我们过去认为钻石无处不在。新研究表明，钻石一直很稀有

新的研究通过对钻石旁边发现的一种独特的紫色伴星进行追踪，揭示了钻石形成的动荡过程。

钻石不仅品质优良，而且非常稀有，因此备受推崇。寻找钻石的方法之一是寻找更常见的伴生矿物，例如富含铬的镁铝榴石。

这种鲜艳的紫色石榴石很容易被钻石勘探公司发现，它们位于可能含有钻石的火山管下游的沉积物中，以及火山管内。紫色石榴石的存在表明钻石也可能存在。

此外，这种石榴石不仅在钻石附近发现，而且也一直存在于钻石内部。因此，通过增强对镁铝榴石及其形成方式的了解，我们也可以增强对钻石形成的了解。

它是以前以为这种石榴石不可能在地球深处形成。理论认为，它起源于另一种富含铬的矿物，称为尖晶石，这种矿物在地幔的较浅深度形成，然后被推到温度和压力较高的地方——从而形成了石榴石。

我们的最新研究，今天发布《自然》杂志使用新模型重新审视了一项旧理论，该理论认为这些镁铝榴石实际上是在地幔深处形成的，距离目前地表约 100 公里至 250 公里。它还表明钻石可能比我们想象的更稀有。

钻石和镁铝榴石是如何形成的

钻石是元素碳的晶体形式，在极高的压力和相对较低的温度下保持稳定——通过强烈的火山爆发意外浮出水面。

只有在少数地方才能满足在地幔深处形成钻石的必要条件。钻石的地理分布非常不均匀，南部非洲、刚果、坦桑尼亚、加拿大、西伯利亚和巴西的钻石集中度较高。所有这些地方都具有 25 亿至 35 亿年前的古老大陆地壳。

这个地壳的下面是深厚的固体“根”，就像冰山的龙骨一样，由地幔构成，随着时间的推移，由于剧烈的融化，地幔的化学物质已经严重耗尽。

正是在这个贫化地幔中，钻石最有可能形成，它延伸到 250 公里深处，下方是温度更高、更活跃的地幔。那么，它们的富含铬的同伴呢？

利用热力学计算机模型，我们能够证明镁铝榴石可以在地球深处形成，与钻石的深度相同。具体来说，这些石榴石是在极端加热事件中形成的，压力和温度超过 1,800?。

各大洲的根源

虽然这本身就是一个非常令人兴奋的发现，但更有意义的是，它为另外两种重要理论提供了信息。

第一个问题与大陆为何形成如此有关——这是专家们长期以来猜测的问题。

如上所述，镁铝榴石是在来自深层的极热上升流中形成的。我们的研究结果表明，这些上升流随后将上地幔熔化，形成了大陆的稳定基底。

换句话说，帮助大陆在数十亿年内保持稳定的“根”是产生镁铝榴石的同一地幔熔融事件的残留物。

钻石稀有度

第二个主要推论与钻石的稀有性有关。

一些研究人员认为钻石原本并不稀有，但由于大陆板块在全球范围内移动，地幔根被侵蚀和改变，许多钻石被毁坏了。我们的模型提供了另一种观点，即钻石实际上可能一直都很稀有。

我们如何才能判断钻石的必要摇篮——大陆根部高度亏损的地幔碎片——是否曾经很常见，但随着时间的推移变得越来越稀有，或者它们是否一直都很稀有？

当早期地球发生强烈的熔融事件时，熔体本身会以非常流动的熔岩形式喷发到大陆表面，这种熔岩被称为“科马提岩”。这些熔岩保存完好，并被广泛分析。它们的成分各不相同，我们的模型可以预测其中哪些可能与富含铬的镁铝榴石石榴石一起形成。

我们从对科马提岩的数万次化学分析中得知，这种镁铝榴石的特殊成分非常罕见。这是因为，为了形成这种岩浆，岩浆必须与经历过多次熔融事件的极度贫化的地幔相互作用。只有 8%-28% 的科马提岩符合这一条件。

由此，我们可以推断，镁铝榴石和它们所来自的极度贫瘠的地幔域一直都很稀有——甚至在早期地球上也是如此。由于钻石与这些特殊的岩石有亲和力，它们也一定一直很稀有——这让它们更加引人注目。

卡尔·沃尔什， 博士生，昆士兰科技大学；求爱坎伯，岩石学教授，昆士兰科技大学， 和艾玛·汤姆林森， 副教授，都柏林圣三一学院

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