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科普:鉆石到底是如何形成的?

2019/6/19 9:07:01 來(lái)源:新浪科技 作者:葉傾城 責(zé)編:孤城

北京時(shí)間6月19日消息,據(jù)美國(guó)生活科學(xué)網(wǎng)站報(bào)道,人們經(jīng)常說(shuō):“鉆石是永恒的!”,因此它成為永恒愛(ài)情的象征。之所以這樣認(rèn)為或許是因?yàn)殂@石是具有10億多年歷史的突變體巖石,它們?cè)诘厍蛏顚拥蒯=?jīng)受了多次擠壓壓力和灼熱溫度的考驗(yàn),但事實(shí)上鉆石并不是人們所想象的那樣神奇。

不管怎樣,一大塊碳需要很長(zhǎng)時(shí)間才能結(jié)晶形成一顆閃閃發(fā)光的鉆石,事實(shí)上鉆石形成時(shí)間太長(zhǎng)了,以至于科學(xué)家對(duì)其如何形成的并不確定。一種流行理論認(rèn)為,當(dāng)海床板塊層(海洋板塊的一部分)在大陸板塊之下研磨,期間會(huì)形成鉆石

在這一過(guò)程中,大洋板塊和海底所有礦物質(zhì)都深入地幔之下幾百公里深處,在比地球表面溫度高數(shù)千倍的高溫和高壓條件下緩慢結(jié)晶。最終這些晶體與叫做“金伯利巖”的火山巖漿結(jié)合在一起,以鉆石的形式出現(xiàn)在地球表面。

支持這一理論的證據(jù)還可以在海洋礦物中發(fā)現(xiàn),正是這些礦物形成了著名的藍(lán)鉆,例如:具有神秘藍(lán)色的——“希望之鉆”。藍(lán)鉆是地球上開(kāi)采最深、最稀有、價(jià)格最貴的鉆石之一,因此很難進(jìn)行研究分析。最新的研究報(bào)告為鉆石的海洋起源提供了新的證據(jù),在這項(xiàng)研究中,研究人員觀察了一種更為常見(jiàn)的巖石結(jié)構(gòu)——纖維狀鉆石,其內(nèi)部有含鹽沉積物。

與大多數(shù)用于婚禮鉆石不同的是,纖維狀鉆石布滿少量鹽、鉀和其他物質(zhì),對(duì)于珠寶商而言,它們的商業(yè)價(jià)值不高,但是對(duì)于那些揭曉其地下起源的科學(xué)家來(lái)說(shuō),這是一種非常有研究?jī)r(jià)值的鉆石。

研究報(bào)告第一作者、澳大利亞麥考瑞大學(xué)邁克爾·福特斯(Michael Forster)在一份申明中稱,有一種理論認(rèn)為,保存在鉆石內(nèi)部的鹽分來(lái)自海水,但無(wú)法進(jìn)行測(cè)試。

因此,福特斯和同事并未跟蹤分析鉆石的遠(yuǎn)古起源,而是試圖在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),重建海底礦物下沉到地幔時(shí)發(fā)生的超高熱、超高壓反應(yīng)。研究人員將海洋沉積物樣本放在一個(gè)裝有橄欖巖礦物的容器之中,橄欖巖是一種火山巖,廣泛存在于人們認(rèn)為鉆石形成的地球深處。然后,他們將混合物暴露在模擬地幔的超高溫、超高壓環(huán)境中。

研究人員發(fā)現(xiàn),當(dāng)混合物承受4-6吉帕壓力(平均海平面大氣壓40000-60000倍),溫度達(dá)到800-1100攝氏度時(shí),橄欖巖將形成具有纖維鉆石類似屬性的鹽晶體。換句話講,當(dāng)遠(yuǎn)古海床滑入地幔深處“坩堝”中,碰撞作用將為鉆石形成創(chuàng)造完美的條件,用純碳制成、不含任何沉淀物的鉆石也可以使用該方法制造。

福特斯說(shuō):“我們知道,在鉆石形成的過(guò)程中其周圍必然存在某些含鹽液體,現(xiàn)在我們已證實(shí),海洋沉積物符合該條件。該實(shí)驗(yàn)還制造出對(duì)金伯利巖形成至關(guān)重要的礦物質(zhì),在火山爆發(fā)期間,鉆石通常會(huì)附著在金伯利巖表面?!?/p>

因此,鉆石可能見(jiàn)證了地球遠(yuǎn)古海洋的歷史,它是在地球極端環(huán)境下形成的。近期《自然》雜志發(fā)表研究報(bào)告稱,鉆石中含有微量發(fā)光礦物質(zhì),很可能源自46億年前一次中子星碰撞事件的,當(dāng)時(shí)太陽(yáng)系下了一次“珠寶雨”。

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