兩顆來自南非礦山的璀璨鉆石中,竟同時封存著形成于完全對立化學環境的物質 —— 這種不同尋常的組合令研究人員直呼"近乎不可能"。這對發現于地下數百公里處的鉆石,為人類揭示了地幔深處的化學活動與鉆石形成機制。
![]()
這兩顆鉆石樣本出土于南非礦山。與眾多寶石類似,它們內部含有所謂"包裹體" —— 即鉆石形成過程中捕獲的周邊巖石微粒。雖然包裹體令珠寶商頭疼,卻是科學家眼中的信息寶庫。對于形成于人類無法觸及的深部地幔的鉆石而言,這些被完好無損帶至地表的包裹體,更是成為了研究深部礦物原始狀態的唯一窗口。
新發現的兩顆鉆石樣本中,竟同時存在著富含氧原子的碳酸鹽礦物(氧化態)與貧氧的鎳鐵合金(化學術語稱為還原態)。就像酸與堿相遇會立即反應生成水和鹽那樣,氧化性碳酸鹽礦物與還原性金屬通常難以共存。耶路撒冷希伯來大學地球科學高級講師雅科夫·韋斯表示,常規鉆石包裹體僅含其中一種物質,因此這種共存現象令研究團隊困惑不已,甚至將樣本擱置一年之久。
當研究人員重新分析時,才發現這些包裹體記錄下了鉆石形成過程中的反應瞬間。這首次證實了地幔中碳酸鹽礦物與還原金屬發生反應可形成鉆石,也是科學界首次在天然鉆石中觀測到該反應的中途狀態。最新發表《自然·地球科學》期刊的論文資深作者韋斯指出:"這堪稱氧化譜系的兩個極端。"
該發現對揭示地幔神秘過渡層具有重要意義。隨著向地球深處進軍,巖石與礦物會逐漸轉變為還原態,可用氧分子越來越少,但關于地幔過渡過程的直接證據極為有限。不列顛哥倫比亞大學瑪雅·科皮洛娃教授解釋:"我們通過實證數據對約200公里深度內的還原作用有所了解,但更深區域僅停留在理論推演。"而這兩顆來自地下280-470公里的樣本,首次為地幔化學理論提供了現實校驗。
韋斯指出一個重要發現:氧化熔融物質的存在深度遠超預期。傳統理論認為,將鉆石帶至地表的金伯利巖屬氧化性質,其形成深度不應超過300公里,但新發現表明氧化巖石可能存在于更深處。研究人員推測,鉆石形成反應可能發生在構造板塊俯沖過程中 —— 富含氧的碳酸鹽流體被帶入地幔深處,與金屬合金相遇而產生反應。
富含鎳的包裹體或許還能解釋某些鉆石的異常現象:晶格中偶爾出現的鎳原子替代碳原子現象。科皮洛娃表示這一直是未解之謎,因為鎳原子質量遠大于碳,理論上難以進入晶格。"結合新數據來看,這或許正是特定深度鉆石形成的標志,值得深入探究。"
如果朋友們喜歡,敬請關注“知新了了”!
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.