鑽石揭示了地球內已知最深水的跡象

在地球炎熱的內部深處，潛藏著冰。 現在，一種鑲嵌在鑽石中的超緻密冰提供了第一個直接線索，證明地函深處 610 多公里深處存在豐富的水。

這種冰的晶體結構稱為“ice-VII”，地球表面並不存在。 研究人員在 3 月 8 日發表的報告中稱，它僅在壓力大於 24 吉帕斯卡（對應於 610 至 800 公里之間的深度）時形成。科學。 它在鑽石中的存在表明過渡區富水流體介於上、下地函之間，甚至進入下地函的頂部。

「這確實是我們第一次在這麼深的地方看到水，」耶路撒冷希伯來大學的地函岩石學家奧德·納馮（Oded Navon）說，他沒有參與這項新研究。

當當地殼板塊沉入下面的地函層時，它們會拖曳海水。 板塊下沉多深一直是長期存在的問題。 研究人員懷疑，豐富的水流體存在於地函深處，由含有富含水的礦物質的板子運送到那裡，當它們到達過渡區時會排出水分（SN：2014 年 7 月 12 日，第 14 頁 9）。 但科學家先前尚未發現這種水存在的直接證據。

這就是鑽石的用武之地。鑽石在高溫高壓下形成，在富含礦物碳酸鹽的口袋中結晶，然後被噴發的岩漿帶到地表（序號：2016 年 4 月 30 日，p。 8）。 當鑽石晶體形成時，它們可以封閉周圍環境中的少量液體或岩石。 這些雜質代表了地函的微小膠囊。 鑽石內含物是科學家了解地表以下一公里以上的地球結構的唯一直接窗口。

內華達大學拉斯維加斯分校的礦物學家 Oliver Tschauner 和他的同事著手研究鑽石內含物，但他們不是在尋找冰。 他們正在尋找二氧化碳分子形式的跡象，這可能有助於揭示碳從板塊到地函循環的線索。 研究人員使用了一系列技術，包括 X 射線衍射、紅外光譜和 X 射線螢光，試圖識別三顆鑽石（一顆來自中國，兩顆來自南非）內含物的成分。

研究小組看到的不是二氧化碳，而是一些 X 射線穿過鑽石時的散射模式。 該模式指向ice-VII。 這種極高壓冰的存在是了解鑽石形成深度的強大線索。 鑽石還含有單獨的富含某些鹽（例如鎂方解石和岩鹽）的流體以及富含碳的流體的內含物。

地函深處富含水的流體對於驅動循環非常重要，從而促進構造板塊的運動和火山爆發。 納馮說，水的存在可以降低壓力下熱岩石的熔點，使岩石更容易融化。 液體可以幫助重新分配地函內的熱量。

此外，一些大型的發熱放射性元素，如鉀、釷和鈾，不容易融入礦物的剛性晶體結構中，因此喜歡使用熔化的岩石（如果有的話）。 「你只需要一點液體，它們就會融化，」納翁補充道。

這項研究還提出了另一個謎團。 鑽石內的流體包裹體起源於較淺的深度，可能位於地表下 150 至 200 公里處，含有水、鹽和碳酸鹽的混合物。 但Tschauner 和他的同事發現，在他們的深層鑽石中，內含物是單獨隔離的：一個內含物中含有冰，另一個內含物中含有碳酸鹽，還有三分之一內含鹽。 「我們很驚訝它們都是分開發生的，而不是一起發生的，」查納說。

納馮指出：“這是我們需要解決的一個新謎題。”