對第一批被證實來自地球表面深處的大型鑽石進行的分析進行了最初的預測,即史密森尼學會著名的「霍普鑽石(Hope Diamond)」可能是「超深」鑽石,其來源於地球的深度是大多數鑽石的三倍以上。
它還表明,在一項新的發現,「皇冠寶石」庫里南鑽石(Cullinan Diamond)也可能是一個超深的鑽石。
美國寶石研究所(GIA)的埃文·史密斯博士在戈德施密特地球化學會議上介紹了這項研究成果,他證實:「我們檢測了第一個被證實來自地球下地幔的大型寶石鑽石,它比大多數其他鑽石深好幾倍。
這一結果支援了先前基於較小鑽石的預測,表明與那些研究對像性質相似的鑽石,包括庫里南鑽石和霍普鑽石,都是超深鑽石。」
鑽石是在地幔高壓下形成的,地幔是地殼表層和中央地核之間的中間層。
雖然大多數鑽石形成於大陸構造板塊的底部,但在150-200公里的深處,一些稀有鑽石形成於更深的地幔。
這些「超深」鑽石來自堅硬而穩定的大陸板塊之下,在那裡地幔正在緩慢移動或對流。
「霍普鑽石」被歸類為IIb型鑽石,它含有硼元素,能使鑽石呈現藍色。
到目前為止,關於「IIb」型鑽石是形成於淺環境還是深環境的問題一直存在不確定性。
特別是,不確定性圍繞著大的IIb型鑽石的起源,大於3克拉(大約一顆豌豆大小)。
直到最近幾年,科學家們才開始瞭解這些耀眼的藍色晶體是在地球的什麼地方形成的。
在IIb型鑽石中,當非常低濃度的硼原子替代了鑽石的碳原子,只要幾個ppb(碳原子裡十億分之一的硼原子)一丁點的數量,即足以使鑽石產生藍灰色、灰藍色至藍色調。
富含硼的IIb型鑽石,如霍普鑽石,非常罕見;少於千分之一的鑽石被歸類為IIb型。
現在,在紐約GIA實驗室工作的 埃文·史密斯博士(Evan M. Smith) 和 Wuyi Wang(王五一)博士 在一顆大的IIb型鑽石中發現了bridgmanite(布氏岩)的殘骸。
「找到這些難以捉摸的礦物bridgmanite(布氏岩)的殘留物意義重大。
它在地球深處非常常見,在下地幔的極端壓力條件下,深度低於660公里,甚至比大多數超深鑽石還要深。
在上地幔或地表不存在bridgmanite(布氏岩)。
當鑽石到達表面時,我們實際上看到的不是bridgmanite(布氏岩),而是隨著壓力降低而分解時留下的礦物。
發現這些被困在鑽石中的礦物意味著鑽石本身一定是在地球內部非常深的bridgmanite(布氏岩)存在的深度結晶。」
史密斯檢查了一顆在南非礦場發現的20克拉大的IIb型藍鉆。
通過將鐳射對準困在鑽石內部的微小內含物,他們發現光的散射方式(使用拉曼光譜儀)是bridgmanite(布氏岩)擊穿產物的特徵。
他說:「我們還檢查了萊索托萊特森礦的一顆124克拉的大鑽石。這顆鑽石大約核桃大小,非常純凈,其晶體結構中不含氮,被稱為「CLIPPIR」鑽石。這顆鑽石與著名的庫里南鑽石屬於同一級別,庫里南鑽石現在是英國皇冠上的核心鑽石。這顆大鑽石顯示出了同樣的bridgmanite(布氏岩)破碎產物的特徵,這意味著它也曾經形成過一顆超深的鑽石。這顆鑽石的特別之處在於,它是第一個我們可以確定的下地幔來源的「CLIPPIR」鑽石,即660公里以下。此前,我們已經知道「CLIPPIR」鑽石的深度超深,並推測它們的起源深度可能在360到750公里之間,但我們並沒有在視窗的更深處看到任何確定的鑽石。
這給了我們一個更好的主意,確切地「CLIPPIR」鑽石,如皇冠寶石鑽石,來自哪裡。我們在這裡瞭解到,在「CLIPPIR」鑽石的誕生地有一些重疊,比如庫里南,和IIb型鑽石,比如霍普鑽石。這是首次發現這種物質。」
「發現地幔深部的起源意味著這些鑽石中的物質經歷了一段非凡的旅程。我們認為,賦予霍普鑽石特有藍色的硼元素來自海底。從那裡,板塊構造運動將它拖到幾百公里以下的地幔中,在那裡它可以被合併成鑽石。這表明有一條巨大的循環路線,將地球表面的元素帶入地球,然後偶爾將美麗的鑽石返回到地球表面,就像火山爆發的乘客一樣。」
史密森尼國家自然歷史博物館負責寶石和礦物的館長 傑夫·波斯特 博士(Dr. Jeff Post)評論說:「這一令人著迷的工作證實了霍普鑽石是非凡而特別的,是地球上最稀有的物體之一。」
德國波鴻魯爾大學的 克里斯托弗·拜爾 博士(Dr. Christopher Beyer)評論說:「在大型寶石級鑽石中發現的布里格曼石分解產物的殘留物表明,鑽石中的內含物是膠囊,它們來自我們無法到達的地球深處。」
此外,IIb型鑽石中硼的獨特特徵支援了整個地幔對流與俯衝板下降到地球下地幔的理論。
鑽石從流體中結晶,所以現在需要進一步的研究來追蹤流體成分和促進這些稀有大鑽石生長的條件。」
文章來源 Both the famous Hope diamond and British Crown Jewel diamonds, may be “super-deep”
Bridgmanite(布氏岩)——地球上含量最豐富的礦物
數十年來,科學家一直知道這種礦物的存在,但直到過去的幾年中才得到近距離觀測的機會。
這種礦物往往存在於地球的深部——地幔的巨厚岩層中。
儘管科學家們已在實驗室條件中成功合成這種礦物,但迄今為止,在地表和近地表尚未發現這種礦物的天然樣品。
令人驚異的是,科學家卻是透過135年前撞擊地球的一顆隕石開啟了對這種礦物的辨識與研究。
註 Hope Diamond 很多地方翻譯成 “希望鑽石”,經查證 Hope 為 霍普家族其命名依照家族“Hope”霍普命名非直接翻譯”希望“
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