欧易

欧易(OKX)

国内用户最喜爱的合约交易所

火币

火币(HTX )

全球知名的比特币交易所

币安

币安(Binance)

全球用户最多的交易所

“水货”钻石?其实也还行......

时间:2022-12-08 22:23:15 | 浏览:963

正文共3263字,预计阅读时间约为8分钟也可点击本篇推文音频,用耳朵聆听知识~在钻石销售中,有些钻石会因为其中包裹着杂质被评为瑕疵级,从而价格稍低。这些杂质被称为钻石的包裹体,大多数情况下,具有包裹体的钻石售价都会相对较低,但极少数包裹体却

正文共3263字,预计阅读时间约为8分钟

也可点击本篇推文音频,用耳朵聆听知识~

在钻石销售中,有些钻石会因为其中包裹着杂质被评为瑕疵级,从而价格稍低。这些杂质被称为钻石的包裹体,大多数情况下,具有包裹体的钻石售价都会相对较低,但极少数包裹体却会让钻石身价倍增,甚至具有极佳的科研价值。

全世界仅有两颗的“双钻”

天然钻石大都形成于地下150千米-250千米的地幔处,年龄在10到35亿年之间,少数钻石的形成深度甚至可达800千米。在地球内部的高温高压下,含碳元素的液体溶解并取代了各种矿物,逐渐增长,钻石就随之形成。在钻石形成的过程中或形成后,一些物质被其捕获、包裹起来,成为钻石的一部分,这些物质就是包裹体

从各类钻石中,可以看到大大小小的“包裹体” | 图片来源:参考文献

包裹体的种类多样。比钻石形成更早的包裹体,叫“原生包裹体”;与钻石同时形成,则称为“同生包裹体”;在形成之后产生的,则称为“次生包裹体”;根据包裹体相态的不同,则可以分成固相、液相和气相包裹体

粉红色钻石中的柯石英包裹体 | 图片来源:参考文献

矿物中的流体包裹体。在形成后随着矿物的冷却,流体收缩形成了一个小气泡 | 图片来源:Wikipedia

有趣的是,即使是钻石本身,也可能成为自己的“包裹体”:一颗大钻石包裹着一颗小钻石,呈现出奇特的“双钻”(Double diamonds)。2019年,第一颗“双钻”在俄罗斯雅库特(Yakutia, Russia)被发现;2021年,第二颗“双钻”在西澳大利亚(Western Australia)的埃伦代尔钻石场(Ellendale Diamond Field)被开采出来。

2021年,在西澳大利亚发现的“钻石中的钻石” | 图片来源:Wikipedia


形成后的钻石,物理性质极其稳定。即使在地下深处高温高压的环境下,也几乎不会发生改变,因此包含在其中的包裹体也可以保持原本的状态。随着火山喷发,地下深处的钻石被带到地表,成为我们研究地球深部物质的唯一来源。根据钻石中的包裹体,我们可以得知钻石形成时的环境,分析地球深处的物质组成,探究地球内部的秘密

2022年1月15日,汤加(Tonga)火山爆发。正是伴随着这种火山爆发,地球深部的物质才能被带到地表,钻石就是其中最重要的一员 | 图片来源:Wikipedia


带“馅”的钻石,科学家的最爱

在众多的物质中,作为生命之源的水,最令科学家们着迷。地球上的水,无时无刻不在进行着循环:江河湖海的水,在蒸发作用下进入大气形成云,云遇冷凝结变成降水又回到了大地,山川草木涵养了降水,水顺着土壤、岩石渗入地下,在岩土体的孔隙中经过漫长的运动又成为泉水勃勃喷涌而出,周而复始——这是地表水循环(又称水循环)

地表水循环(又称水循环)的过程 | 图片来源:USGS

地表水循环,滋养了生命,为动植物提供了生命活动所必备的水源。然而,在地表水循环之外,还存在着一个“深部水循环”:在板块运动的作用下,水随着俯冲的海洋板块进入地球内部,一直到达地幔深处,然后因岩浆活动重回地面。相关分析表明,地幔中的水量可能是地表海水体积的1/4~4倍

水随着俯冲的板块进入地下(标号5),在软流圈甚至更深处运动(标号1),最终伴随着火山喷发(标号3)、大洋中脊(标号12)和岛弧(标号15)回到地表 | 图片来源:Wikipedia

但是,地球内部的环境极其复杂。在高温高压的作用下,矿物大多呈脱水状态,储水能力很有限。地球深处真的有水吗?它们到底在哪儿?以什么样的形式存在?我们如何才能见到地球内部的水呢?

如今人类钻探所能达到的地下最深处也不过只有12千米,根本没法获取地球内部的物质。所幸,大自然为我们提供了一个来自地球深部的信使——钻石。携带着包裹体的钻石,就如同一个时间胶囊,穿越时间与空间,把地球内部的信息传递给我们

2014年,科学家们在一颗来自巴西的钻石中发现了一种尖晶橄榄石(ringwoodite)包裹体,这种包裹体具有很强的储水能力。这颗钻石来自地下410千米-660千米之间的转换带(Transition Zone),证明至少在转换带的局部地区有水存在

一颗来自巴西(Juína, Brazil)的钻石,内部含有的包裹体具有很强的储水能力,表明地球转换带(地下410-660km)内可能存在水 | 图片来源:Richard Siemens/University of Alberta

2018年,在一颗来自地下610千米-800千米之间的钻石中,科学家们发现了冰-Ⅶ(Ice-Ⅶ)的存在。这是一种在高温高压下由水结晶而形成的冰,也是首次在钻石中直接观察到“水”。尽管非常微小,但是这无疑证明了在地下极端的环境下,水可以存在。

小知识

水分子在不同温度和压力下形成的冰,其内部氧原子、氢原子,以及水分子之间的排列形式不同,导致晶体结构不同。目前,科学家已经发现19种不同冰的晶体结构。我们平时看到冰、雪,都为Ⅰ型冰,水分子呈六面体排布。

钻石中的水散射出的X射线(箭头指向的白色部分)表明,在地球深部有水的存在 | 图片来源:参考文献

2022年,在一颗来自非洲博茨瓦纳卡罗维矿(the Karowe mine, Botswana)的1.5克拉宝石级钻石中,科学家们发现了一系列的矿物包裹体。这颗钻石来自地下660千米深的地幔转换带处。对其包裹体的分析表明,这颗钻石形成于一个富含水的地下环境中,说明在钻石形成的地下660千米处,有水的广泛存在。

左图为钻石中的包裹体5,含有水合尖晶橄榄石(Ringwoodite,Rw)+顽火辉石(Enstatite, En)+铁方镁石(Ferropericlase,Fp),右侧包裹体1主要为顽火辉石(En)| 图片来源:参考文献

经鉴定,无色透明的包裹体1(a-c)和包裹体2b、包裹体6、包裹体8为顽火辉石;包裹体2a为含有顽火辉石与尖晶橄榄石接触的双相包体,2c则可能由尖晶橄榄石转化而来;包裹体4中存在和钙钛矿的结构;包裹体10为铁方镁石。所有的包裹体,显示这颗钻石形成于富水环境中 | 图片来源:参考文献

由此可见,地球真是一个当之无愧的“水球”。广阔的海洋,占据了地表70%以上的面积,而深不可测的地下,竟然也是一个含有大量水的“汪洋世界”。