地球上开采过的最大的钻石不仅仅是因其巨大的尺寸和光泽而与众不同,它们的起源故事也独一无二。它们诞生于金属,形成于地球深处液态铁和气体的斑块。
这是周四发表在《科学》杂志上的一项研究得出的结论,该研究由美国宝石学会的Evan Smith撰写。
史密斯说:“大多数钻石形成于地表下150到200公里(93到124英里)之间。它们形成于大陆最厚的部分,即刚性大陆构造板块的底部。”“我们开采的98%的钻石都来自这个地方。”
但是,少数钻石,包括著名的库里南钻石——有史以来最大的宝石级钻石,重达3000多克拉——因为太大而且太特殊,无法与其它闪耀的宝石在同一地方形成。
史密斯说:“像[库里南]这样的钻石具有与其它类型钻石不太相同的特征。多年来,地质学家一直在思考它们是否以略微不同的方式形成,或者是否来自地幔的不同区域。这是一个长期存在且非常难以解决的问题。”
研究这些极其珍贵的宝石几乎是不可能的。要求为科学实验取样皇冠上的宝石?这肯定行不通。
因此,史密斯试图在这些钻石被切割并变成无价的传家宝之前,系统地寻找相同类型和质量的钻石。他寻找带有内含物的宝石,也就是在钻石生长过程中被困在里面的物质。史密斯说:“这些为我们提供了关于钻石如何形成、来自何处以及在那种环境中还发生了什么的信息。”
通过研究一些较大钻石的内含物,并对珠宝制作过程中丢弃的小块残留物中的内含物进行化学测试,史密斯得以拼凑出这些特定钻石的形成过程。
史密斯说:“事实证明,这些大钻石——比如库里南——有点出人意料。它们并非来自刚性构造板块,而是来自更深处,来自对流地幔。”
这意味着它们来自地球内部约360-750公里(约224-466英里)处。
史密斯不仅弄清楚了这些大宝石的来源,还弄清楚了它们的形成方式——在高压高温的环境中,环境中散布着铁和镍的微粒。史密斯说:“这是基于理论和实验预测过的事情。人们已经考虑了至少20年,但我们从未获得过证实。”
史密斯说:“这些钻石之所以特别,是因为它们告诉我们,深处的环境确实可以含有金属。”
钻石在液态金属的伴生作用下生长,液态金属非常善于溶解碳。当金属中的碳饱和度过高时,一部分碳会析出并结晶,随着时间的推移,逐渐形成我们今天看到的这些大钻石。
溶解在液态金属中的碳的来源仍然是个疑问。但史密斯表示,一种可能性是,碳最初来自地壳,在大陆边缘地带被拉入深层地幔,那里一个构造板块与另一个板块碰撞,最终进入地幔,在那里被液态金属溶解——并在高温高压下转化为世界上一些最珍贵的钻石。
大钻石和“普通”钻石一样,都沿着相同的路线到达地表:来自地球深处的巨大火山喷发偶尔会产生富含钻石的矿藏,称为金伯利岩,而大多数钻石今天就是在这里被发现的。
史密斯计划继续寻找更多的内含物,并收集更多关于地球内部运作的线索。不幸的是,一些信息已经永远丢失了。当像库里南这样一些最著名的大钻石被切割成它们现在的光彩时,那些含有最宝贵科学信息的金属碎片被当作瑕疵被丢弃,永不见天日。
史密斯希望将来,那些切割下来的碎片也能像珍贵的科学标本一样受到重视。