你的位置:化石网 >> 最新研究 >> 详细内容 在线投稿

非洲钻石中的液体“内含物”为了解古代地球提供新线索

收藏 打印 发给朋友 来源: 化石网 网站编辑:化石猎人
热度105票 浏览20次 时间:2021年5月29日 09:52
非洲钻石中的液体“内含物”为了解古代地球提供新线索

非洲钻石中的液体“内含物”为了解古代地球提供新线索

非洲钻石中的液体“内含物”为了解古代地球提供新线索

(化石网报道)据cnBeta:钻石有时被描述为来自地球深处的信使,科学家们仔细研究它们,但是这些信息往往很难读懂。现在,一个团队已经想出了一个办法来解决两个长期存在的难题:单个含流体的钻石年龄,以及其母体材料的化学成分。

这项研究使他们能够勾勒出10多亿年前的地质事件,这不仅是钻石研究的一个潜在突破,也是行星进化的一个潜在突破。宝石级的钻石是几乎纯正的碳格子。这种元素的纯度使它们具有光泽,但也意味着它们包含其年龄和起源信息很少。然而,一些低级别钻石以微小液体袋形式隐藏着缺陷,这是晶体演变过程中更复杂流体的残留物。通过分析这些液体,科学家现在找出了不同钻石形成时间,以及它们周围不断变化的化学条件。

这项研究为一些真正大问题打开了一扇窗,甚至是一扇门,让科学家第一次级可以得到这些流体的可靠年龄。这项研究本周发表在《自然通讯》杂志上。大多数钻石被认为是在地表下约150至200公里处形成的,在大陆下面相对冷的岩石块中。这个过程可能可以追溯到35亿年前,并且可能持续到今天。偶尔,它们会被称为金伯利岩的强大深层火山喷发带上去。目前,已知最年轻的金伯利岩矿床有几千万年历史。

该小组研究的10颗钻石来自南非金伯利地区的德比尔斯公司所建立的矿场。这些看起来很脏的标本,其中含有固体或液体杂质,使它们失去了作为珠宝资格,但却带有潜在宝贵的化学信息。到目前为止,大多数研究人员都集中在固体内含物上,如微小的石榴石,以确定钻石年龄。但是,固体内含物所显示的年龄可能是有争议的,因为内含物可能与钻石本身在同一时间形成,也可能不是。另一方面,封装的液体是真正的东西,是钻石本身形成的东西。

科学家所做的是找到一种方法来确定流体年龄。他们通过测量放射性钍和铀的痕迹,以及它们与氦-4的比率来做到这一点。科学家们还算出了灵活的小氦分子能够从钻石中泄漏出来的最大速度。事实证明,钻石非常善于容纳氦气。该小组确定了钻石形成的三个不同时期。这些时期都发生在独立的岩体中,最终凝聚成今天的非洲。

最古老时期发生在26亿年至7亿年前。那时候流体包裹体显示出一种独特成分,是极其丰富的碳酸盐矿物。这一时期也恰好是地表上巨大山脉的堆积期,这时候的钻石显然是由岩石碰撞和挤压而形成。研究人员说,这些碰撞可能与下面富含碳酸盐液体产生有关,尽管具体如何产生还不清楚。

下一个钻石形成阶段可能跨越了5.5亿至3亿年前的时间范围,因为原非洲大陆继续重新排列。在这个时候,液体内含物显示,液体中含有大量的硅矿物质,表明地下条件发生了变化。这一时期也与另一个主要的造山事件相吻合。

最近的一个已知阶段发生在1.3亿年前和8500万年前。同样,流体组成发生了变化。现在,它含有大量含钠和钾的盐类化合物。这表明,形成这些钻石的碳不是直接来自地球深处,而是来自被俯冲作用拖到大陆块下面的洋底。这种想法,即一些钻石的碳可能是从地表回收的,曾经被认为是不可能的,但是科学家们最近的研究增加了它的可能性。

相关报道:地质学家发现钻石液体内含物 为了解古代地球提供新线索

(化石网报道)据cnBeta:外媒New Atlas报道,地质学家研究了被困在钻石中的微小液体袋,以更好地了解人类最喜爱的岩石可能有多老。在此过程中,他们确定了过去几十亿年来非洲钻石形成的三个不同时期,对我们星球的历史产生了深远的影响。

尽管你的戒指或项链上的钻石可能很漂亮,但从地质学的角度来看,它是非常无聊的。这是因为珠宝业所珍视的宝石级钻石必须尽可能地纯净,这意味着它们没有任何其他元素的“内含物”被困在里面。

但这些“内含物”对地质学家来说具有很大的意义。分析这些杂质可以让科学家了解钻石的年龄,以及它的形成环境和条件。固体内含物是最常见的分析类型,但它们可能不会产生完全准确的日期--这些矿物可能在钻石被包裹之前很久就已经形成,或者是后来被捕获。

因此,在新研究中,哥伦比亚大学的研究人员调查了液体内含物,它们应该能够提供一个更可靠的时间框架。毕竟,这些小口袋含有钻石本身最初形成的富含碳的液体。研究小组测量了10颗钻石的液体包裹体中的钍和铀的含量,并分析了这些放射性元素与氦-4的比率,氦-4是在它们衰变时产生的。他们还检查了氦气分子能够以多快的速度从钻石中泄漏出来,这将影响比率。幸运的是,似乎它们不能很容易地逃脱。

通过分析,研究人员确定了钻石形成的三个独立时期,其特点是化学成分截然不同。最早的时期可以追溯到26亿到7亿年前,内含物中富含碳酸盐矿物。在这一时期,巨大的山脉显然在表面形成,但研究人员不确定这是否是一个巧合或有某种联系。

第二个时期横跨5.5亿到3亿年前,内含物中硅酸盐矿物含量高。而第三个时期,即1.3亿年到8500万年前,再次显示出不同的成分--这一次,它们富含钠和钾的盐类化合物。研究小组表示,这表明碳源发生了变化,因为钻石越来越多地从被拖入地球深处的海底部分形成。

最后,研究人员表示,正是在这个最新时期的末尾,金伯利岩的巨大喷发将所有这些钻石带到了地表。这个矿床最终成为南非的戴比尔斯钻石矿。

奇怪的是,研究小组所研究的钻石中,有一颗钻石同时含有来自这些时期中最古老和最年轻的液体。这表明,古老的钻石可以在巨大的时间段内继续增加新的层次。研究人员说,这项研究不仅可以提高我们对钻石形成的认识,而且可以提高我们对地球本身不同历史时期的认识。

“令人着迷的是,你可以从流体中约束所有这些不同的情节,”该研究的共同作者Cornelia Class说。“非洲南部是世界上研究得最好的地方之一,但我们很少能够看到过去在那里发生的间接迹象之外的东西。”

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。
TAG: 地球 钻石
【已经有105人表态】
12票
感动
13票
路过
11票
高兴
14票
难过
14票
搞笑
14票
愤怒
15票
无聊
12票
同情
上一篇 下一篇