揭秘：俄羅斯1000萬億的鑽石來自哪裡？

加好友 · 發表於 2012-9-26 17:25

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果殼網報導，北國俄羅斯雖然往往給我們留下地大物博的印象，但想讓那些描寫“豐富礦產”的教科書式詞條刺激到我們感性的神經，嗯，還真難。不過今日，北極熊總算找到了一個機會，能夠用“豐富的礦產”來給我們的視野帶來一場“通古斯大爆炸”了。繼續用古板的蘇俄式文宣？不不，這次不一樣，它顯然應該像自信而開放的美國佬一樣，這樣喊道——
重現天日吧，數万億克拉的鑽石；至此揭開你神秘的面紗吧，3000年不朽之巨礦！西伯利亞的白雪埋藏不住你的光輝，為這國家寶藏的最終揭開而歡呼，為這驚天的財富即將走向世界而乾杯吧，烏拉！

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2012-9-26 17:25 上傳

俄羅斯向來是鑽石出產國之一，圖為俄羅斯雅庫特共和國的Mir礦，世界最大的露天鑽石礦場之一。而這次公佈的新礦藏，不論是范圍還是產量，都將將遠超Mir礦（圖片：wiki commons）
這麼興奮一點也不過分。本月17日，莫斯科終於承認了西伯利亞東部蘊藏著一個儲量足以達到數万億克拉的鑽石礦。這個早在上世紀70年代便已發現的鑽石礦被當作“秘密寶藏”暗地塵封起來——因為當時蘇俄已經具有足夠的其他鑽石礦源來獲得利潤。30多年後的今天，它得以重見天日，直接帶來超過$1,000,000,000,000,000 （一千萬億美元）的價值評估！可想而知，它將會給國際寶石市場的價格帶來何等規模的深度衝擊。在這樣的身價面前，就算做一做從此改寫世界經濟史的夢，恐怕也無可厚非吧？
在如此爆炸性的信息前誰能不心動！想給心愛的妹子送顆鑽石可無奈“鑽石恆久遠，一顆就破產”？把後一句話封入歷史的轉機可能就在眼前！畢竟，數万億克拉的量級，平均分配，地球上每個人都會有幾百克拉的配額。當然，科學青年們要想玩得更嗨，單把鑽石遞過去是不行的，鑽石背後的那些科學原理也有必要先八卦好，比如我問你：這種東西為什麼要多的時候可以在一個地方產出這麼多——就像這個可以足夠開採3000多年的大礦區，而大部分地方，人們尋死覓活也都找不到一顆呢？
業火地幔的超深'鑽'

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2012-9-26 17:25 上傳

在地球這顆“有機的”星球上，碳的豐富程度可謂濫大街了。且不說生物圈這個巨大的碳儲庫，就是在岩石圈中，以石灰岩和白雲巖為代表的碳酸鹽岩體系，也算是一群有著重要話語權的岩石類別了。這些濫大街的有機物、碳酸鹽，要多複雜有多複雜，可輪到最簡單的單晶碳——鑽石，為什麼卻偏偏鳳毛麟角難窺一斑呢？原來，鑽石的形成需要極為高壓的環境，材料雖然多但火候不到不行，於是，儘管地球上碳多，可高壓環境卻極其稀缺。這樣的結論，只讓人們搥胸嗟嘆了——原來，真正值錢的是壓力啊。
稀缺二字的潛台詞不外乎“畢竟還存在”。但這樣高壓的環境又從何尋起？人們首先想到的是地下深處。這完全可以理解——在簡單的淨水壓力公式Ps=ρgH 面前，想增加壓力只用簡單地增加深度值便可以了，何樂而不為呢？用實驗計算出石墨向金剛石發生相變的壓力，然後像打石油井那樣達到相應的高度不就行了？很遺憾，理想雖然非常豐滿，但現實的骨感也緊隨而進——在地球的常規地熱梯度下，石墨-金剛石相變線所對應的最淺深度尚為150km。150km是個什麼概念？下面的數據可以直觀地說明這個問題：人類平時鑽探石油的勘探井，深度一般在5km之內；大陸超深鑽能夠達到的最深記錄，為12km；地殼的平均厚度呢，17km，過了這個就是地幔；於是好，現在給你擺個150km放在眼前，這是什麼概念？在這個深度，你甚至已經直接越過上地幔岩石圈，直接進入岩漿之海——大地幔對流環了。
這樣的深度絕然得讓我們這些活在地球表層的生物望而卻步了，但好在地質學家可以找到一些靈活的方案。人類不下去，不代表它們不可以上來嘛——經過地質學家與地球物理學家對地球動力學的長時間研究，發現那些地處深部的幔源物質（甚至可以深至地核-地幔邊界Core-Mantle Boundary），會因地幔對流而上湧，並最終侵出地表。這些地球最深部的信使能夠將生成於業火煉獄中的寶藏給順道捎上來——當然也就包括了人們盼望已久的鑽石了。當年，初至非洲的勘探家們在南非就發現了這樣一個帶著大儲量鑽石而升上來的地幔侵入體，於是在利潤滾滾而來的喜悅之餘，它們便用產出地Kimberly來為這種侵入岩命了名，以示永久的紀念，而這種侵入體呢，不瞞你說，便是我們熟知的鑽石母岩——金伯利岩（Kimberlite）了。

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2012-9-26 17:25 上傳

金伯利岩中的鑽石晶體。（圖片：open.ac.uk）
但是地球上可不是隨時隨地都能發生深地幔物質的上湧的。地幔熱柱發育的條件其實極端苛刻，而地球元素的圈層分異效應則更讓它鑽石的形成雪上加霜：碳的儲量在地球上雖然算得上豐富，但它們主要匯集在地球表層的生物圈和表生沉積岩（即灰岩/白雲巖）中，在望眼盡是鎂鐵矽的地幔中，可以說連零頭都算不上。唯一可以讓地幔中獲得一些碳質的方式，也不過是等大洋板塊俯衝時，指望一些海洋的碳酸鹽岩殘片隨著深大斷裂攪進去，隨地幔對流分散稀釋在那鎂與鐵的火海中。
天地衝撞的永恆之晶
大地幫不上忙的時候，不妨再問問蒼天。這不，現在俄羅斯發現的這個巨型鑽石礦，便與地球深部動力學一點關係都沒有——它完全是天外來客之於人類的饋贈。
上文已述，碳素分佈最為豐富的區域是地表。那麼假如現在在地表給你一個巨大的壓力源，還愁沒有大批量的鑽石生成嗎？這便是為什麼近這個鑽石礦發現於一個砸向地面的隕石坑中了。隕石沖擊地面時那巨大的衝量將在瞬間產生不可想像的高溫與高壓，高溫使得岩石當場融化，迸濺四方，巨大的衝擊力則足以將地表變為塑性，形成表面波的大脈衝。在這短暫的“天地融合”瞬間，星球事件級的環境指數，足以創造任何絕形於地表的異象物質。富碳的地表，便被隕星鑄就出了一個富集鑽石的寶藏。
今日發現的這個西伯利亞“國家寶藏”，則形成於一個叫做“Popogai”的隕石坑中。它是地球上目前所確認的七大隕石坑之一，在始新世末期（距今約3500萬年前），一顆隕星直接撞向了西伯利亞大陸，形成了這個直徑可達100km的大型隕石坑。

俄羅斯Popogai隕石坑，世界七大隕石坑之一。（圖片：wiki commons）
千百萬年過去，隕石坑早已靜靜地凝固在了西伯利亞雪原的凜凜的寒風中，雖然我們無法直觀想像出當年那震撼天地的大衝撞究竟給地錶帶來了怎樣的末日景象，但我們卻依然能從它給今日的人們帶來的數字中間，窺見到那撼世宏力的浩渺一斑——在Popogai隕石坑的衝擊中心，方圓580平方公里範圍內的碳質全部發生相變，形成一顆顆精美的鑽石。而被撞擊的可能是一個巨大的石墨礦，因而粒粒鑽石如星辰般散落在西伯利亞亙古的冰原，從此為地球的歷史上烙下了這片漫天閃爍的永恆之晶。
當然，要分辨這種衝擊鑽石並非無跡可尋，很多Papogai的鑽石中據信包裹有一種被稱為藍絲戴爾石（lonsdaleite）的礦物。與鑽石、石墨一樣，藍絲戴爾石也是一種碳的同素異形體，目前人們只在隕石以及隕石的衝擊體中發現了這種礦物。它們具有六方對稱的晶形，純粹的晶體硬度比鑽石還要高出58%——這或許是新聞稿中關於“Papogai的鑽石比普通寶石硬兩倍”的來源。不過藍絲黛爾石只是鑽石裡包裹的一小部分，而包裹藍絲黛爾石的鑽石也只是包裹在一部分Papogai出產出的鑽石中，那些正常的立方體鑽石的摩氏硬度還是10，不增不減。

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