新的钻石产区即将揭晓？为什么他们是第一个到场的？

20 几年前，在非洲南部的卡拉哈里沙漠深处，托马斯 · 格农第一次来到采矿钻石的金伯利岩矿，“气温急剧上升，爆炸声萦绕在墙上——就像火的洗礼，就像走进炼狱”。而且，钻石矿到处都是摄像头。他还警告说，只要他身上发现任何裸钻，不管他是否打算携带，都会造成很大的麻烦。

然而，格农来这里不是为了挖钻石赚钱，而是为了揭开钻石的准确形成过程，这是地球上最大的疑问之一。在地理学家心目中，裸钻比财富更有特殊价值:它们就像时间胶囊，蕴含着古代地球的秘密。

很久以前，在极热而人们无法到达的地幕深处，由自然力量锻造的钻石以超音速以岩浆喷射到地表，形成金伯利岩。到目前为止，地理学家对这个精确的过程仍然知之甚少，因为几百万年前，似乎已经停止了将裸钻推向地表的金伯利岩喷发活动。

经过多年的探索，在英国南安普顿大学工作的格农和研究合作伙伴偶尔会发现一个可能对金伯利岩喷发过程模型进行全面研究的地方。在研究过程中，他们发现了钻石的形成过程和机制，也发现了一个极具吸引力的前景:金伯利岩喷发可能没有停止，裸钻也会从地幕喷涌而出。

“史学家”在地球深处

一般认为煤炭在地下受到高温高压，使碳原子重新排序形成裸钻。然而，在地球化学实验中，模拟地球深处的极端温度和压力，地理学家发现了不同的线索——一些裸钻可能是直接在地幕上形成的。

地幕是一种固体但流动的地层，这里完美地挤压和挤压含有碳的物质，最后生长出纯碳晶体棱柱。其他裸钻可能是在结构板块被推入地幕时产生的:当板块下沉时，它们会拖动有机物质一起下沉，包括海洋中的碳酸盐矿物。随着温度和压力的不断升高，这些碳酸盐的化学性质变得不稳定，最终碳被挤出，形成裸钻。

未抛光的钻石和切割过的裸钻(图片 /Pixabay）

自然锻造钻石的方法可能有几十种，但无论采用哪种“工艺”，一般都发生在地球形成的早期——大多数钻石的年龄都超过了。 10 一亿年。地球科学家史蒂夫，美国华盛顿特区卡内基科学研究所 · 希雷说，他们分析过的最古老的裸钻来自约 35 亿年前。

钻石是地球变迁的幸存者，他们经受住了几乎所有的考验，这也使他们成为地球深处的“史学家”。那些矿物质和液体残片(称为“包体”或“包裹体”)在钻石形成时被“囚禁”在钻石中，成为数十亿年前原始地球化学记录的储存者。亚娜娜，加拿大哈利法克斯达尔豪斯大学的实验岩石学家 · 费多楚克说：“由于钻石的出现，我们知道地幕上散落着水，至少和大洋一样。"

火山爆发使裸钻出现

唯一能看到裸钻天日的方法就是“乘坐”火山爆发的“便车”。

直到 1869 2000年，大家从河流的沉积物中发现了裸钻。同年，裸钻在南非多个农场的火成岩(也称为“岩浆岩”)中被发现。这些火成岩被称为“金伯利岩”，是极端火山爆发活动的产物。

到目前为止，世界已经发现了。 6000 一个金伯利岩层，分布在包括南极洲在内的各个大洲，但主要位于非洲南部，其中大约是 3% 它含有相当大的钻石。所有这些岩层都起源于喷发。然而，与典型的火山爆发不同，金伯利岩爆发非常奇怪。

南非金伯利岩矿山

第一，金伯利岩浆就不一样了。大多数火山熔岩都是在地壳中烧开冒泡，然后转化为成分复杂的熔岩，在地面上喷发。但是金伯利岩浆直接喷发含有地幕深处的液体和矿物质，甚至还有一大片半完整的岩层。

加拿大阿尔伯塔大学地球科学家格雷厄姆，他说：“金伯利岩的喷发带出了更深层次的物质。 · 皮尔逊认为，这意味着金伯利岩必须迅速爆发。因为当岩浆从地幕升到地壳时，喷发物中的碳会转化为二氧化碳气体，使岩浆成为“表面起泡的导弹”。

“岩浆携带钻石和整个地幕岩层，加速流动。”瑞士苏黎世联邦理工学院金伯利岩研究员安德烈亚 · “这些物质以超音速上升，就像火箭发射一样，当它们到达地壳的某个地方时，砰！”朱利亚尼说。

事实上，没有人亲眼看到金伯利岩的爆发。地理学家只是拼接细节，提出了一些情况的可能性:也许热岩浆碰到冷水，造成强烈的蒸汽爆炸；也许熔化物质中包裹的气体在喷发过程中强烈膨胀——金伯利岩的喷发总是伴随着一次又一次的连环爆炸。

如果喷射物突破地表，在岩浆通道扩张的同时，火山口也会扩大——不仅会有碎屑流，还会有很大的羽流。经过几个小时的爆炸，除了一个开放的火山口和一些凝固的岩浆碎片(称为“岩脉”)之外，还会留下一个延伸到地壳管道。

几百万年后，金伯利岩的残余结构主要是深埋在地下，可以长达几公里的垂直岩层管道，有的像香槟杯，有的像胡萝卜——这些管道曾经将岩浆输送到地面。

“考古”在火山学领域

金伯利岩浆喷发大约始于 20 亿年前，约 1 一亿年前达到顶峰，当时地球被恐龙统治。很长一段时间，地球上已经知道最年轻的金伯利岩的年龄是 3000 万至 4000 一万年，但是在更年轻的地质记录中，它们消失了。

科学家们对此感到困惑和困惑。因为很难破解活火山爆发的行为和诱因，更难知道长期沉默的金伯利岩在火山学领域做考古研究。

经过长时间的研究，金伯利岩形成的管道早已充满了各种杂乱无章的垃圾，对研究产生了很大的影响。幸运的是，经过几十年的充分研究，格农和他的同事对金伯利岩的喷发行为和潜在发源有了一定的了解。“毫无疑问，它们位于地幕深处，历史悠久，含有各种碳。”

此外，研究人员还有一个惊人的发现:金伯利岩的爆发并没有连续发生在世界各地，它的频率随着时间的推移而出现脉冲。皮尔逊说，金伯利岩的爆发大约是在 5 一亿年来出现了一个高峰，之后是 3.7 亿年前、1 一亿年前。而且，在这些高峰之外，金伯利岩的爆发活动并不多见。

乍一看，这些金伯利岩爆发的时代似乎很奇怪。然而，地理学家在混乱中找到了秩序:金伯利岩的爆发与大陆的解体一致，包括超大陆的解体(如曾经生活在恐龙盘古大陆的解体)。一些专家认为，这可能是大陆破裂时留下的差距，为金伯利岩提供了穿越地球内部的通道。

大陆核心喷涌谜团

但是地理学家提出了另一个问题：大多数金伯利岩都是在古陆核中发现的，而不是在大陆断裂的地方。

古陆核，又称克拉通，是指大陆地壳上长期稳定的结构单元。它们往往有几十亿年的历史。即使超大陆断裂，这些克拉通仍然完好无损。这意味着金伯利岩浆选择了大陆最厚最坚固的部分进行穿破，这是阻力最大的路径，大多数喷发活动往往选择绕过。这似乎无法解释。

直到去年，格农和他的同事才突然意识到。在比较金伯利岩的出现和各种大陆分裂时间时，研究小组意识到大多数金伯利岩爆发发生在大陆开裂时。 2600 一万年后。尽管大陆新裂缝周围发生了一些喷发活动，但大部分都出现在厚厚的大陆内部。

格农和他的团队使用计算机模拟板块移动地幕的搅拌，从而得到金伯利岩突破古陆核的原因和路径。”“当大陆板块拉申撕裂时，就开辟了一个新的空间，地幕中所有的热物都涌上来填补这一空间。“格农解释说，这种地形较低、延展性较强的部位会涌入地幕，导致液体漩涡飓风，从而在削弱坚固的古陆核之前，不稳定地一个接一个地传导到大陆内部。

这些漩涡飓风侵蚀了大陆内部由岩层组成的底部，带走了一些被水浸湿的岩石。而这些岩层的底部恰好有大量含碳的岩层。在这里，地幕极高的压力环境使得这些岩层产生了第一批含碳的金伯利岩浆。

当金伯利岩浆积累到足够多的时候，就会通过“啃”来松动大陆核心，形成一系列耀眼的金伯利岩喷发——大概需要完成这个过程。 2600 万年。

新一轮裸钻喷发即将来临

为了解开谜团，格农等地理学家花了很多时间探索钻石矿。由于钻石的财富特性，金伯利岩矿经常被裸钻探测者爆炸。格农需要的证据是“现在要么戴在某人手里，要么被打破”。

格农第一次亲眼看到钻石是在 2007 年博士毕业后。那时，他正走在加拿大北极附近一片冰湖下的煤矿里， -50 在极端低温下瑟瑟发抖。他说，与非洲矿山相比，这种环境“极其奇特”。突然，他手电筒的光线照在墙上，闪烁着晶莹的光芒——这是一个 10 裸钻克拉。

自然，格农并没有带走这颗钻石，他带走了创造性的发觉。现在，他的研究成果不仅总结了历史规律，而且指向了未来。

2012 2008年，在坦桑尼亚伊格维西山火山研究中，科学家们发现这里的熔岩化学成分是金伯利岩，其中一些火山岩的时代只有大约。 1 一万年。而且之前已知最年轻的金伯利岩年龄大约是 3000 一万年。这个发现奇迹般地改写了地球上最年轻的金伯利岩的记录，因为它的诞生时间相当于地质学上的“昨天”。

坦桑尼亚火山爆发景象

这也让研究人员感到困惑，因为目前世界在板块结构上相对平静，并没有处于超大陆破坏阶段。然而，这一发现与格农团队描述的金伯利岩的起源不谋而合——坦桑尼亚位于一个古老的陆核上，也受到东非大裂谷的影响。东非大裂谷是两个分离结构板块之间的大断裂，始于 2500 百万年。

这意味着伊格维西山火山可能代表了一个前奏，这个地区将迎来金伯利岩喷发的新高峰。格农对此特别高兴，因为“这似乎是一个难得的检验模型机会”。

也许有一天，走在东非海岸上的每个人都会看到，一道火光从遥远的内陆照亮了夜空。被困在地下几十亿年的钻石将散落在地球上。科学家们会敬畏地看着这一切，等待发现地球的新秘密。

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