多雲、泛黃的“纖維狀鑽石”對大多數珠寶商來說都太難看了。但對於科學家來說,它們的晶體結構蘊藏著可以追溯到十億年或更久以前的寶貴秘密。
耶路撒冷希伯來大學的地球科學家 Yaakov Weiss 和他的同事們壓碎了南非纖維狀鑽石的部分,以提取其中捕獲的微小液囊。這種液體是鑽石曾經形成的物質,記錄了地球深處很久以前的狀況的獨特資訊。它還含有鈾和釷,它們衰變成同位素氦 4 並逐漸從鑽石的晶格中洩漏出來。但沒有人知道精確的洩漏率,而這對於確定鑽石的年齡和解鎖其中的歷史是必需的。
透過模擬這種衰變以及隨著時間的推移氦 4 可能的洩漏量,Weiss 和他的同事們確定了這些石頭的大致年齡範圍。然後,他們排除了基於已知構造和熱力條件下地球地幔和地殼在鑽石形成地點的年齡是不可能的年齡。將這些資料結合起來,得出了洩漏的上限,研究人員可以將其應用於他們研究的所有纖維狀鑽石。他們最近在《自然通訊》上描述了他們的研究結果。
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該團隊將這些液體的年代追溯到三個不同的時期,每個時期都與地表發生的重大變化相吻合。最古老的鑽石被發現介於 7.5 億年至 26 億年之間;科學家們將它們的形成時間縮小到大約十億年前,當時構造力正在現在的南非建造崎嶇的山脈。次古老的形成於 3 億至 5.4 億年前,與奈米比亞的諾克魯夫特山脈的形成相吻合。最年輕的形成於 8500 萬年至 1.18 億年前,就在地下噴發將它們炸向地殼上部之前。
此外,最古老的鑽石中的液體富含碳,次古老的鑽石中的液體富含二氧化矽,最年輕的鑽石中的液體富含鹽分。這也可能反映了重大的地質變化:例如,最年輕的液體可能來自海洋地殼被推入地球深處,因為海洋板塊滑到了大陸地殼之下。
艾伯塔大學地球科學家 Suzette Timmerman 說,沒有其他深地岩石或礦物能像鑽石一樣以如此少的內部 Alterations 到達地表,她沒有參與這項研究。因此,這些液體為深入岩石圈(地殼)和上地幔提供了一個罕見的直接視窗。“裡面的任何東西基本上都是一個時間膠囊,”Timmerman 說。
Weiss 說,接下來,研究人員計劃檢查來自其他地區的鑽石,以尋找形成和重大地表事件之間是否存在類似的關聯:“我們需要考慮這到底說明了地幔和岩石圈的演化。”
