突破性研究——蓝色钻石的惊人起源

2018年12月03日 13:57 新浪收藏
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  来源: 王晓娟  国检珠宝培训中心

  IIb型钻石是一种稀有品种的钻石,其特征在于晶体结构中含有硼,其可赋予吸引人的蓝色。著名的希望钻石是这种蓝钻的完美代表。IIb型钻石长期以来一直是地质之谜,但2018年8月2日出版的《自然》杂志上发表的新研究显示它们是“超深”钻石,这意味着它们比大多数其他钻石的形成深度还要深。值得注意的是,这些蓝色钻石中含有的硼原子最初可能来自古代海洋。

图1:蓝色含硼钻石,含有一种叫做铁方镁矿的深色矿物包裹体,作为本研究的一部分进行了检验。这颗宝石重0.03克拉。  图1:蓝色含硼钻石,含有一种叫做铁方镁矿的深色矿物包裹体,作为本研究的一部分进行了检验。这颗宝石重0.03克拉。

  硼是一种大量集中在地球表面的元素。但在钻石生长的地幔中,硼的浓度极低。因此,IIb型钻石的硼含量是出乎意料的并且难以解释。几十年来,蓝钻一直吸引着科学家们的兴趣,但这些宝石的高价值和稀有性及其近乎缺乏矿物包裹体的特征一直是研究的主要障碍。

图2:钻石原石, 0.7-3克拉。图2:钻石原石, 0.7-3克拉。

  在此研究之前,未有对IIb型钻石中任何矿物内含物的认识。然而,对近两年内向GIA提交的钻石经过系统筛选我们找到并检查了46种含有内含物的IIb型钻石。通过研究内含物能够推断出钻石生长的主岩和深度, IIb型钻石形成至少与地幔转换带(410-660 km)一样深,到达下地幔(> 660 km)。相比之下,这比其他大多数钻石的形成深度150–200 km。深约四倍。  

  内含物还表明,在这个很大的深度,钻石形成于被传送带式的俯冲带到下地幔的洋壳中。与俯冲海洋岩石圈的联系表明,负责IIb型钻石蓝色的硼可能是从地球表面带走的。

图3: 在0.21克拉蓝色钻石中包裹的硅酸钙,视野宽1.42毫米。这种内含物证明钻石在地幔的极深处生长。摄影:Evan M。 Smith。  图3: 在0.21克拉蓝色钻石中包裹的硅酸钙,视野宽1.42毫米。这种内含物证明钻石在地幔的极深处生长。摄影:Evan M。 Smith。

  当海水渗入大洋底时,会引起硼的化学反应,将硼沉积到海洋岩石圈中。这项新研究设想了一种模式,其中一些硼跟随着含水矿物俯冲到下地幔。在这个极深的深度中,增加的温度和压力分解含水矿物质,然后释放富含硼的流体,触发钻石生长。在蓝色钻石中的许多固态内含物的表面发现有甲烷和氢气共存的薄层,这为钻石形成于富含硼和水的流体中提供了证据。

作者:GIA 研究学家Evan Smith,Steven B。 Shirey, Stephen H。 Richardson,Fabrizio Nestola, Emma S。 Bullock,Jianhua Wang,Wuyi Wang  作者:GIA 研究学家Evan Smith,Steven B。 Shirey, Stephen H。 Richardson,Fabrizio Nestola, Emma S。 Bullock,Jianhua Wang,Wuyi Wang

  翻译:王晓娟

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标签: 钻石

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