研究發現地球上最古老的地幔岩石中有1-2％是由鑽石製成的。
根據麻省理工學院和其他大學的一項新研究，地球內部可能隱藏著超過一千萬億噸的鑽石。但新結果不太可能引發鑽石熱潮。科學家估計，珍貴的礦物被埋在地表以下100多英里處，遠遠超過任何鑽井探險所達到的深度。
超深度緩存可能分散在克拉通根中 - 最古老和最不可移動的岩石部分位於大多數大陸構造板塊的中心之下。形狀像倒山，克拉通可以穿過地殼200英里深入地幔; 地質學家將他們最深的部分稱為“根”。
在這項新研究中，科學家估計克拉通根可含有1％至2％的鑽石。考慮到地球中克拉通根的總體積，該團隊認為，在這些古老的岩石中，大約有一千萬億（10 16）噸的鑽石分散在地表以下90至150英里處。
麻省理工學院地球，大氣和行星科學系的研究科學家烏爾裡希·福爾說：“這表明鑽石可能不是這種奇異的礦物，但在事物的[地質]尺度上，這種情況相對普遍。” “我們無法接受它們，但仍然存在比我們以前想過的更多的鑽石。”
Faul的合著者包括加州大學聖巴巴拉分校，巴黎地球物理研究所，加州大學伯克利分校，巴黎高等理工學院，華盛頓卡內基研究所，哈佛大學，科技大學的科學家。中國，拜羅伊特大學，墨爾本大學和倫敦大學學院。
一個聲音小故障
Faul和他的同事在對地震數據中的異常感到困惑後得出結論。在過去的幾十年裡，美國地質調查局等機構保留了地震活動的全球記錄 - 基本上是地震，海嘯，爆炸和其他地震震源引發的地球聲波。世界各地的地震接收器以各種速度和強度從這些來源拾取聲波，地震學家可以利用這些來確定地震的起源。
科學家們還可以使用這些地震數據來構建地球內部可能看起來像的圖像。聲波以不同的速度穿過地球，取決於它們行進的岩石的溫度，密度和成分。科學家利用地震速度和岩石成分之間的這種關係來估計構成地殼和上地幔部分的岩石類型，也稱為岩石圈。
然而，在使用地震數據繪製地球內部地圖時，科學家們無法解釋奇怪的異常現象：聲波在穿過古老克拉通的根部時往往會顯著加速。已知克拉通比周圍的地幔更冷，密度更小，這反過來會產生稍快的聲波，但速度不如測量的那麼快。
“測量的速度比我們認為可以通過合理的假設重現的速度更快，”Faul說。“那我們不得不說，'有問題。' 這就是這個項目的開始。“
鑽石在深處
該團隊旨在確定可能解釋地震速度峰值的克拉通根的組成。為此，該團隊的地震學家首先使用來自USGS和其他來源的地震數據來生成穿過地球主要克拉通的地震波速度的三維模型。
接下來，Faul和其他人，他們過去通過實驗室中的許多不同類型的礦物來測量聲速，利用這些知識來組裝由各種礦物組合製成的虛擬岩石。然後，團隊計算出聲波穿過每個虛擬岩石的速度有多快，並且發現只有一種類型的岩石產生與地震學家測量的相同的速度：一種含有1％至2％鑽石的岩石，以及橄欖岩（主要岩石）地球上地幔的類型）和少量的榴輝巖（代表俯衝的海洋地殼）。這種情況至少比人們之前預期的鑽石多1000倍。
“鑽石在很多方面都很特別，”福爾說。“它的一個特殊屬性是，鑽石中的聲速比上地幔岩石橄欖石中的主要礦物的速度快兩倍。”
研究人員發現，1％到2％鑽石的岩石成分足以產生地震學家測量的更高的聲速。這一小部分鑽石也不會改變克拉通的整體密度，克拉通的密度自然不如周圍的地幔密集。
“它們就像木塊，漂浮在水面上，”Faul說。“克拉通比周圍環境密度小，所以它們不會被俯衝回地球，而是漂浮在地面上。這就是他們如何保護最古老的岩石。所以我們發現你只需1％到2％的鑽石就可以使克拉通變得穩定而不會沉沒。“
在某種程度上，Faul說部分由鑽石製成的克拉通根是有道理的。鑽石是在地球深處的高壓高溫環境中鍛造而成的，並且只能通過每隔幾千萬年發生的火山爆發使其接近地表。這些火山爆發出了一種由一種叫做金伯利岩的岩石製成的地質“管道”（以南非金伯利鎮命名，這裡發現了這種岩石中的第一顆鑽石）。鑽石與來自地球深處的岩漿一起，可以通過金伯利岩管噴射到地球表面。
在大多數情況下，在克拉通根的邊緣發現了金伯利岩管，例如在加拿大，西伯利亞，澳大利亞和南非的某些地區。那麼，克拉通根在其化妝中應該包含一些鑽石是有道理的。
“這是間接的證據，但我們把它拼湊在一起，”Faul說。“從各個角度來看，我們經歷了所有不同的可能性，而這是唯一一個留下合理解釋的可能性。”
這項研究部分得到了國家科學基金會的支持。
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