巨钻从哪里来的？

唐左军编译

从1905年在南非发现的3106克拉 “Cullinan” （库里南），1972年开采出来的968克拉的“Star of Sierra Leone”（塞拉利昂之星），1986年发现的599克拉的“The Centenary Diamond”（世纪之钻），到2015年博茨瓦纳开采出来的1109克拉“Lesedi la Rona”，我们盘点这些巨型钻石，可以发现一个有意思的现象，这些巨型钻石竟然都属于II型钻石。2016年12月16日，埃文·史密斯（Evan Smith）等研究人员在美国《科学》（Science）期刊发表文章，破解了这个谜团。

1109克拉的“Lesedi la Rona”

I型钻与II型钻

天然钻石可分为I型钻石与II型钻石，两者主要区别是N含量。I型钻石含有较多的N元素，是在自然界产出最为常见的类型，占比达98%；II型钻石N杂质极少，这种钻石只占天然钻石的2%。

钻石是极品“特百惠”

半个世纪以来，人们一直在研究天然钻石的形成机制，但巨型钻石价值昂贵，科学家们很难有机会研究巨型钻石，所以长期以来我们对巨型钻石的成因所知无几。

已有的研究成果表明，钻石生成于地球深部，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。而科学家通过对钻石中包裹体的研究，可以推测出钻石形成环境，深度等。

“真是再难求得比钻石更好的容器了，对于包裹体而言，钻石就是极品特百惠。”埃文·史密斯感慨。

巨型钻石中包裹体

埃文·史密斯就职于GIA（美国宝石研究院），GIA每天能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。埃文·史密斯等人从数十万颗钻石里挑选出53颗大钻石，其中最大的约400克拉。这些钻石中含有的深色包体，一般被认为是石墨，埃文·史密斯用非破坏性的方法进行检测，发现其中有38颗包含着同样的不寻常包裹体。在征得钻石拥有者同意后，他们还检测了钻石加工切下来的边角料。最终在这些钻石包裹体中发现被石墨包裹的金属矿物，以及铁镍合金，这些包裹体中的其他物质，还有氢和甲烷。

用于研究的8个钻石边角料

含有金属包体的钻石

银色的金属包体

巨钻源自于400-700公里深的液态金属“矿穴“中

史密斯还在15个钻石中发现了硅酸盐矿物，如石榴石。石榴石的存在表明钻石形成于360-750公里的地球深度；氢和甲烷的存在，又可以推测出钻石形成的化学环境介于410-660公里深度。

史密斯据此认为，巨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。而早前的研究理论认为：天然钻石一般是在地下150公里至200公里的深度、摄氏1200到1400的温度下形成的，后来这些钻石伴随着火山喷发等地质活动上升到地面。

大多数钻石形成于地下150公里至200公里的深度

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。这可以解释为什么巨型钻石基本是II型钻石，这是因为巨型钻石在液态金属环境中形成，而氮会被金属吸收，所以巨型钻石纯度也较高。而绝大多数钻石地下150公里至200公里处，可能在硅酸盐环境中通过其他化学反应形成，容易包裹更多的氮，C纯度相对较低。

这项发现还能帮助我们推进认识地球的深部环境：巨型钻石形成于小范围的缺氧液态金属之中，这是第一次强有力地证明了地幔不是一锅由富氧岩石熬成的均匀的粥。“听起来这事好像也没什么大不了的，但事实上这可是个大新闻”，耶鲁大学的矿物学家卡娜妮·李（Kanani Lee）说。

地球形成于45亿年前，在此期间，它的各层缓慢地在地核与地表之间流转往复。直到不久前，地质学家们还认为夹在各大陆板块和地核之间的地幔已经过充分混合，氧应该在各处都有分布。但这些钻石则显示，地幔当中存在某种液态金属“矿穴”，这些矿穴的存在很持久，分布也很广泛，所以才让一颗颗动辄几亿岁到几十亿岁的大钻石得以在各大洲浮现。

为什么我找不到巨型钻石？

因为你挖的

还 不 够 深 ！