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未解之謎-地球大鑽石何時及何因形成

美國寶石學院(Gemological Institute of America,GIA),針對長期以來人們一直探索研究的大型鑽石有重大發現,並且刊登報告在《科學》期刊上。研究中指出,鑽石形成時包裹的其他元素,可以推斷其生成環境,同時此一發現也解釋了為何許多大型鑽石都屬於晶質特別透亮的Type2鑽石。

 

作者國際中心 | 風傳媒 – 2016年12月18日 下午6:46

地表深處400公里至750公里的液態金屬 誕生世界最稀有的寶石──大型鑽石
 


從1905年在南非發現的3106克拉「卡利南」(Cullinan),到2015年在波札納出世的109克拉「萊賽迪拉羅納」(Lesedi la Rona),幾乎每一塊大型鑽石都聞名世界。現在科學家宣稱,他們破解了這些稀有寶石的形成之謎。

美國寶石學院(Gemological Institute of America,GIA)等機構的研究人員在最新一期美國《科學》(Science)期刊上報告說,大型鑽石可能源自地表之下400公里至750公里的超深部,在液態金屬中形成。這項發現將能幫助推進認識地球的深部環境。
 

 

參與研究的美國寶石學院研究開發部總監王五一對新華社記者說:「半個世紀以來,人們一直在探索天然鑽石的形成機制,但由於涉及價值、保險等問題,科學家很難有機會研究大型鑽石,所以長期以來我們對大型鑽石的成因及其地學意義所知無幾。」
 

王五一表示,作為一家非營利機構,美國寶石學院「幾乎是世界上唯一有機會可以對大量大型鑽石做研究的機構」,因為許多鑽石的銷售都需要美國寶石學院的鑑定證書。該學院每天收到來自世界各地的數萬顆要求分級鑑定的鑽石,所以方便接觸到大量研究樣本。
 

最終,研究人員從數十萬顆鑽石裡挑選出30多顆大鑽石,其中最大的約400克拉。徵得鑽石擁有者同意後,他們檢測了鑽石加工切下來的邊角料,結果在其中發現了一些天然包裹物的雜質,其成分有鐵、鎳、硫、碳等元素。
 

鑽石的一個特點是,它在生長過程中會把一些周圍物質包裹在內。由於鑽石是純碳物質,非常穩定,包裹在其中的物質幾乎不太可能跟外界物質發生反應,因而保留了鑽石形成時周圍環境的特徵。從包裹物主要成分為鐵來看,大型鑽石應該是在液態金屬環境中形成的,這與小型鑽石的形成環境完全不同。
 

研究人員據此認為,大型鑽石在地球內部形成的深度要比絕大多數鑽石深得多,它們的形成深度可能是在地下400公里到750公里,而其他天然鑽石一般是在地下150公里至200公里的深度、攝氏1200到1400的溫度下形成的。後來這些鑽石伴隨著火山噴發等地質活動上升到地面。
 

天然鑽石可分為一型鑽石與二型鑽石,兩者主要區別是氮含量,二型鑽石的純度特別高,氮雜質極少,這種鑽石只佔天然鑽石的2%。藍色的鑽石是二B型,屬於半導體。
 

新發現可以解釋為什麼大型鑽石基本是二型鑽石,這是因為大型鑽石在液態金屬環境中形成,而氮會被金屬吸收,所以大型鑽石純度也較高。而絕大多數鑽石可能在矽酸鹽環境中通過其他化學反應形成,所以地下150公里至200公里處形成的鑽石容易包裹更多的氮,純度相對較低。
 

卡利南鑽石重3106克拉,相當於612.2公克,於1905年1月26日發現於南非的卡利南礦場。英國國王愛德華七世(Edward VII,1841-1910)擁有時,將它切割為9大塊及許多小塊,其中9大塊分別命名為卡利南一~九世(Cullinan I~IX),皆為英國王室珍藏。

 

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