从钻石中看地球历史！

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对于大多数珠宝商来说，浑浊、淡黄色的“含纤维钻石”实在太过难看。但对科学家来说，它们的晶体结构却隐藏着非常珍贵的秘密，可以用来追溯10亿年前甚至更久的历史。

耶路撒冷希伯来大学的地球科学家雅各布·魏斯（Yaakov Weiss）和同事将一些产自南非的含纤维钻石打碎，提取了被困在其中的少量液体。这些液体自钻石形成时就已经存在了，它们拥有独特的地质记录，能够展示在很久以前地球的深处到底处于什么样的环境中。这些液体还含有铀元素和钍元素，它们会衰变产生氦4，并逐渐从钻石的晶格中泄漏出来。没有人知道精确的泄漏速率，但科学家却需要用它来确定钻石的年龄，甚至进一步揭开地球深处的历史。

通过对衰变过程以及氦4可能泄漏的速率进行建模，魏斯和同事对这些钻石的形成时间给出了一个宽泛的年代范围。根据钻石形成的地点，他们还把一些不可能的年代排除掉了。结合这两方面的数据，科学家得到了氦4泄漏速率的上限。随后，他们将这个速率应用到了正在研究的含纤维的钻石上，相关研究成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）杂志。

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团队的研究成果指出，这些液体属于3个不同的时期，每个时期都与地表发生的巨大变化相吻合。最古老的钻石的年龄在7.5亿~26亿年之间，最终科学家确定，它的形成时间在大约10亿年前。当时的构造作用正在如今的非洲塑造崎岖的山脉。处于中间阶段的钻石形成于5.4亿~3亿年前，与纳米比亚诺克卢福山脉的形成时期相吻合。最年轻的钻石形成于1.18亿~8500万年前，随后它就被一次火山喷发活动带到了上地壳。此外，最古老的钻石的液体中还富含碳，而中间阶段和最年轻的钻石的液体中则分别富含二氧化硅和盐。这可能也反映了重大的地质变化。例如，最年轻的钻石中的液体可能是在洋壳被推入大陆地壳深处时形成的。

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加拿大艾伯塔大学地球科学家叙泽特·蒂默曼（Suzette Timmerman，并未参与这项研究）说，在地球深处，没有任何其他岩石或矿物像钻石一样，能在内部变化如此之少的情况下抵达地表。因此，钻石中的液体为了解上地幔和岩石圈（地壳）提供了一个罕见的机会。蒂默曼说：“钻石里的这一切基本就是时间胶囊。”

接下来，研究人员计划研究其他地区的钻石，看看它们的形成和地表事件之间是否也有类似的相关性，魏斯说：“我们需要进一步思考如何利用这些关联，将其用于研究地幔和岩石圈的演化。”

撰文：斯蒂芬妮·帕帕斯（Stephanie Pappas）

翻译：龚聪

来源：环球科学

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