科学家破解大型钻石形成之谜

　　从1905年在南非发现的“卡利南”,到2015年在博茨瓦纳出世的“莱赛迪·拉·罗纳”,几乎每一块大型钻石都闻名世界。现在,科学家们宣布,他们破解了这些稀有而宝贵石头的形成之谜。

　　美国宝石学院等机构的研究人员在最新一期美国《科学》杂志上报告说,大型钻石可能源自地表之下400公里至750公里的超深部,在液态金属中形成。这项发现将能帮助推进认识地球的深部环境。

　　参与研究的美国宝石学院研究开发部总监王五一对新华社记者说:“半个世纪以来,人们一直在探索天然钻石的形成机制,但由于涉及价值、保险等问题,科学家很难有机会研究大型钻石,所以长期以来我们对大型钻石的成因及其地学意义所知无几。”

　　据王五一介绍,作为一家非营利机构,美国宝石学院“几乎是世界上唯一有机会可以对大量大型钻石做研究的机构”,因为许多钻石的销售都需要美国宝石学院的鉴定证书。该学院每天收到来自世界各地的数万颗要求分级鉴定的钻石,所以方便接触到大量研究样本。

　　最终,研究人员从数十万颗钻石里挑选出30多颗大钻石,其中最大的约400克拉。征得钻石拥有者同意后,他们检测了钻石加工切下来的边角料,结果在其中发现了一些天然包裹物的杂质,其成分有铁、镍、硫、碳等元素。

　　王五一说,钻石的一个特点是,它在生长过程中会把一些周围物质包裹在内。由于钻石是纯碳物质,非常稳定,包裹在其中的物质几乎不太可能跟外界物质发生反应,因而保留了钻石形成时周围环境的特征。从包裹物主要成分为铁来看,大型钻石应该是在液态金属环境中形成的,这与小型钻石的形成环境完全不同。

　　研究人员据此认为,大型钻石在地球内部形成的深度要比绝大多数钻石深得多,它们的形成深度可能是在地下400公里到750公里,而其他天然钻石一般是在地下150公里至200公里深度形成的。后来这些钻石伴随着火山喷发等地质活动上升到地面。

　　天然钻石可分为一型钻石与二型钻石。王五一说,两者主要区别是氮含量,二型钻石的纯度特别高,氮杂质极少,这种钻石只占天然钻石的2%。

　　新发现可以解释为什么大型钻石基本是二型钻石,这是因为大型钻石在液态金属环境中形成,而氮会被金属吸收,所以大型钻石纯度也较高。而绝大多数钻石可能在硅酸盐环境中通过其他化学反应形成,所以地下150公里至200公里处形成的钻石容易包裹更多的氮,纯度相对较低。