希望钻石和英国皇冠珠宝钻石可能来自地幔的“超深层”

时间：2022-02-06 13:58:04来源：

对第一批确认是来自地球表面深处的大型钻石的分析支持了初步的预测，即史密森尼著名的霍普钻石可能是“超深”的钻石，其起源于地球比大多数钻石深三倍以上。这也表明，在一项新发现中，“皇冠珠宝”库利南钻石也可能是超深钻石。

美国宝石学院（GIA）的埃文·史密斯（Evan Smith）在Goldschmidt地球化学会议上介绍这项工作时证实：“我们检查了第一批大钻石，这些钻石被确认是起源于地球的下地幔，比大多数其他钻石要深几倍。结果支持了基于较小宝石的早期预测，这表明具有与研究性质相似的钻石，包括库里南钻石和希望钻石，都是超深钻石。”

金刚石是在地幔（地壳和中央核之间的中间层）的高压作用下形成的。虽然大多数钻石形成在大陆构造板块的底部，深度为150-200 km，但一些稀有钻石则形成在地幔深处。这些“超深”钻石起源于坚硬而稳定的大陆板块之下，在地幔正在缓慢移动或对流的地方。Hope钻石被归类为IIb型钻石，其中包含硼元素，可能导致蓝色。迄今为止，对于“ IIb型”钻石是在浅层环境还是在深层环境中形成，尚无定论。特别是，不确定性围绕着大于3克拉（大约豌豆大小）的IIb型大型钻石的起源而定。只是在过去的几年中，科学家才开始了解这些耀眼的蓝色晶体在地球上的何处形成。

现在，在纽约GIA实验室工作的研究人员Evan Smith博士和Wuyi Wang博士已经在大型IIb型钻石中发现了布里奇锰矿矿物的残留物。史密斯说：

“发现这些难以捉摸的矿物桥锰矿的残留物非常重要。这在深地球中很常见，处于下地幔的极端压力条件下，深度低于660 km，甚至比大多数超深钻石还要深。桥锰矿不存在于上地幔或地表中。当钻石到达表面时，我们实际上看到的不是桥锰矿，而是随着压力降低而分解时留下的矿物质。找到被困在钻石中的这些矿物，就意味着钻石本身必须在地球上非常深的布里奇锰铁矿存在的深度结晶。”

史密斯检查了南非一枚矿产的重达20克拉的IIb型蓝色大钻石。通过将激光对准被困在钻石内部的微小夹杂物，他们发现（使用拉曼光谱仪）散射光的方式是Bridgmanite分解产物的特征。

他说：“我们还检查了莱索托Letseng矿的124克拉大型钻石。这种钻石的大小与核桃差不多，非常纯净，晶体结构中不含氮，因此被称为“ CLIPPIR”钻石。该钻石与著名的库里南钻石来自同一级别的钻石，该钻石现在已成为英国皇冠珠宝的核心。这颗大钻石显示出相同的特征布里奇锰矿击穿产物，这意味着它也已形成为超深钻石。它的特殊之处在于它是第一颗CLIPPIR钻石，我们可以为它坚定地分配一个较低的地幔起源，即660 km以下。以前，我们知道CLIPPIR钻石超深，并推测其起源深度可能跨越360至750公里，但是实际上我们还没有看到任何明显来自该窗口较深端的钻石。这使我们对CLIPPIR钻石（例如Crown Jewel钻石）的确切来源有了更好的了解。我们在这里了解到的是CLIPPIR钻石（例如Cullinan）和IIb型钻石（例如Hope）的发源地存在一些重叠。这是第一次被发现。

富含硼的IIb型钻石（例如Hope钻石）很少见；不到千分之一的钻石被归为IIb类。

“发现地幔深处意味着这些钻石中的材料经历了一次非凡的旅程。我们认为，赋予希望钻石独特蓝色的硼源于海洋底部。从那里，板块构造将其拖到地幔数百公里处，可以将其结合到钻石中。它表明，有一条巨大的回收路线，可以将来自地球表面的元素向下带入地球，然后随着火山喷发而使美丽的钻石偶尔返回到表面。”

史密森尼国家自然历史博物馆宝石与矿产主管策展人杰夫·波斯特（Jeff Post）博士在评论中说：“这项引人入胜的工作证实了希望钻石非凡而特殊，并且确实是地球上最稀有的物体之一。”

德国波鸿鲁尔大学的Christopher Beyer博士评论说：“在大型宝石级质量的钻石中发现了布里奇锰矿分解产物的残留物，这表明钻石中的内含物是胶囊，是我们从否则无法进入的深地球中获得的。另外，IIb型钻石中硼的独特特征支持整个地幔对流的理论，俯冲板下降到地球的下地幔。钻石是从液体中结晶出来的，因此，现在需要进一步研究以追踪液体的成分和促进这些稀有大钻石生长的条件。”

笔记：Post博士和Beyer博士均未参与此项工作，这些都是独立的评论。

戈德施密特会议感谢史密森尼自然历史博物馆为准备本新闻稿所提供的帮助。

Goldschmidt会议是全球主要的地球化学会议，由地球化学协会和欧洲地球化学协会主办。每年举行一次，涵盖的内容包括气候变化，天文生物学，行星和恒星的发展与状况，地球化学，污染，海底环境，火山以及许多其他主题。对于2020年，原定的夏威夷代表大会已在线进行，并于6月21日至26日举行，请参阅https://goldschmidt.info/2020/index。未来的大会将在法国里昂举行（2021年），而改期的夏威夷大会将在2022年举行。