研究:多达2%的地球最古老的地幔岩石是由钻石制成的

2022-01-23 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:440 /
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地球大陆的古老核心被称为克拉通。形状像倒置的山脉,它们可以延伸到200英里(320公里)深,穿过地壳并进入地幔;地质学家称它们的最深处为“根”。根据发表在《地球化学、地球物理学、地球系统》杂志上的新研究,克拉通根部可能含有1至2体积%的金刚石。考虑到克拉通根的总体积,研究作者认为......

地球大陆的古老核心被称为克拉通。形状像倒置的山脉,它们可以延伸到200英里(320公里)深,穿过地壳并进入地幔;地质学家称它们的最深处为“根”。根据发表在《地球化学、地球物理学、地球系统》杂志上的新研究,克拉通根部可能含有1至2体积%的金刚石。考虑到克拉通根的总体积,研究作者认为大约有一千亿吨钻石散布在这些古老的岩石中,在地表以下90到150英里(145-241公里)处。

Diamond in kimberlite. Image credit: Parent Géry / CC BY-SA 3.0.金伯利岩中的钻石。影像学分:家长Géry / CC BY-SA 3.0。

麻省理工学院地球、大气和行星科学系的研究员乌尔里希·福尔博士说:“这表明,钻石可能不是这种外来矿物,但在事物的地质尺度上,它是相对常见的。

“我们无法找到他们,但尽管如此,那里的钻石比我们以前想象的要多得多。”

福尔博士和他的同事们在对地震数据中的一个异常现象感到困惑后得出了他们的结论。

在过去的几十年里,世界各地的地质机构一直保存着全球地震活动的记录& # 8212;本质上,声波在地球上传播,由地震、海啸、爆炸和其他地震动源引发。

声波在地球上以不同的速度传播,这取决于声波传播所经过的岩石的温度、密度和成分。

地质学家利用地震速度和岩石成分之间的这种关系来估计构成地壳和部分上地幔的岩石类型。然而,在使用地震数据绘制地球内部地图时,他们无法解释一个奇怪的异常现象:声波在穿过古代克拉通的根部时往往会显著加速。

众所周知,克拉通比周围的地幔更冷,密度也更低,这反过来会产生稍快的声波,但没有测量的那么快。

“测量到的速度比我们认为通过合理假设可以重现的速度要快。那我们就不得不说,有问题。这个项目就是这样开始的,”福尔博士说。

研究人员旨在确定可能解释地震速度峰值的克拉通根的组成。

为此,他们首先使用地震数据来生成穿过地球主要克拉通的地震波速度的三维模型。接下来,他们组装了由各种矿物组合而成的虚拟岩石。

然后,他们计算了声波穿过每个虚拟岩石的速度,发现只有一种岩石产生的速度与地震学家测量的速度相同:除了橄榄岩(地球上地幔的主要岩石类型)和少量榴辉岩(代表俯冲的海洋地壳)之外,还含有1%至2%的钻石。这种情况代表的钻石数量至少是人们此前预期的1000倍。

“钻石在很多方面都是特别的。它的一个特殊性质是,钻石中的声速是上地幔岩石中主要矿物橄榄石的两倍多,”福尔博士说。

研究小组发现,由1%到2%的钻石组成的岩石足以产生地震学家测量的更高的声速。这一小部分钻石也不会改变克拉通的整体密度,它的密度自然低于周围的地幔。

“它们就像漂浮在水上的木头,”福尔博士说。

“克拉通比它们周围的密度稍微小一点,所以它们不会俯冲回地球,而是保持漂浮在表面。这就是他们保存最古老岩石的方式。”

“所以我们发现,你只需要1%到2%的钻石,克拉通就能保持稳定,不会下沉。”

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克拉通岩石圈中金刚石和榴辉岩丰度的多学科限制。地球化学、地球物理学、地球系统,2018年6月19日在线出版;doi: 10.1029/2018GC007534


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