Di masa senja Zaman Kapur, 86 juta tahun yang lalu, retakan vulkanik di tempat yang sekarang disebut Afrika Selatan bergemuruh. Di bawah permukaan, magma dari jarak ratusan km melesat ke atas, melumat batu serta mineral dan membawanya ke permukaan dalam longsoran salju terbalik.
Dikutip dari Live Science, pada 1869, penemuan batu besar dan berkilau yang dilakukan seorang penggembala di tepi sungai di dekatnya membuat lanskap sederhana ini menjadi terkenal.
Batu tersebut merupakan berlian raksasa yang kemudian dikenal sebagai Bintang Afrika, dan bukit-bukit putih menyembunyikan Tambang Kimberley yang di kemudian hari menjadi pusat perburuan berlian di Afrika Selatan, dan mungkin merupakan lubang terbesar di Bumi yang pernah digali dengan tangan manusia.
Berkat Tambang Kimberley, yang juga sering disebut The Big Hole, formasi tempat ditemukannya berlian sekarang dikenal sebagai kimberlite. Formasi ini tersebar di seluruh dunia, dari Ukraina hingga Siberia hingga Australia Barat, namun jumlahnya relatif kecil dan langka.
Lokasi-lokasi ini istimewa, karena magma mereka berasal dari lubuk Bumi yang paling dalam, dari bawah dasar benua di perbatasan mantel konveksi yang panas. Beberapa mungkin berasal dari area transisi antara mantel atas dan bawah.
Dengan demikian, magma ini memasuki batuan yang sangat dalam dan sangat kuno, dan berinteraksi dengan proses lain yang hanya terjadi di kedalaman Bumi, yaitu pembentukan berlian.
Para peneliti telah lama mengetahui bahwa ketika lempeng tektonik bergesekan satu sama lain, mereka menyeret karbon dari permukaan ke kedalaman di mana karbon dapat mengkristal menjadi berlian.
Kini, mereka mulai menyadari bahwa apa yang turun pasti (terkadang) muncul kembali, dan kemunculan kembali karbon ini, yang kini terkompresi menjadi permata yang berkilauan, juga terkait dengan pergerakan lempeng tektonik. Secara khusus, berlian tampaknya meletus ketika superbenua pecah.
“Meskipun prosesnya berbeda, berlian dan kimberlite secara bersama-sama dapat memberi tahu kita tentang siklus hidup zaman superbenua,” kata Suzette Timmerman, ahli geologi di University of Bern di Swiss yang mempelajari berlian.
Selanjutnya: Ketika Air Mancur Berlian Menyembur dari dalam Bumi
Tidak ada yang pernah melihat letusan kimberlite secara langsung. Letusan yang terjadi sangat sedikit dalam 50 juta tahun terakhir, dan kemungkinan letusan terbaru terjadi di Perbukitan Igwisi di Tanzania, terjadi lebih dari 10 ribu tahun yang lalu.
Tidak hanya itu, bahan utama dalam kimberlite, mineral olivin, cepat terkikis di permukaan, kata Hugo Olierook, peneliti di Curtin University di Australia.
Hal ini membuat mempelajari kimberlite menjadi tantangan. Para ilmuwan dibuat bingung mengenai sifat kimia dari sumber asli batuan yang mencair di dalam mantel, serta tentang bagaimana kimberlit berhasil menembus inti stabil yang oleh para ahli geosains disebut sebagai ‘kraton’, bagian dalam benua yang tebal.
“Sejumlah penelitian terbaru memberikan penjelasan baru mengapa hal ini terjadi. Petunjuk pertama adalah waktu. Telah lama diketahui bahwa aktivitas kimberlite tampaknya berhubungan dengan perkiraan waktu pecahnya benua super,” kata Kelly Russell, ahli vulkanologi di University of British Columbia di Kanada.
Sebuah studi pada tahun 2018 yang dipimpin Sebastian Tappe, seorang ahli geosains di The Arctic University of Norwegia, mengamati secara global mengenai kebetulan waktu ini dan menemukan bahwa ada lonjakan letusan kimberlite di sekitar pecahnya superbenua Nuna sekitar 1,2 miliar tahun yang lalu, kemudian hingga 1 miliar tahun yang lalu.
Menurut penelitian tahun 2018, denyut lainnya terjadi antara 600 juta hingga 500 juta tahun yang lalu, bertepatan dengan pecahnya superbenua Rodinia, diikuti oleh denyut yang lebih kecil antara 400 juta hingga 350 juta tahun yang lalu.
Namun periode paling produktif, terhitung 62,5% dari seluruh kimberlite yang diketahui, terjadi antara 250 juta hingga 50 juta tahun yang lalu. Kisaran tersebut terjadi bertepatan dengan pecahnya superbenua Pangaea. Bagi beberapa peneliti, hal ini menunjukkan bahwa siklus superbenua sangat penting dalam letusan kimberlite.
“Pecahnya benua-benua ini merupakan hal mendasar untuk mendapatkan berlian ini. Mereka naik dari kedalaman ini,” kata Olierook.
Olierook dan timnya baru-baru ini menganalisis usia berlian merah muda yang tidak biasa dari sebuah formasi di Australia barat dan menemukan bahwa mereka kemungkinan muncul ke permukaan sekitar 1,3 miliar tahun yang lalu, dalam rentang waktu pecahnya Nuna. Penemuan baru ini menghubungkan berlian dengan peregangan kerak benua.
“Kekuatan ekstensional itulah yang memungkinkan kantong-kantong kecil magma yang berada di kedalaman Bumi naik ke atas,” katanya
Sebuah studi pada Agustus 2023 menggunakan pemodelan komputer untuk mengetahui bagaimana kimberlit dapat menembus tebalnya benua. Para peneliti menemukan bahwa proses keretakan, di mana kerak benua terpecah, adalah kuncinya.
Peregangan tersebut menciptakan puncak dan lembah baik di permukaan maupun di dasar benua. Di bagian dasarnya, tepi bergerigi ini memungkinkan material mantel hangat naik, lalu mendingin dan turun, sehingga menciptakan pusaran.
Pusaran-pusaran ini mencampur bahan-bahan dari dasar benua, menghasilkan kimberlit yang berbusa dan mengapung, yang kemudian dapat melonjak ke permukaan, membawa berlian apa pun yang mungkin mereka temui saat naik ke atas.
Proses ini dimulai tepat ketika benua sedang terpecah, namun pemodelan menunjukkan bahwa wilayah formasi pusaran air yang bergerigi ini mengganggu kestabilan wilayah tetangga di kawah, sehingga menciptakan dinamika yang sama semakin dekat ke bagian dalam benua.
“Hasilnya adalah pola letusan kimberlite yang dimulai di dekat zona keretakan tetapi secara bertahap berlanjut ke area kerak yang stabil. Pergerakan lambat ini menjelaskan mengapa denyut kimberlite tidak mencapai puncaknya sampai setelah terjadinya perpecahan besar,” kata Thomas Gernon, ahli geologi di University of Southampton, Inggris yang memimpin penelitian.
Kimberlite mungkin cukup umum ditemukan di dasar benua, kata Tappe, yang studinya pada tahun 2018 tentang kimberlite dan pecahnya superbenya menghasilkan kesimpulan yang sama dengan penelitian Gernon.
Tappe dan timnya menemukan bahwa pencairan ini mungkin sangat menonjol selama pecahnya Pangaea, karena mantel yang perlahan-lahan mendingin sejak Bumi membeku, mencapai suhu yang tepat sekitar 250 juta tahun yang lalu sehingga jenis kimberlite yang meleleh mendominasi.
Sebelum periode tersebut, batuan di wilayah tersebut mungkin terlalu panas untuk menghasilkan kombinasi bahan lelehan dan bahan mudah menguap yang membuat kimberlit sangat mudah meletus. Ini mungkin salah satu alasan mengapa sebagian besar tambang berlian kimberlite berasal dari pecahnya Pangea.
Berlian yang dibawa dalam kimberlite adalah cerita yang berbeda. Mereka memiliki sejarah pembentukannya sendiri yang tidak bersamaan dengan pembentukan magma kimberlite itu sendiri.
“Hanya pada kimberlit kita dapat melihat sampel yang berasal dari jarak 400 kilometer, bahkan hingga 2.000 kilometer. Tidak ada magma lain di Bumi yang melakukan hal itu,” kata Maya Kopylova, profesor eksplorasi berlian di University of British Columbia.
Meskipun letusan berlian dapat menelusuri kisah pecahnya benua super, pembentukannya juga dapat memberikan petunjuk tentang bagaimana benua-benua bersatu
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada Oktober 2023 di jurnal Nature, Timmerman mempelajari berlian dari Brasil dan Guinea yang terbentuk dengan kedalaman antara 300 hingga 700 km.
Dengan menentukan tanggal inklusi cairan di dalam berlian, Timmerman dan rekan-rekannya memperkirakan berlian tersebut terbentuk sekitar 650 juta tahun yang lalu, ketika superbenua Gondwana terbentuk.
“Berlian dalam dapat memberi tahu kita lebih banyak tentang proses subduksi, konveksi mantel, interaksi batuan cair, dan proses lain yang terjadi di bawah kerak Bumi selama siklus superbenua,” kata Timmerman.
Masih banyak pertanyaan lain yang harus dijawab, tambahnya. Misalnya, para ilmuwan masih belum mengetahui bagaimana lempeng subduksi mengubah dasar superbenuanya dan apakah hal tersebut memengaruhi berapa lama sebuah superbenua bertahan sebelum pecah.
“Melihat kembali ke masa lalu dari pecahnya benua super baru-baru ini ke masa-masa sebelumnya, saya sangat curiga masih banyak hal yang bisa ditemukan,” kata Olierook.
