《自然》披露世界上最昂贵的钻石形成于地幔最深处

▲一种含硼的蓝色钻石，其中含有一种被称为低铁方镁石的矿物杂质，该研究项目对其进行了检验。图中这颗宝石重0.03克拉。

根据《自然》（Nature）杂志8月1日刊发的一篇封面研究论文称，美国卡内基科学研究所（Carnegie Institution for Science）的科学家们经研究发现，美国国家自然历史博物馆中举世闻名的“希望蓝钻”（Hope Diamond）其实是一种在比其他大多数钻石形成的位置深四倍的地幔中形成的蓝色钻石。

该论文的第一作者、美国宝石学研究所的埃文·史密斯（Evan Smith）解释道：“这些‘IIb型钻石’极其昂贵,研究人员很难获得它们并进行科学研究。非常罕见的是，我们发现一块包含着夹杂物的蓝色钻石，这些困在钻石中的杂质其实是微小矿物晶体。”这些夹杂物来源于钻石在岩石内结晶形成过程中遗留下来的矿物质残余，它可以让科学家获知这块钻石是在什么条件下形成的。

IIb型钻石的蓝色其实源于其中所含的硼元素，而硼元素主要存在于地球表面。但是，在过去两年多的时间里，科学家对46颗蓝钻中的矿物颗粒进行了分析，结果表明它们发生结晶的岩石只存在于下地幔的极端高压和温度条件下。该研究小组的成员有卡内基科学研究所的史蒂芬·席瑞（Steven Shirey）、艾玛·布洛克（Emma Bullock）和Jianhua Wang，他们确定蓝钻的形成深度至少与上地幔和下地幔之间的过渡区一样，即在地表以下410公里到660公里的位置之间，其中明显的证据表明还有一些样本来自于660公里以下的更深处，换句话说，它们形成于下地幔。相比之下，其他大多数钻石的形成深度仅仅在150公里到200公里之间。

由此科学家们不禁质疑，如果硼是一种主要存在于浅层地壳中的元素，那么它是如何到达那么深的位置的呢？根据该研究小组提出的假设，它来自海底，当一个大陆板块滑到另一个板块之下时，海底地表也随着下滑嵌入了地幔，这个过程在地质学上被称为俯冲、隐没或潜没（subduction），而形成钻石的硼元素就是被这一地质运动带入了深层地幔。这项新研究提出，地球表面的硼元素被吸收进了蛇纹石等富含水的矿物质中，而蛇纹石也是通过海水和海洋板块岩石之间发生的地质化学反应而结晶形成的——岩石和水之间的这种反应过程被称为蛇纹石化，它可以一直延伸到海底地壳深处，甚至进入到海洋板块的地幔部分。

该小组的研究发现揭示了含水矿物下沉进入地幔的深度远比之前科学界认为的要深得多，这表明有可能存在一个深度超深的水文循环系统。席瑞介绍道:“以前大多数对于采集位置超深的钻石的研究都是以低质量钻石为对象而进行的。但在2016年，我们发现了世界上最大、最为昂贵的无色钻石矿，它是由地幔深处的金属液体形成的，并且新发现还表明，蓝色钻石也形成于超深的位置，因此我们现在得以推断知晓，世界上最优质的宝石级钻石最初来自地球的最深处。”

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编译：Jonathan 审稿：阿淼 责编：张梦

期刊来源：《自然》

期刊编号：0028-0836

原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180801131610.htm

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