화성암으로 킴벌라이트보다 드문 암석- 는 10억 년 동안 지표면 쪽을 밀려왔다. 때때로 두 암석은 다이아몬드를 지표면으로 운반해 왔다.  이러한 과정은, 두 암석의 다이아몬드 수반 여부와 관계없이, 임플레이스먼트( emplacement )-어떤 물질(다이아몬드를 포함하기도 함)을 지표면으로 운반하는 지질학적 과정-라고 불린다. 25억 년 보다 더 오래전에 다이아몬드를  함유한 임플레이스먼트가 최초로 발생하였고, 가장 최근의 것은 2천 만년 전에 발생한 것이라 추정된다.

    킴벌라이트와 램프로아이트는 다이아몬드가 형성되는 암석이 아니라 단지 이미 형성된 다이아몬드를 지표면까지 운반하는 암석이란 사실을 기억해야 한다. 하지만, 이러한 이론은 과학자들이 암석의 나이를 측정할 수 있는 기술을  발달시켜서, 다이아몬드를 운반해 온 암석들보다 아이아몬드가 수백만 년 또는 수십억 년 더 오래되었다는 사실을 밝혀내고서야 비로써 일반화되었다.

    지구 깊숙이 존재하는 열은 맨틀의 일부를 액체상대로 유지한다. 마그마( magma)라 불리는 용해된 암석은 가열됨에 따라 팽창한다. 방에서 따뜻한 공기가 천장 쪽으로 상승하듯이, 가열된 마그마는 상승하게 되고 이것은 상승하자마자 냉각되기 시작한다. 그리고 냉각은 물질을 수축시키고 무겁게 만들기 때문에 마그마는 가라앉게 된다. 마그마가 완전히 가라앉으면 다시 가열되어 새로운 상승주기를 시작하는데, 이러한 지속적이고 반복적인 가열과냉각, 그리고 상승과 하강을 대류( convection currents )라고 부른다. 이 대류는 부분적으로 용해된 맨틀층을 지속적으로 움직이게 하는 원동력이다.

   화학적 원소들이 잘 혼합된다면 마그마는 킴벌라이트나 램프로아이트를 형성할 것이다. 마일 그것이 상승하면서 지각에 이미 존재하고 있던 깊숙한 프랙쳐와 만나게 된다면, 계속 이로 밀려 올라올 것이다. 만일 상상하는 킴벌라이트나 램프로아이트가  다이아몬드광상을 통과하게 되면, 그것은 이미 형성된 다이아본드를 운반하게 될 것이다. 다이아몬드는 이들이 형성된 페리도타이트나 에클로자이트의 둥근 덩어리 안에 남아있게 될지도 모른다. 그러나, 마그마가 종종 너무 뜨거워서 주위의 암석들을 녹이고 상상하는 혼합물 속에 다이아몬드를 방출한다.

    상승하는 암석혼합물이 지표면으로 올라오면, 그 위의 압력은 감소한다 위에서 누르는 압력이 약해짐에 따라 마그마는 점차적으로 속도가 증가한다. 거의 지표면에 다다르면, 굉장히 빠른 속도로 움직인다. 과학자들은 마지막 2.5Km 부분에서 마그마의 상승속도를 시간당 약 300Km로 추정한다. 또한, 압력의 감소는 마그마 속에 있는 유동체 일부를 가스 안으로 팽창하게 한다 이러한 가스는 대부분 수증기와 이산화탄소로서 흔들어 놓은 탄사 음료나 샴페인병 안의 가스처럼 움직인다.

    팽창한 가스와 빠른 속도가 함께 작용하면 큰 힘을 발휘하여 상승하는 암석 혼합물이 지표면을 뚫고 폭발하게끔 만든다. 킴벌라이트가지각을 뚫고 폭파하 때, 이것은 파이프 -킴벌라이트 또는 램프로아이트가 임플레이스먼트 결과로 인해 지구 표면으로부터 수직으로 깊게 형성-라 불리는 당근 모양의 깊은 형성층을 이룬다. 램프로아이트 임플레이스먼트도 같은 방식으로 일어나지만, 그것이 파이프는 윗부분이 더 넓기 때문에 당근보다 버섯모양에 가깝다.

   가스 팽창과 운반속도는 아이아몬드가 흑연으로 바뀌지 않고 다이아몬드로 남을 수 있도록 하는데 중요한  역할을 한다. 만일 , 다이아몬드가 오랜 기간 동안 높은 온도와 낮은 압력에 노출된다면 , 흑연으로 전환될 것이다. 지질학자들은 몇 군데에서 다이아몬드 형태의 흑연 덩어리를 함유하고 있는 광상을 발견하였는데 , 이것 은은 아마도 지구 깊숙한 곳에서는 다이아몬드였을 것이다. 하지만, 이것이 상승하는 동안 온도와 압력이 변화되어  흑연으로 바뀐 것이다.