科學家破解稀有鉆石形成之謎

　　地球上一些最珍貴的鉆石往往清澈透亮、極其罕見，并且通常都非常大。研究人員一直想搞清這些鉆石是如何形成的，但通常很難實現，因為它們往往都待在人們的無名指上，而不是顯微鏡下。如今，對鉆石內部的瑕疵進行的一項新的分析提供了首個直接證據，表明這些價值連城的石頭是在地表下數百公里的液態金屬中“修煉而成”的。這項發現將能幫助推進認識地球的深部環境。

　　并未參與該項研究的加拿大埃德蒙頓市阿爾伯塔大學地球化學家Graham Pearson表示，之前的研究曾暗示了這一場景，但它們是不確定的。他說，新的研究“走了很長的一段路，為這些鉆石在哪里形成提供了一個解釋”。

　　科學家此次研究的鉆石屬于所謂的二型鉆石。此類鉆石含氮量很低，因此非常清澈。科學家很少能夠獲得這樣的鉆石。然而紐約市美國寶石學院（GIA）地質學家Evan Smith和這項研究的其他作者卻有一個得天獨厚的優勢——GIA每天都是處理數以千計的鉆石，其中就包括一些大型的價值不菲的石頭。

　　Smith和同事分析了53顆這樣的鉆石，特別是它們的內含物——包裹在鉆石中的雜質。長期以來，許多這樣的小斑點被認為是由少量石墨（與鉆石一樣，是碳的另一種形式）形成的，因此會被珠寶商切下并扔掉。但在這53顆鉆石中，有38顆（約為72%）的內含物是由石墨包裹的富含金屬的礦物質構成的，其中還含有鐵和鎳的合金。

　　這些內含物中的其他物質還包括氫和甲烷，這意味著這些內容物曾經是鐵、鎳、碳、硫和各種微量元素的熔融混合物。研究人員在12月15日出版的《科學》雜志上報告了這一研究成果。

　　而其他15顆鉆石中的內容物則包含有石榴石等硅酸鹽礦物質。這是一個信號，表明這些鉆石是在地表下360公里至750公里的深度形成的，這是因為當壓力高于地表下750公里時，石榴石是不穩定的。隨后，這些鉆石通過科學家至今尚未完全搞清的過程隨著火山噴發被帶到了地球表面。而這些火山噴發留下的管狀沉積物——被稱為金伯利巖——是大多數鉆石的最終來源。

　　鉆石的一個特點是在生長過程中會把一些周圍物質包裹在內。由于鉆石是純碳物質，非常穩定，包裹在其中的物質幾乎不太可能跟外界物質發生反應，因而保留了鉆石形成時周圍環境的特征。從包裹物主要成分為鐵來看，大型鉆石應該是在液態金屬環境中形成的，這與小型鉆石的形成環境完全不同。

　　研究人員據此認為，大型鉆石在地球內部形成的深度要比絕大多數鉆石深得多，它們的形成深度可能是在地下360公里到750公里，而其他天然鉆石一般是在地下150公里至200公里深度形成的。

　　天然鉆石可分為一型鉆石與二型鉆石。兩者主要區別是氮含量，二型鉆石的純度特別高，氮雜質極少，這種鉆石只占天然鉆石的2%。

　　新發現可以解釋為什么大型鉆石基本是二型鉆石，這是因為大型鉆石在液態金屬環境中形成，而氮會被金屬吸收，所以大型鉆石純度也較高。而絕大多數鉆石可能在硅酸鹽環境中通過其他化學反應形成，所以地下150公里至200公里處形成的鉆石容易包裹更多的氮，純度相對較低。

　　這項研究的共同作者、華盛頓哥倫比亞特區卡內基科學研究所地球化學家Steven Shirey表示：“這是一個最小的物質能夠告訴我們這顆行星最大的故事的典型例子。”