科學家研究鑽石如何被岩漿帶到地表

日期: 2025-10-07 | 來源: 大紀元 | 有0人參與評論 | 字體: 小中大
全球有超過70%的鑽石都來自金伯利岩熔體，然而這些岩層岩漿如何從地函深處噴發到地表，讓許多科學家困惑不已。近期，挪威科學家透過模擬模型推測出金伯利岩層的岩漿噴發機制，該機制可能與大量的二氧化碳和水密切相關。

擁有超過200年歷史的挪威奧斯陸大學（Universitetet i Oslo）研究團隊，透過二氧化碳和水等揮發性化合物，模擬它們如何影響“金伯利岩熔體”相對於周圍物質的浮力，以此達到量化金伯利岩漿噴發所需的條件。這項研究成果為解開此謎團邁出了重要一步，並於8月發表在《地質學》雜志上。

地質學家長期以來認為“金伯利岩熔體”是了解地球深處的重要窗口——源自地函的熔體，能迅速上升穿過地函和地殼，形成深逾150公裡、形似胡蘿卜狀的火山管，並直達地函熔岩層。

一些研究估計，金伯利岩熔體在猛烈噴發到地表之前，上升速度可高達每小時80英裡（約128公裡）。在此過程中，岩漿會捕捉沿途遇到的岩石碎片，這些碎片被稱為捕虜岩（xenolith）或捕虜晶（xenocryst）。

捕虜岩又稱捕獲岩，其礦物組成與包裹它的火成岩顯[ascii]著[/ascii]不同，當岩漿上湧並冷卻後，這些異質岩石便被固封其中。由於這種特性，讓科學家認為研究捕虜岩，可得知有關地函組成的資料。

目前，玄武岩、金伯利岩、菱鎂礦和斑岩等岩石皆原產於上地函，通常含有捕虜岩。例如玄武岩中能夠看到含有純橄欖岩（dunite），而橄欖岩（peridotite）和尖晶二輝橄欖岩（spinel lherzolite）則屬於原地函的岩石。

該研究團隊為了精確界定這些金伯利岩母岩熔體的成分，重點研究了加拿大西北部遙遠的斯拉夫克拉通（Slave craton）的“傑裡科金伯利岩”（Jericho kimberlite），並使用化學模型測試了不同比例的二氧化碳和水的原始混合物是如何影響熔岩噴發。

“斯拉夫克拉通”是位於加拿大地盾（Canadian Shield）西北部的一個古老穩定的大陸地殼區域。由於斯拉夫克拉通的古老地質年齡（科學家估計約40.3億年前）和保存完好的地質記錄，成為地質學上重要的研究對象。因此，有助於科學家理解諸如傑裡科金伯利岩穿越過程中的岩漿活動，以及鑽石如何從地函深處被帶到地表。

本次研究中，團隊的研究人員利用分子動力學軟體模擬原子間的作用力，追蹤金伯利岩熔體中原子在不同深度下的移動方式。他們透過計算，確定了熔體在不同條件下的密度，以及它是否具有足夠的浮力能夠進行上升運動。

該研究近一步揭示，揮發性物質如何在金伯利岩熔體噴發中產生不同的作用，包括水增加熔體的擴散性，使它保持流動性和液態；二氧化碳有助於在高壓下形成熔體的結構，但在靠近地表的地方，它會脫氣（液體、固體去除溶解氣體或微小氣泡的過程）並推動噴發向上。

研究人員首次證明，傑裡科金伯利岩至少需要8.2%的二氧化碳才能噴發；如果沒有二氧化碳，鑽石就可能被鎖在地函中。

他們解釋，鑽石之所以能夠通過金伯利岩到達地表，是因為快速上升的岩漿阻止了它們在地表淺層壓力與溫度下重新變成更穩定的石墨。不過，金伯利岩熔體原始熔體的確切成分，以及它是如何快速地上升，對目前的科學界來說仍是個待解的謎團。

天然鑽石鑲嵌在金伯利岩中。(Shutterstock)

奧斯陸大學行星宜居性中心的博士研究員安娜‧安祖洛維奇（Ana Anzulović）表示，“我們無法直接測量它們的起源，對原始金伯利岩或者說母岩的熔融物樣貌，僅能掌握一個大致情況。”
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