Những viên kim cương khổng lồ bậc nhất hành tinh như Cullinan, Lesedi La Rona hay Motswedi từ lâu luôn là đối tượng gây tò mò của giới khoa học và công chúng. Một nghiên cứu địa chất gần đây đã giúp hé lộ nguồn gốc sâu xa và độc đáo của chúng, cho thấy những “khối đá quý khổng lồ” này được sinh ra trong điều kiện hoàn toàn khác biệt so với phần lớn kim cương thông thường.
Nhóm kim cương đặc biệt CLIPPIR
Các viên đá quý này thuộc nhóm nhỏ mang tên CLIPPIR (viết tắt của Cullinan-Like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, Resorbed). Dù chiếm chưa đến 1% tổng số kim cương trên thế giới, nhóm này lại bao gồm ba trong số những viên kim cương lớn nhất từng được phát hiện trong lịch sử.
Cullinan là viên kim cương thô lớn nhất thế giới. Ảnh: Bảo tàng kim cương Cape Town
Trong đó, viên Cullinan nặng 3.106 carat, được tìm thấy tại mỏ Premier (nay là mỏ Cullinan) ở Nam Phi năm 1905, đến nay vẫn giữ kỷ lục là viên kim cương chất lượng đá quý lớn nhất từng được phát hiện. Hai viên còn lại là Lesedi La Rona (1.111 carat) và Motswedi (khoảng 2.488–2.492 carat), đều được khai thác tại mỏ Karowe ở Botswana.
Ngoài ra, một số viên CLIPPIR kích thước lớn khác còn được tìm thấy trong phù sa sông tại Sierra Leone, Angola và nhiều khu vực khác ở châu Phi, cho thấy chúng từng bị tách khỏi đá mẹ và trôi theo dòng chảy trước khi được con người phát hiện.
Viên kim cương Lesedi La Rona nặng 1.111 carat được phát hiện tại mỏ Karowe ở Botswana vào năm 2015 và được bán với giá 53 triệu USD vào năm 2017. (Ảnh: Getty Images)
Hình thành ở độ sâu “siêu sâu”
Khác với phần lớn kim cương thông thường được hình thành ở độ sâu khoảng 150–200 km dưới nền các lục địa cổ, các viên kim cương CLIPPIR được xếp vào nhóm siêu sâu (superdeep). Chúng kết tinh ở độ sâu hơn 400 km, thuộc khu vực gọi là “vùng chuyển tiếp” của lớp phủ Trái đất.
Nghiên cứu địa hóa học gần đây, dựa trên phân tích khoáng vật olivin đi kèm với các viên kim cương này, cho thấy chúng mang dấu hiệu của vật liệu basalt đại dương cổ. Những mảng vỏ đại dương từng nằm ở đáy biển hàng trăm triệu năm trước đã bị hút chìm sâu vào lòng Trái đất theo quá trình kiến tạo mảng. Trong quá trình này, chúng biến đổi thành các khối đá giàu sắt, mật độ cao ở tầng sâu của lớp phủ.
Chính những mảng vỏ đại dương giàu sắt này đã tạo ra điều kiện đặc biệt thuận lợi để kết tinh nên các viên kim cương siêu sâu giàu nitơ, có độ tinh khiết cao và kích thước lớn thuộc nhóm CLIPPIR.
Ảnh hiển vi dưới ánh sáng phân cực chéo cho thấy khoáng chất olivine trong một mảnh đá kimberlite từ mỏ kimberlite Karowe, nổi tiếng vì đã khai quật được một số viên kim cương chất lượng đá quý lớn nhất từng được tìm thấy. (Ảnh: Conversation)
Hành trình lên mặt đất
Sau khi hình thành, các viên kim cương này được đưa lên bề mặt nhờ những dòng magma hiếm hoi xuất phát từ rất sâu trong lớp phủ. Khi magma đi qua các vùng chứa kim cương, chúng cuốn theo cả kim cương và các khoáng vật đi kèm, sau đó dâng lên mặt đất và đông đặc thành đá kimberlit – loại đá ống kinh điển chứa nhiều mỏ kim cương lớn tại Nam Phi, Botswana, Lesotho và một số khu vực khác.
Việc giải mã nguồn gốc của nhóm CLIPPIR không chỉ giúp giải thích vì sao những viên kim cương khổng lồ lại tập trung nhiều tại một số mỏ nhất định ở phía Nam châu Phi, mà còn mở ra góc nhìn mới về quá trình tuần hoàn vật chất giữa bề mặt và tầng sâu của hành tinh.
Các nhà khoa học coi những viên kim cương siêu sâu như “hộp đen” chứa thông tin quý giá về lớp phủ Trái đất. Thông qua chúng, giới địa chất hy vọng hiểu rõ hơn cách các mảng vỏ đại dương bị hút chìm, tái chế và tương tác với các dòng magma. Kết quả nghiên cứu không chỉ hỗ trợ định vị các khu vực có tiềm năng kim cương lớn, mà còn đóng góp vào việc nghiên cứu chu trình carbon toàn cầu và quá trình tiến hóa của hành tinh.
Những viên kim cương khổng lồ không chỉ là biểu tượng của sự sang trọng, mà còn là nhân chứng thầm lặng của những quá trình địa chất diễn ra hàng trăm triệu năm trong lòng Trái đất.
Nguồn tham khảo: Nghiên cứu địa chất về kim cương siêu sâu CLIPPIR; các báo cáo khoa học về nguồn gốc Cullinan, Lesedi La Rona và Motswedi.