超深钻石加深了我们对板块构造的理解

起源于地表以下数百公里的“超深”钻石内蕴藏着一种独特的矿物组合，为板块构造提供了新的思路，板块构造是形成山脉、海洋和大陆的地质过程。

在钻石中发现的内含物之一是非常纯净的矿物橄榄石示例，其中多种橄榄石通常被称为宝石橄榄石。根据上周发表在《自然》杂志上的一项国际研究，地球上发现的大多数橄榄石都含有一些铁，因此这种橄榄石的纯度与其形成的独特条件有关。

橄榄石的纯度以及这颗钻石中包含的其他一些矿物质表明，钻石的起源比通常情况下深得多，位于所谓的过渡带和下地幔带之间——地表以下 420 公里至 660 公里. 它还表明，这些区域之间的环境含氧量变化极大。

“要制造这种极端成分的 [橄榄石] 和我们所拥有的整体矿物组合，唯一的方法就是让一个非常深的俯冲海洋板块或板块下沉到地幔中，所以你基本上是将物质从地球表面推入地球深处，”该研究的合著者、地球与大气科学系教授兼钻石勘探与研究培训学校主任格雷厄姆·皮尔森 (Graham Pearson) 说。

“当你这样做时，你会得到巨大的氧活动梯度，而这些大梯度非常有利于推动矿物成分的极端变化，”他补充道。

新知识的重要来源

了解这些氧梯度有助于解释板块构造如何将挥发性元素带回地幔，还可以提供超深钻石如何形成的线索——皮尔森表示，这些知识无法通过其他任何方式获得。

“你可以在地震图像中看到海洋板块下降到地球，但你对它们形成的详细结构，或者这些板块中发生的机制和化学反应一无所知，”他说。“这些钻石提供了随着板块下降而详细化学演化的独特痕迹。

“通过探测钻石中数十微米大小的矿物，记录这些巨大的海洋板块在下降到地球内部时的弯曲情况，真是太神奇了。”

Pearson 解释说，随着我们更深入地了解这些板块进入地幔的运动(即俯冲)，我们能够更好地理解板块构造。

“俯冲驱动了整个板块构造。如果你不了解俯冲的细节，就会限制你对板块构造如何运作的理解。”

板块构造负责从山脉到海洋再到大陆的一切事物的形成，甚至对地球的气候也有影响。皮尔森指出，加深我们对板块构造的理解也可以帮助我们更好地理解地震和火山爆发等自然事件。

钻石是科学家最好的朋友

超深钻石起源于地球表面以下 300 多公里的深处，是科学信息的宝库，因为钻石能够独特地保存有关其形成位置的信息，包括在其形成过程中发生的许多物理和化学过程形成。

大多数其他矿物在到达地球表面时会丢失大部分信息，但正如 Pearson 解释的那样，钻石几乎就像时间胶囊。

皮尔森说：“地球表面的许多事情只能通过发生在深处的过程来解释。”

“如果你想解释你在地表看到的东西——无论是经济矿化、地表隆起还是与含油盆地相关的沉降现象——你需要了解地球深处的结构、力学和特性。钻石具有独特的能力以加强这种理解。”