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《科學(xué)》:大型鉆石形成之謎終于破解!

關(guān)鍵詞 科學(xué) , 美國(guó)寶石學(xué)院 , 大型鉆石|2016-12-19 11:07:22|來(lái)源 中國(guó)超硬材料網(wǎng)
摘要 從1905年在南非發(fā)現(xiàn)的“卡利南”,到2015年在博茨瓦納出世的“萊賽迪·拉·羅納”,幾乎每一塊大型鉆石...
  從1905年在南非發(fā)現(xiàn)的“卡利南”,到2015年在博茨瓦納出世的“萊賽迪·拉·羅納”,幾乎每一塊大型鉆石都聞名世界?,F(xiàn)在,科學(xué)家們宣布,他們破解了這些稀有而寶貴石頭的形成之謎。
  美國(guó)寶石學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究人員在最新一期美國(guó)《科學(xué)》雜志上報(bào)告說(shuō),大型鉆石可能源自地表之下400公里至750公里的超深部,在液態(tài)金屬中形成。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將能幫助推進(jìn)認(rèn)識(shí)地球的深部環(huán)境。
  參與研究的美國(guó)寶石學(xué)院研究開(kāi)發(fā)部總監(jiān)王五一對(duì)新華社記者說(shuō):“半個(gè)世紀(jì)以來(lái),人們一直在探索天然鉆石的形成機(jī)制,但由于涉及價(jià)值、保險(xiǎn)等問(wèn)題,科學(xué)家很難有機(jī)會(huì)研究大型鉆石,所以長(zhǎng)期以來(lái)我們對(duì)大型鉆石的成因及其地學(xué)意義所知無(wú)幾。”
  據(jù)王五一介紹,作為一家非營(yíng)利機(jī)構(gòu),美國(guó)寶石學(xué)院“幾乎是世界上唯一有機(jī)會(huì)可以對(duì)大量大型鉆石做研究的機(jī)構(gòu)”,因?yàn)樵S多鉆石的銷售都需要美國(guó)寶石學(xué)院的鑒定證書(shū)。該學(xué)院每天收到來(lái)自世界各地的數(shù)萬(wàn)顆要求分級(jí)鑒定的鉆石,所以方便接觸到大量研究樣本。
  最終,研究人員從數(shù)十萬(wàn)顆鉆石里挑選出30多顆大鉆石,其中最大的約400克拉。征得鉆石擁有者同意后,他們檢測(cè)了鉆石加工切下來(lái)的邊角料,結(jié)果在其中發(fā)現(xiàn)了一些天然包裹物的雜質(zhì),其成分有鐵、鎳、硫、碳等元素。
  王五一說(shuō),鉆石的一個(gè)特點(diǎn)是,它在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)把一些周圍物質(zhì)包裹在內(nèi)。由于鉆石是純碳物質(zhì),非常穩(wěn)定,包裹在其中的物質(zhì)幾乎不太可能跟外界物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),因而保留了鉆石形成時(shí)周圍環(huán)境的特征。從包裹物主要成分為鐵來(lái)看,大型鉆石應(yīng)該是在液態(tài)金屬環(huán)境中形成的,這與小型鉆石的形成環(huán)境完全不同。
  研究人員據(jù)此認(rèn)為,大型鉆石在地球內(nèi)部形成的深度要比絕大多數(shù)鉆石深得多,它們的形成深度可能是在地下400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。后來(lái)這些鉆石伴隨著火山噴發(fā)等地質(zhì)活動(dòng)上升到地面。
  天然鉆石可分為一型鉆石與二型鉆石。王五一說(shuō),兩者主要區(qū)別是氮含量,二型鉆石的純度特別高,氮雜質(zhì)極少,這種鉆石只占天然鉆石的2%。
  新發(fā)現(xiàn)可以解釋為什么大型鉆石基本是二型鉆石,這是因?yàn)榇笮豌@石在液態(tài)金屬環(huán)境中形成,而氮會(huì)被金屬吸收,所以大型鉆石純度也較高。而絕大多數(shù)鉆石可能在硅酸鹽環(huán)境中通過(guò)其他化學(xué)反應(yīng)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(duì)較低。
 

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