南非矿山发现成分"近乎不可能"的钻石

两颗来自南非矿山的璀璨钻石中，竟同时封存着形成于完全对立化学环境的物质 —— 这种不同寻常的组合令研究人员直呼"近乎不可能"。这对发现于地下数百公里处的钻石，为人类揭示了地幔深处的化学活动与钻石形成机制。

这两颗钻石样本出土于南非矿山。与众多宝石类似，它们内部含有所谓"包裹体" —— 即钻石形成过程中捕获的周边岩石微粒。虽然包裹体令珠宝商头疼，却是科学家眼中的信息宝库。对于形成于人类无法触及的深部地幔的钻石而言，这些被完好无损带至地表的包裹体，更是成为了研究深部矿物原始状态的唯一窗口。

新发现的两颗钻石样本中，竟同时存在着富含氧原子的碳酸盐矿物（氧化态）与贫氧的镍铁合金（化学术语称为还原态）。就像酸与碱相遇会立即反应生成水和盐那样，氧化性碳酸盐矿物与还原性金属通常难以共存。耶路撒冷希伯来大学地球科学高级讲师雅科夫·韦斯表示，常规钻石包裹体仅含其中一种物质，因此这种共存现象令研究团队困惑不已，甚至将样本搁置一年之久。

当研究人员重新分析时，才发现这些包裹体记录下了钻石形成过程中的反应瞬间。这首次证实了地幔中碳酸盐矿物与还原金属发生反应可形成钻石，也是科学界首次在天然钻石中观测到该反应的中途状态。最新发表《自然·地球科学》期刊的论文资深作者韦斯指出："这堪称氧化谱系的两个极端。"

该发现对揭示地幔神秘过渡层具有重要意义。随着向地球深处进军，岩石与矿物会逐渐转变为还原态，可用氧分子越来越少，但关于地幔过渡过程的直接证据极为有限。不列颠哥伦比亚大学玛雅·科皮洛娃教授解释："我们通过实证数据对约200公里深度内的还原作用有所了解，但更深区域仅停留在理论推演。"而这两颗来自地下280-470公里的样本，首次为地幔化学理论提供了现实校验。

韦斯指出一个重要发现：氧化熔融物质的存在深度远超预期。传统理论认为，将钻石带至地表的金伯利岩属氧化性质，其形成深度不应超过300公里，但新发现表明氧化岩石可能存在于更深处。研究人员推测，钻石形成反应可能发生在构造板块俯冲过程中 —— 富含氧的碳酸盐流体被带入地幔深处，与金属合金相遇而产生反应。

富含镍的包裹体或许还能解释某些钻石的异常现象：晶格中偶尔出现的镍原子替代碳原子现象。科皮洛娃表示这一直是未解之谜，因为镍原子质量远大于碳，理论上难以进入晶格。"结合新数据来看，这或许正是特定深度钻石形成的标志，值得深入探究。"

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