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地球内部的液态铁和气体滋养出巨大钻石

游客 2016-12-23 10:13:54    201101 次浏览

地球上开采出的巨钻之所以让人痴迷,不仅是因为它们的体积大,净度和色泽更纯,还因为它们蕴含着独特的起源故事。这些钻石是由金属构成的,在地球内部的液态铁和气体的滋养下逐渐成型、壮大。这是美国宝石学院的专家埃文·史密斯(Evan Smith)得出的结论。他说:“大多数钻石是在地表以下150到200公里之间的地层中形成的。它们诞生在地球大陆上最厚的部分,这部分也是坚硬大陆构造板块的基础。我们开采出的98%的钻石源自这样的地方。”

地球内部的液态铁和气体滋养出巨大钻石

但是少数钻石体积更大,与其他在同样地方诞生的钻石明显不同,包括库利南巨钻,它是迄今被发现的体积最大的宝石级巨钻,重量超过3000克拉。史密斯说:“像库利南这样的巨钻与其他钻石有些不同。多年来,地质学家们都想知道,是否它们形成的方式稍显不同,亦或是它们来自地幔的不同部分。这是个悬而未决的问题,真的很难找到答案。”

研究这些价值惊人的钻石几乎是不可能的,你难道能要求切割这样的钻石进行科学实验?为此,史密斯尝试系统性地寻找与巨钻种类和质量相当,且还未切割打磨的原始钻石。他主要寻找内含杂质的钻石,即在钻石形成过程中被困在里面的材料。史密斯说:“这些杂质可为我们提供有用的线索,包括钻石如何形成、来自哪里,以及它们形成的环境等。”

地球内部的液态铁和气体滋养出巨大钻石
通过研究某些巨钻中的杂质,以及对钻石切割打磨过程中边角废料中的杂质进行化学检测,史密斯逐渐拼接出这些独特钻石形成的方式。史密斯说:“类似库利南这样的巨钻的确与众不同,它们并非来自坚硬的大陆构造板块,而是来自地下更深处,即对流的地幔层。”这意味着,库利南等巨钻形成于地下360到750公里处。

史密斯的研究不仅发现了这些巨钻的形成之处,还找到了它们形成的方式,即在高温高压环境下,吸入了某些铁和镍等。史密斯说:“基于理论和实验,人们已经得出这样的猜测至少20年时间,但从来没有得到科学证实。这些巨钻之所以显得特别,是因为它们可以告诉我们,地下深层环境中的确存在金属。”

这些钻石与液态金属相结合,这是溶解碳的非常好的方式。当金属中的碳过于饱和时,部分碳开始沉淀、结晶,随着时间的推移,最终形成了我们今天看到的巨钻。尽管溶解在液态金属中的碳的来源依然没搞清楚,但史密斯解释称,一种可能是这些碳最初来自地壳。它们沉入大陆边缘的地幔中,那里的构造板块发生碰撞时,碳随之进入地幔后,溶解在液态金属中,在高温和高压环境中逐渐变成世界上价值最高的钻石。

地球内部的液态铁和气体滋养出巨大钻石
巨钻与普通钻石来到地面的方式基本相同:即地下深层超级火山喷发,偶尔产生富含钻石成分的金伯利岩,今天发现的大多数钻石都是在金伯利岩中找到的。史密斯计划继续寻找更多杂质,并收集更多地球内部环境的线索。不幸的是,有些信息可能已经永久性丢失,因为许多最有名的巨钻已经被切割,其含有重要科学信息的金属碎片因为有瑕疵而被抛弃,我们可能永远无法再找到它们。史密斯希望将来,这些切割废料能够成为珍贵的科学标本。

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