钻石中的讯息

钻石是高压形式的碳，只会形成于地球100多公里深度之下，有时还要比这深得多。钻石中的同位素比率表明，下潜的洋壳中经常会有碳形成的钻石，或许是来自海洋沉积物中的碳酸盐。钻石中有时会含有其他矿物的微小内含物。宝石商人多半不怎么欢迎这个特征，但地球化学家对此求之不得。对那些内含物的精密分析，可以揭示有关钻石形成和穿过地幔的漫长的、有时颇迂回曲折的历史。

有些钻石内含一种名为顽火辉石的矿物，这是硅酸镁的一种形式。一些研究人员认为，它原本是来自下地幔的硅酸镁高温钙钛矿。证据是，根据他们的观察，这种矿物中所含的镍只有上地幔应有含量的十分之一。在下地幔的温度和压力下，镍被一种名叫铁方镁石的矿物所吸收，从而使得硅酸镁高温钙钛矿几乎不含镍——铁方镁石也是一种常见的钻石内含物。在少数情况下，内含物富含铝，在上地幔的环境里，铝被锁在石榴石之中。还有些内含物是富铁的，由此可知它们可能产生于地幔中靠近地核分界线的极深处。这些深处的钻石同样拥有一个与众不同的碳同位素特征，据信这是深层地幔岩而非潜没海洋岩石圈的特点。对钻石及其周围岩石的地质年龄的估计表明，其中的一些穿过地幔的道路漫长而迂回，或许用了逾十亿年时间。但这是个颇有说服力的证据，说明在上、下地幔之间至少存在着一些物质传递。

钻石被发现时所依附的岩石可不比钻石本身逊色多少。这种岩石名为金伯利岩，是以南非的钻石矿金伯利镇命名的。岩石本身简直是一团糟！除了钻石之外，它还含有各种各样不同岩石的多角团块和粉碎片段；这所谓的角砾岩是一种火山岩，往往会在远古的火山口形成胡萝卜形的岩颈。其确切组成很难判断，因为它在穿过岩石圈时吸收了太多的粉碎岩屑，但其原始岩浆一定主要由来自地幔的橄榄石和现在以云母形式存在的大量挥发性物质共同组成，其中橄榄石占大部分。如果它从地幔缓缓上升，如今我们就没有钻石了。钻石在地下不到100公里处的压力之下并不稳定，假以时日，它会在岩浆中熔解。但金伯利岩火山无暇等待。人们估计，物质穿过岩石圈的平均速度大约为70公里每小时。火山口在靠近表面的位置岩颈加宽，这表明挥发性物质正在剧烈扩张，表面的喷发速度可能是超音速的。因此，一路向上所采集的所有岩石碎片都猝熄了，它们凝固在时间中，因而成为来自岩石圈乃至地幔深处的各种岩石的样本。