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鉆石可謂愛情的代言人，也是人類追求美好生活的一種象征。受人青睞的鉆石往往型號大、品質(zhì)純，其價格也隨之水漲船高。然而最貴重的那些鉆石是如何形成的，出自地球的何處？來自美國寶石學院 (Gemological Institute of America) 的研究人員提出了最新結(jié)論：最大最值錢的鉆石形成于距地表數(shù)百公里深處的液態(tài)金屬池。相關(guān)論文已于12月16日發(fā)表在《Science》。
美國寶石學院的地質(zhì)學家Evan Smith介紹：“在地球上所有的寶石中，最具價值的，最珍貴的那些也正好也是最具科學價值的?！?/p>
我們知道，鉆石來自地球深處，具有炎熱和密集巖石的地幔區(qū)域，這介于地核與地殼之間。當火山噴發(fā)時，它們會被帶到地表，我們才得以獲取。
不過，那些超凡的體積大品質(zhì)純的鉆石，和其他普通鉆石有著本質(zhì)的區(qū)別，故事并沒有那么簡單。高級鉆石不僅是一般鉆石的升級版，它們在結(jié)構(gòu)和化學層面都有著不同。
舉例來說，被譽為“非洲之星”的卡利南鉆石，在被切割之前，其重量高達621.35克 (合3106克拉)，長度達9.8厘米，同時還擁有著難以置信的純凈品質(zhì)。
美國寶石學院研究開發(fā)部總監(jiān)王五一說：“世界上那些最為貴重的鉆石，像卡利南或者萊索托諾言 (Lesotho Promise) ，都展現(xiàn)出一些獨特的物理屬性，以至可以和普通鉆石區(qū)分開來。但是，這些鉆石究竟是如何形成的，以及它們攜帶了關(guān)于地球的何種信息，至今一直是個謎?！?/p>
為了研究這些問題，研究團隊獲取了一些二型鉆石 (Type II) ——這是地球上最為珍貴稀少的鉆石。二型鉆石幾乎完全由碳構(gòu)成，純度極高，在晶格中幾乎沒有氮雜質(zhì)——這正是那些廉價鉆石呈現(xiàn)黃色調(diào)的原因。
進一步細分，二型a鉆石 (Type IIa) 的數(shù)量約占自然界中全部鉆石的1%-2%，而更為完美的二型b (Type IIb) 只有大約0.1%。
研究人員首先對九份二型鉆石的廢料研磨打碎，以便分析其晶體結(jié)構(gòu)中的微小成分。結(jié)果發(fā)現(xiàn)一部分廢料中含有鎂鐵榴石 (majorite)，這是地球上地幔中的一種石榴石，只能在高壓環(huán)境中形成。
這當然不足為奇，我們都知道鉆石需要相當?shù)膲毫Σ拍苄纬?，但隨后研究人員發(fā)現(xiàn)，其中的其他成分是一種包含鐵、鎳、碳和硫的混合物，這種組合在其他普通鉆石中從來沒有看到過。同時，在這些混合物外圍，還有甲烷和氫的包裹物，這在以往的鉆石研究中也從未發(fā)現(xiàn)過。
研究人員進一步對另外53份拋光過的二型鉆石進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，72%的樣品包含這些奇特的鐵鎳合金。整體而言，在53份樣品的15份中，發(fā)現(xiàn)了諸如石榴石的硅酸鹽礦物。
基于這些化學特征，這些鉆石究竟形成于地幔的什么位置已經(jīng)基本可以鎖定，其獨特的形成條件也隨之能夠確認。
石榴石成分表明，這些鉆石大概在距地表750公里深處形成，如果再深的話，石榴石將變得不穩(wěn)定。為了便于理解，我們可以與國際空間站進行對比。后者的高度為350公里。
最令人吃驚的是甲烷居然在鉆石的形成過程中被封存，這需要小型獨立的液態(tài)金屬池中完成結(jié)晶，和其他的普通鉆石不同。一般鉆石則在地幔中更為廣泛的富氧巖石混合物中形成。
史密斯表示：“在地幔深處，存在著一個液態(tài)金屬的海洋，并且被分隔成了一個個小口袋。我猜測它們大概有拳頭大小，散布在整個地幔中?！?/p>
目前，研究人員仍不清楚在地幔中究竟含有多少這種液態(tài)金屬，以及它們來自哪里，對于鉆石樣本的更深入分析可能會帶來答案。
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