“丑陋”钻石蕴藏着地球数十亿年的历史

不完美钻石内部的微小液囊揭示地球如何变化

Fibrous diamond.

一颗纤维状钻石容纳着古老液体的微小囊袋。

Yaakov Weiss

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多云、泛黄的“纤维状钻石”对大多数珠宝商来说都太难看了。但对于科学家来说,它们的晶体结构蕴藏着可以追溯到十亿年或更久以前的宝贵秘密。

耶路撒冷希伯来大学的地球科学家 Yaakov Weiss 和他的同事们压碎了南非纤维状钻石的部分,以提取其中捕获的微小液囊。这种液体是钻石曾经形成的物质,记录了地球深处很久以前的状况的独特信息。它还含有铀和钍,它们衰变成同位素氦 4 并逐渐从钻石的晶格中泄漏出来。但没有人知道精确的泄漏率,而这对于确定钻石的年龄和解锁其中的历史是必需的。

通过模拟这种衰变以及随着时间的推移氦 4 可能的泄漏量,Weiss 和他的同事们确定了这些石头的大致年龄范围。然后,他们排除了基于已知构造和热力条件下地球地幔和地壳在钻石形成地点的年龄是不可能的年龄。将这些数据结合起来,得出了泄漏的上限,研究人员可以将其应用于他们研究的所有纤维状钻石。他们最近在《自然通讯》上描述了他们的研究结果


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该团队将这些液体的年代追溯到三个不同的时期,每个时期都与地表发生的重大变化相吻合。最古老的钻石被发现介于 7.5 亿年至 26 亿年之间;科学家们将它们的形成时间缩小到大约十亿年前,当时构造力正在现在的南非建造崎岖的山脉。次古老的形成于 3 亿至 5.4 亿年前,与纳米比亚的诺克鲁夫特山脉的形成相吻合。最年轻的形成于 8500 万年至 1.18 亿年前,就在地下喷发将它们炸向地壳上部之前。

此外,最古老的钻石中的液体富含碳,次古老的钻石中的液体富含二氧化硅,最年轻的钻石中的液体富含盐分。这也可能反映了重大的地质变化:例如,最年轻的液体可能来自海洋地壳被推入地球深处,因为海洋板块滑到了大陆地壳之下。

艾伯塔大学地球科学家 Suzette Timmerman 说,没有其他深地岩石或矿物能像钻石一样以如此少的内部 Alterations 到达地表,她没有参与这项研究。因此,这些液体为深入岩石圈(地壳)和上地幔提供了一个罕见的直接窗口。“里面的任何东西基本上都是一个时间胶囊,”Timmerman 说。

Weiss 说,接下来,研究人员计划检查来自其他地区的钻石,以寻找形成和重大地表事件之间是否存在类似的关联:“我们需要考虑这到底说明了地幔和岩石圈的演化。”

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