在地球地幔深处形成的钻石包含深处回收过程的证据

地球深循环

这幅漫画展示了一个俯冲的大洋板块像传送带一样从地表移动到下地幔。白色箭头显示的是板块顶层相对完善的浅层循环路径(地壳和沉积物),它流入弧状火山。研究小组通过研究钻石的新发现揭示了更深层次的循环途径,如图中浅蓝色所示。渗透在海底的裂缝中的水使板块内部的岩石水合物,形成“蛇纹岩”,而这些水化的岩石有时会被带到下地幔的顶部。这是将水、碳和其他地表元素转移到地幔深处的主要途径。资料来源:范文佳,W.设计工作室

这些发现使我们得以追踪地表的矿物是如何被吸入地幔的。

在地幔深处形成的钻石含有在海底发生的化学反应的证据。探测这些宝石可以帮助地球科学家了解物质是如何在地球表面和深度之间交换的。

新著作发表于科学的进步证实了蛇纹岩——一种由橄榄岩形成的岩石,橄榄岩是地幔的主要岩石类型,当水穿过海底的裂缝时——可以通过板块构造过程将地表水携带到700公里深的地方。

“几乎所有板块的海底最终弯曲,滑落到地幔——这一过程被称为俯冲,这有可能回收表面材料,比如水,到地球,”卡内基的彭倪解释说,该研究工作与宝石学研究所的埃文·史密斯。

钻石让科学家得以窥见地球的深处

这张图片展示了钻石如何让研究人员得以一窥地球内部发生的过程,包括地表物质的深层循环。图片来源:凯瑟琳·凯恩的作品,由卡内基科学研究所提供

蛇形素驻留在底板板内可能是最重要,但已知的地球化学途径中最重要的,但地球化学途径之一,通过该途径被捕获并传送到地球的深度。由于卡内基和GIA研究了关于蓝色钻石的起源以及构成中海山脉和海洋岛屿的爆发式裂缝材料的化学成分,因此涉嫌脓肿的蛇形素存在 - 由于Carnegie和Gia研究。但证明这条路的证据迄今尚未完全确认。

The research team — which also included Carnegie’s Steven Shirey, and Anat Shahar, as well as GIA’s Wuyi Wang and Stephen Richardson of the University of Cape Town — found physical evidence to confirm this suspicion by studying a type of large diamonds that originate deep inside the planet.

“世界上一些最着名的钻石落入了这类特殊类别的相对较大和纯净的宝石钻石,如世界着名的Cullinan,”史密斯说。“它们在360到750公里之间形成,至少与上下地幔之间的过渡区一样深。”

CLIPPIR钻石

Letseng Mine的粗Clippir钻石的例子,莱索托。这些与本研究中分析的钻石相同。最大的石头是91.07克拉。信用:照片由罗伯特沃尔顿;©GIA;礼貌的宝石钻石有限公司

有时它们含有在钻石结晶过程中被困住的微小矿物包裹物,这让我们得以一窥在这些极端深处发生的事情。

雪瑞解释说:“研究在深部钻石结晶过程中形成的矿物小样本,可以让我们了解地幔的成分和动力学,因为钻石保护矿物在到达地表的过程中不受额外变化的影响。”

在这种情况下,研究人员能够分析金属夹杂物中铁的同位素组成。与其他元素一样,铁可以在其核中具有不同数量的中子,这导致铁的铁原子略有不同的质量或不同的“同位素”。测量“重”和“光”铁同位素的比率为科学家提供了一种铁的指纹。

研究小组所研究的金刚石包裹体中重铁和轻铁同位素的比例比通常在大多数地幔矿物中发现的要高。这表明它们可能不是来源于地球深部的地球化学过程。相反,它指出,当海洋板块橄榄岩转变为海底蛇纹岩时,形成了磁铁矿和其他富铁矿物。这些水化的岩石最终俯冲到几百公里以下的地幔转换带,在那里这些特殊的钻石结晶了。

“我们的研究结果证实了一种令人愉快的深土回收途径,允许我们追踪从表面的矿物质如何被吸引到地幔中并在其成分中创造可变性,”Shahar结束。

参考:2021年3月31日科学的进步

2评论在“地球地幔深层形成的钻石”中包含深处回收过程的证据“

  1. 我似乎记得俄罗斯鼹鼠深钻口项目核心样本来自几英里的深层含有(略带变质)沉积岩......也许地球不是“只有”只有50亿岁。也许50亿年是一个地质[重新]周期的长度......或者我们衡量这些东西的能力......或者指示我们需要“重新调制”我们的放射性腐烂的衡量标准:也许是关于订单的东西十对一。可能是…

  2. 克莱德·斯宾塞|2021年4月1日下午2:10|回复

    “......鼹鼠深钻工程”

    你是指Mohorovicic不连续的“Moho”吗?

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