鉆石如何進入地表，鉆石如何進入地表。

“鉆石是永恒的。”那個標(biāo)志性的口號，為一個1940年代非常成功的廣告活動，出售寶石作為永恒承諾和團結(jié)的象征。

但是我們的新研究是由各個國家的研究人員進行的，發(fā)表于《自然》雜志，這表明鉆石也可能是地球構(gòu)造板塊分裂的標(biāo)志。它甚至可以提供線索，說明最好去哪里尋找它們。

鉆石，是最堅硬的天然結(jié)石，需要強烈的壓力和溫度才能形成。這些條件只有在地球深處才能實現(xiàn)。那么它們是如何從地球深處到達(dá)地表的呢？

鉆石被帶到熔融的巖石或巖漿中，稱為金伯利巖.直到現(xiàn)在，我們還不知道是什么過程導(dǎo)致金伯利巖突然射穿地殼，花了數(shù)百萬甚至數(shù)十億年的時間存放在大陸下。

超大陸周期

大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家都認(rèn)為，引發(fā)的爆炸性噴發(fā)鉆石同步出現(xiàn)超大陸周期：一種反復(fù)出現(xiàn)的陸地形成和破碎模式，定義了數(shù)十億年的地球歷史。

然而，這種關(guān)系背后的確切機制存在爭議。出現(xiàn)了兩種主要理論。

有人提出金伯利巖巖漿利用“傷口”當(dāng)?shù)貧け焕旎蚋采w地球的堅固巖石板（稱為構(gòu)造板塊）分裂時產(chǎn)生。另一種理論涉及地幔羽流，來自地核-地幔邊界的巨大熔巖上升流，位于地球表面以下約 2，900 公里處。

此外，許多金伯利巖沒有顯示出我們期望在地幔羽流衍生的巖石中發(fā)現(xiàn)的化學(xué)“味道”。

相比之下，金伯利巖的形成被認(rèn)為涉及極低程度的地幔巖融化，通常不到1%。因此，需要另一種機制。我們的研究為這個長期存在的難題提供了可能的解決方案。

我們部署了統(tǒng)計分析，包括機器學(xué)習(xí)– 應(yīng)用人工智能（AI） – 法醫(yī)檢查大陸分裂與金伯利巖火山活動之間的聯(lián)系。我們的全球研究結(jié)果表明，大多數(shù)金伯利巖火山的噴發(fā)發(fā)生在地球大陸構(gòu)造分裂后2000萬至3000萬年。

此外，我們針對發(fā)現(xiàn)最多金伯利巖的三大洲（非洲、南美和北美）的區(qū)域研究支持了這一發(fā)現(xiàn)。它還增加了一個主要線索：隨著時間的推移，金伯利巖噴發(fā)傾向于以整個大陸均勻的速度逐漸從大陸邊緣遷移到內(nèi)部。

這就引出了一個問題：什么樣的地質(zhì)過程可以解釋這些模式？為了解決這個問題，我們采用了多個計算機模型來捕捉大陸在經(jīng)歷拉伸時的復(fù)雜行為，以及底層地幔內(nèi)的對流運動。

效應(yīng)

我們認(rèn)為，多米諾骨牌效應(yīng)可以解釋大陸的分裂如何最終導(dǎo)致金伯利巖漿的形成。在斷 陷，大陸根的一小部分區(qū)域 - 位于一些大陸下方的厚巖石區(qū)域 - 被破壞并沉入下層地幔。

在這里，我們得到較冷物質(zhì)的下沉和熱地幔的上升流，導(dǎo)致一個稱為邊緣驅(qū)動對流.我們的模型顯示，這種對流觸發(fā)了一連串類似的流動模式，這些流動模式遷移到附近的大陸下方。

我們的模型顯示，在沿著大陸根部掃蕩時，這些破壞性的氣流從大陸板塊底部清除了大量數(shù)十公里厚的巖石。

然后，我們的計算機模型的各種其他結(jié)果表明，這個過程可以將適量的必要成分聚集在一起，以觸發(fā)足夠的熔化以產(chǎn)生富含氣體的金伯利巖。一旦形成，在二氧化碳和水提供的巨大浮力下，巖漿可以迅速上升到地表，攜帶其珍貴的貨物。

尋找新的鉆石礦床

該模型與金伯利巖和地幔羽流之間的空間關(guān)聯(lián)并不矛盾。相反，構(gòu)造板塊的分裂可能是也可能不是由羽流引起的板塊變暖、變薄和減弱造成的。

然而，我們的研究清楚地表明，在大多數(shù)金伯利巖豐富的地區(qū)觀察到的空間，基于時間和化學(xué)模式不能僅僅通過羽流的存在來充分解釋。

引發(fā)火山噴發(fā)的過程將鉆石帶到地表似乎是高度系統(tǒng)的。它們從大陸的邊緣開始，以相對均勻的速度向內(nèi)陸遷移。

這些信息可用于確定與這一過程相關(guān)的過去火山噴發(fā)的可能位置和時間，從而提供能夠發(fā)現(xiàn)綠色能源轉(zhuǎn)型所需的鉆石礦床和其他稀有元素的見解。

如果我們要尋找新的礦床，值得記住的是，運動團體目前正在努力試圖從世界市場上消除那些用于資助戰(zhàn)爭（沖突鉆石）或來自工人條件差的礦山的鉆石。

鉆石可能是也可能不是永遠(yuǎn)的，但我們的工作表明，在我們星球的歷史中，很長一段時間內(nèi)都反復(fù)創(chuàng)造了新的鉆石。

托馬斯·杰農(nóng)，地球科學(xué)副教授，南安普敦大學(xué)

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