俄羅斯向來(lái)是鉆石出產(chǎn)國(guó)之一，圖為俄羅斯雅庫(kù)特共和國(guó)的Mir礦，世界最大的露天鉆石礦場(chǎng)之一。而這次公布的新礦藏，不論是范圍還是產(chǎn)量，都將將遠(yuǎn)超Mir礦（圖片：wiki commons）

　　這么興奮一點(diǎn)也不過(guò)分。本月17日，莫斯科終于承認(rèn)了西伯利亞?wèn)|部蘊(yùn)藏著一個(gè)儲(chǔ)量足以達(dá)到數(shù)萬(wàn)億克拉的鉆石礦。這個(gè)早在上世紀(jì)70年代便已發(fā)現(xiàn)的鉆石礦被當(dāng)作“秘密寶藏”暗地塵封起來(lái)——因?yàn)楫?dāng)時(shí)蘇俄已經(jīng)具有足夠的其他鉆石礦源來(lái)獲得利潤(rùn)。30多年后的今天，它得以重見(jiàn)天日，直接帶來(lái)超過(guò) $1,000,000,000,000,000 （一千萬(wàn)億美元）的價(jià)值評(píng)估！可想而知，它將會(huì)給國(guó)際寶石市場(chǎng)的價(jià)格帶來(lái)何等規(guī)模的深度沖擊。在這樣的身價(jià)面前，就算做一做從此改寫(xiě)世界經(jīng)濟(jì)史的夢(mèng)，恐怕也無(wú)可厚非吧？

　　在如此爆炸性的信息前誰(shuí)能不心動(dòng)！想給心愛(ài)的妹子送顆鉆石可無(wú)奈“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆就破產(chǎn)”？把后一句話封入歷史的轉(zhuǎn)機(jī)可能就在眼前！畢竟，數(shù)萬(wàn)億克拉的量級(jí)，平均分配，地球上每個(gè)人都會(huì)有幾百克拉的配額。當(dāng)然，科學(xué)青年們要想玩得更嗨，單把鉆石遞過(guò)去是不行的，鉆石背后的那些科學(xué)原理也有必要先八卦好，比如我問(wèn)你：這種東西為什么要多的時(shí)候可以在一個(gè)地方產(chǎn)出這么多——就像這個(gè)可以足夠開(kāi)采3000多年的大礦區(qū)，而大部分地方，人們尋死覓活也都找不到一顆呢？

　　業(yè)火地幔的超深‘鉆’

　　在地球這顆“有機(jī)的”星球上，碳的豐富程度可謂濫大街了。且不說(shuō)生物圈這個(gè)巨大的碳儲(chǔ)庫(kù)，就是在巖石圈中，以石灰?guī)r和白云巖為代表的碳酸鹽巖體系，也算是一群有著重要話語(yǔ)權(quán)的巖石類(lèi)別了。這些濫大街的有機(jī)物、碳酸鹽，要多復(fù)雜有多復(fù)雜，可輪到最簡(jiǎn)單的單晶碳——鉆石，為什么卻偏偏鳳毛麟角難窺一斑呢？原來(lái)，鉆石的形成需要極為高壓的環(huán)境，材料雖然多但火候不到不行，于是，盡管地球上碳多，可高壓環(huán)境卻極其稀缺。這樣的結(jié)論，只讓人們捶胸嗟嘆了——原來(lái)，真正值錢(qián)的是壓力啊。

　　稀缺二字的潛臺(tái)詞不外乎“畢竟還存在”。但這樣高壓的環(huán)境又從何尋起？人們首先想到的是地下深處。這完全可以理解——在簡(jiǎn)單的凈水壓力公式 Ps=ρgH 面前，想增加壓力只用簡(jiǎn)單地增加深度值便可以了，何樂(lè)而不為呢？用實(shí)驗(yàn)計(jì)算出石墨向金剛石發(fā)生相變的壓力，然后像打石油井那樣達(dá)到相應(yīng)的高度不就行了？很遺憾，理想雖然非常豐滿，但現(xiàn)實(shí)的骨感也緊隨而進(jìn)——在地球的常規(guī)地?zé)崽荻认?，石?金剛石相變線所對(duì)應(yīng)的最淺深度尚為150km。150km是個(gè)什么概念？下面的數(shù)據(jù)可以直觀地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題：人類(lèi)平時(shí)鉆探石油的勘探井，深度一般在5km之內(nèi)；大陸超深鉆能夠達(dá)到的最深記錄，為12km；地殼的平均厚度呢，17km，過(guò)了這個(gè)就是地幔；于是好，現(xiàn)在給你擺個(gè)150km放在眼前，這是什么概念？在這個(gè)深度，你甚至已經(jīng)直接越過(guò)上地幔巖石圈，直接進(jìn)入巖漿之海——大地幔對(duì)流環(huán)了。

　　這樣的深度絕然得讓我們這些活在地球表層的生物望而卻步了，但好在地質(zhì)學(xué)家可以找到一些靈活的方案。人類(lèi)不下去，不代表它們不可以上來(lái)嘛——經(jīng)過(guò)地質(zhì)學(xué)家與地球物理學(xué)家對(duì)地球動(dòng)力學(xué)的長(zhǎng)時(shí)間研究，發(fā)現(xiàn)那些地處深部的幔源物質(zhì)（甚至可以深至地核-地幔邊界 Core-Mantle Boundary），會(huì)因地幔對(duì)流而上涌，并最終侵出地表。這些地球最深部的信使能夠?qū)⑸捎跇I(yè)火煉獄中的寶藏給順道捎上來(lái)——當(dāng)然也就包括了人們盼望已久的鉆石了。當(dāng)年，初至非洲的勘探家們?cè)谀戏蔷桶l(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)帶著大儲(chǔ)量鉆石而升上來(lái)的地幔侵入體，于是在利潤(rùn)滾滾而來(lái)的喜悅之余，它們便用產(chǎn)出地Kimberly來(lái)為這種侵入巖命了名，以示永久的紀(jì)念，而這種侵入體呢，不瞞你說(shuō)，便是我們熟知的鉆石母巖——金伯利巖（Kimberlite）了。

金伯利巖中的鉆石晶體。（圖片：open.ac.uk）

　　但是地球上可不是隨時(shí)隨地都能發(fā)生深地幔物質(zhì)的上涌的。地幔熱柱發(fā)育的條件其實(shí)極端苛刻，而地球元素的圈層分異效應(yīng)則更讓它鉆石的形成雪上加霜：碳的儲(chǔ)量在地球上雖然算得上豐富，但它們主要匯集在地球表層的生物圈和表生沉積巖（即灰?guī)r/白云巖）中，在望眼盡是鎂鐵硅的地幔中，可以說(shuō)連零頭都算不上。唯一可以讓地幔中獲得一些碳質(zhì)的方式，也不過(guò)是等大洋板塊俯沖時(shí)，指望一些海洋的碳酸鹽巖殘片隨著深大斷裂攪進(jìn)去，隨地幔對(duì)流分散稀釋在那鎂與鐵的火海中。

　　天地沖撞的永恒之晶

　　大地幫不上忙的時(shí)候，不妨再問(wèn)問(wèn)蒼天。這不，現(xiàn)在俄羅斯發(fā)現(xiàn)的這個(gè)巨型鉆石礦，便與地球深部動(dòng)力學(xué)一點(diǎn)關(guān)系都沒(méi)有——它完全是天外來(lái)客之于人類(lèi)的饋贈(zèng)。

　　上文已述，碳素分布最為豐富的區(qū)域是地表。那么假如現(xiàn)在在地表給你一個(gè)巨大的壓力源，還愁沒(méi)有大批量的鉆石生成嗎？這便是為什么近這個(gè)鉆石礦發(fā)現(xiàn)于一個(gè)砸向地面的隕石坑中了。隕石沖擊地面時(shí)那巨大的沖量將在瞬間產(chǎn)生不可想象的高溫與高壓，高溫使得巖石當(dāng)場(chǎng)融化，迸濺四方，巨大的沖擊力則足以將地表變?yōu)樗苄?，形成表面波的大脈沖。在這短暫的“天地融合”瞬間，星球事件級(jí)的環(huán)境指數(shù)，足以創(chuàng)造任何絕形于地表的異象物質(zhì)。富碳的地表，便被隕星鑄就出了一個(gè)富集鉆石的寶藏。

　　今日發(fā)現(xiàn)的這個(gè)西伯利亞“國(guó)家寶藏”，則形成于一個(gè)叫做“Popogai”的隕石坑中。它是地球上目前所確認(rèn)的七大隕石坑之一，在始新世末期（距今約3500萬(wàn)年前），一顆隕星直接撞向了西伯利亞大陸，形成了這個(gè)直徑可達(dá)100km的大型隕石坑。

俄羅斯Popogai隕石坑，世界七大隕石坑之一。（圖片：wiki commons）

　　千百萬(wàn)年過(guò)去，隕石坑早已靜靜地凝固在了西伯利亞雪原的凜凜的寒風(fēng)中，雖然我們無(wú)法直觀想象出當(dāng)年那震撼天地的大沖撞究竟給地表帶來(lái)了怎樣的末日景象，但我們卻依然能從它給今日的人們帶來(lái)的數(shù)字中間，窺見(jiàn)到那撼世宏力的浩渺一斑——在Popogai隕石坑的沖擊中心，方圓580平方公里范圍內(nèi)的碳質(zhì)全部發(fā)生相變，形成一顆顆精美的鉆石。而被撞擊的可能是一個(gè)巨大的石墨礦，因而粒粒鉆石如星辰般散落在西伯利亞亙古的冰原，從此為地球的歷史上烙下了這片漫天閃爍的永恒之晶。

　　當(dāng)然，要分辨這種沖擊鉆石并非無(wú)跡可尋，很多Papogai的鉆石中據(jù)信包裹有一種被稱(chēng)為藍(lán)絲戴爾石（lonsdaleite）的礦物。與鉆石、石墨一樣，藍(lán)絲戴爾石也是一種碳的同素異形體，目前人們只在隕石以及隕石的沖擊體中發(fā)現(xiàn)了這種礦物。它們具有六方對(duì)稱(chēng)的晶形，純粹的晶體硬度比鉆石還要高出58%——這或許是新聞稿中關(guān)于“Papogai的鉆石比普通寶石硬兩倍”的來(lái)源。不過(guò)藍(lán)絲黛爾石只是鉆石里包裹的一小部分，而包裹藍(lán)絲黛爾石的鉆石也只是包裹在一部分Papogai出產(chǎn)出的鉆石中，那些正常的立方體鉆石的摩氏硬度還是10，不增不減。

鉆石（左）與藍(lán)絲黛爾石（右）的分子結(jié)構(gòu)。（圖片：nature.com）