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全球最大的鑽石 揭開了地球內部的祕密

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【新三才編譯首發】(文/千山) 有些人看到一顆大鑽石時,想的是:我要擁有它。但是地質學家埃文•史密斯(Evan Smith)看到一顆巨鑽時,想的是:我要好好研究它。

史密斯說他看過的鑽石有價值數百萬美元,但是對於巨鑽的價格標籤毫不動心,卻會為它是來自地球極深處而驚嘆不已。

史密斯是紐約市「美國寶石協會」(Gemological Institute of America)的研究員,他一直在研究稀有類型的鑽石,外型特別巨大,而且特別純淨、特別昂貴的鑽石。

這些稀有的巨鑽(包含英格蘭皇冠上的一顆3,106克拉的「非洲之星」Cullinan鑽石,如上圖),一直被認為是比大多數其他鑽石形成的條件要嚴酷許多。

在本週出版的《科學》(Science)雜誌中,史密斯證實了上述的說法,並首度提供出地球深層地幔受到金屬影響的物理證據。

史密斯表示,我們通常認為地層只有岩石的材料,但是這些巨鑽告訴我們,那裏不只有岩石而已。

「科學家們對於地球深處的知識是很有限的。」

史密斯說,「我們可以鑽孔,但只限於幾英里。根據那裡獲得的岩石碎片做研究,但是這樣子就會出問題。

大多數鑽石是來自地表下方90到120英里的深處。它們今天能夠到我們手上的唯一原因是,它們在數百萬年前到達地殼薄層,被強烈的火山爆發所帶出。

但是,Cullinan巨鑽則來自地表下方約 224到446英里深處。

史密斯說,鑽石本身並不能顯示出它們的起源地。為了了解地球深處的化學環境,他不得不找尋在鑽石形成時嵌入其內部的非鑽石材料,科學家稱之為「夾雜物」(inclusions)。

 

大多數鑽石愛好者認為夾雜物是缺點,但 是史密斯卻認為它才是寶石中最有價值的部分。

史密斯說,研究鑽石的夾雜物可以知道它是從哪裡來、它是如何形成的。

但是,要在類似Cullinan般的鑽石中找到夾雜物並不容易。

第一個障礙是,大多數科學家很難接觸到這種尺寸的鑽石。因為這些巨鑽既罕見又值錢,通常流落在皇族或富翁中,而不是在那些想要研究地球內部的地質學家。

但是,史密斯利用和「美國寶石協會」合作,克服了這個障礙。美國寶石協會是一個非營利組織,致力於藉由鑽石分級,來維護公眾對寶石和珠寶的信任。

史密斯說,這裡是看到稀有鑽石的絕佳環境,因為它們會拿到這裡來分級。研究者利用作業流程中的幾個小時,用顯微鏡好好地進行觀察。

另一個挑戰是,這類的鑽石通常沒有什麼夾雜物,也就是說,研究者必須查看大量的鑽石,來找到有用的化學信息。

通過長期的耐心和毅力,史密斯現在已經能夠分析出這些稀有鑽石中的53種夾雜物。

史密斯的工作也表明,這些巨鑽是由鐵,鎳,碳和硫以及微量的其他液體所形成。

其中還有的材料中只會在極高的壓力下才可能產生,所以史密斯得出結論:這些鑽石是在地球地幔中級深處形成的。

換句話說,地幔深處中有金屬;這些巨鑽提供了地球深度有含鐵的物理證據。

「這是基於理論和實驗預測的東西,但現在我們有了地球上這種深的金屬鐵的物理證據。」史密斯說。

但史密斯的研究還沒有結束。在未來,他還想確認在巨鑽形成的金屬液體中有什麼元素,是否可以根據鑽石中的碳或硫的化學指紋知道它是從哪裡來。

作者︰Deborah Netburn
出處︰LAtimes 網站
責任編輯︰汪水

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