Erupsi Kimberlite: Jendela Menuju Kedalaman Bumi dan Siklus Superbenua

Jauh di masa lalu, sekitar 86 juta tahun silam, pada senja kala Zaman Kapur, wilayah yang kini dikenal sebagai Afrika Selatan diguncang oleh aktivitas vulkanik dahsyat. Magma dari ratusan kilometer di bawah permukaan bumi menerobos naik, membawa serta batuan dan mineral dalam "longsoran salju terbalik". Penemuan sebuah batu berkilauan besar di tepi sungai pada tahun 1869 mengubah lanskap ini selamanya, menandai lahirnya Tambang Kimberley, pusat perburuan berlian yang legendaris.

Tambang Kimberley, atau "The Big Hole", mengantarkan era baru pemahaman tentang formasi geologi yang disebut kimberlite. Formasi ini, meski tersebar di berbagai belahan dunia, tergolong langka dan istimewa. Magma kimberlite berasal dari kedalaman bumi yang ekstrem, di bawah dasar benua, di perbatasan mantel konveksi yang panas. Bahkan, beberapa di antaranya mungkin berasal dari zona transisi antara mantel atas dan bawah.

Magma ini berinteraksi dengan batuan purba di kedalaman bumi, serta proses pembentukan berlian. Para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa pergesekan lempeng tektonik menyeret karbon ke kedalaman, di mana ia mengkristal menjadi berlian. Kini, mereka menyadari bahwa proses ini terkait dengan pergerakan lempeng tektonik, khususnya saat superbenua mengalami perpecahan. Suzette Timmerman, ahli geologi di University of Bern, menjelaskan bahwa berlian dan kimberlite secara bersama-sama dapat memberikan informasi tentang siklus hidup superbenua.

Misteri Erupsi Kimberlite

Erupsi kimberlite sangat jarang terjadi, dan belum ada yang pernah menyaksikannya secara langsung. Erupsi terakhir diperkirakan terjadi di Perbukitan Igwisi, Tanzania, lebih dari 10.000 tahun lalu. Selain itu, mineral utama dalam kimberlite, olivin, cepat terkikis di permukaan, sehingga menyulitkan penelitian.

Para ilmuwan masih berupaya mengungkap sifat kimia sumber batuan yang mencair di mantel, serta bagaimana kimberlite berhasil menembus kraton, inti benua yang tebal dan stabil. Kelly Russell, ahli vulkanologi di University of British Columbia, mengungkapkan bahwa aktivitas kimberlite tampaknya berhubungan dengan waktu pecahnya superbenua.

Penelitian pada tahun 2018 menunjukkan lonjakan letusan kimberlite saat superbenua Nuna pecah sekitar 1,2 miliar tahun lalu. Denyut lainnya terjadi saat Rodinia pecah (600-500 juta tahun lalu) dan saat Pangaea pecah (250-50 juta tahun lalu). Olierook menyatakan bahwa pemecahan benua sangat penting dalam proses naiknya berlian dari kedalaman bumi.

Hubungan antara Pemecahan Benua dan Kemunculan Berlian

Olierook dan timnya menganalisis usia berlian merah muda dari Australia Barat dan menemukan bahwa mereka muncul ke permukaan sekitar 1,3 miliar tahun lalu, saat Nuna pecah. Penemuan ini menghubungkan berlian dengan peregangan kerak benua. Kekuatan ekstensional inilah yang memungkinkan magma naik ke atas.

Studi pada Agustus 2023 menggunakan pemodelan komputer untuk mengetahui bagaimana kimberlite dapat menembus tebalnya benua. Hasilnya menunjukkan bahwa proses keretakan kerak benua adalah kuncinya. Peregangan menciptakan puncak dan lembah di permukaan dan dasar benua. Di bagian dasarnya, tepi bergerigi ini memungkinkan material mantel hangat naik, mendingin, dan turun, menciptakan pusaran yang mencampur bahan-bahan dari dasar benua, menghasilkan kimberlite yang berbusa dan mengapung.

Pusaran ini mengganggu kestabilan wilayah tetangga di kawah, menciptakan dinamika yang sama semakin dekat ke bagian dalam benua. Thomas Gernon, ahli geologi di University of Southampton, menjelaskan bahwa pola letusan kimberlite dimulai di dekat zona keretakan dan berlanjut ke area kerak yang stabil. Pergerakan lambat ini menjelaskan mengapa denyut kimberlite tidak mencapai puncaknya sampai setelah terjadinya perpecahan besar.

Tappe dan timnya menemukan bahwa pencairan ini mungkin sangat menonjol selama pecahnya Pangaea, karena mantel yang perlahan-lahan mendingin mencapai suhu yang tepat sekitar 250 juta tahun yang lalu. Ini mungkin salah satu alasan mengapa sebagian besar tambang berlian kimberlite berasal dari pecahnya Pangea.

Kisah dalam Berlian

Berlian yang dibawa dalam kimberlite memiliki sejarah pembentukannya sendiri yang tidak bersamaan dengan pembentukan magma kimberlite. Maya Kopylova, profesor eksplorasi berlian di University of British Columbia, menyatakan bahwa hanya pada kimberlite kita dapat melihat sampel yang berasal dari jarak 400 kilometer, bahkan hingga 2.000 kilometer.

Studi Timmerman pada Oktober 2023 mempelajari berlian dari Brasil dan Guinea yang terbentuk dengan kedalaman antara 300 hingga 700 km. Dengan menentukan tanggal inklusi cairan di dalam berlian, diperkirakan berlian tersebut terbentuk sekitar 650 juta tahun yang lalu, ketika superbenua Gondwana terbentuk. Timmerman menambahkan bahwa berlian dalam dapat memberikan informasi tentang proses subduksi, konveksi mantel, interaksi batuan cair, dan proses lain yang terjadi di bawah kerak Bumi selama siklus superbenua.

Masih banyak misteri yang belum terpecahkan, termasuk bagaimana lempeng subduksi mengubah dasar superbenua dan apakah hal tersebut memengaruhi berapa lama sebuah superbenua bertahan sebelum pecah. Olierook meyakini bahwa masih banyak hal yang bisa ditemukan dengan melihat kembali ke masa lalu, dari pecahnya benua super baru-baru ini ke masa-masa sebelumnya.