破解“钻石喷泉”之谜 提高矿产勘探效率

近日，美国《纽约邮报》网站报道称，研究人员发现了一种模式，在该模式下，钻石会像火山岩浆一样从地球深处喷涌而出。这种美丽而奇异的现象吸引了诸多学者的目光。研究人员调查发现，这些钻石形成于地壳深处约145公里处，以每小时18—132公里的速度喷发到地表。而造成这一现象的，是一种名为金伯利岩的岩浆的喷发。

金伯利岩是什么？为何金伯利岩浆会喷发？这种喷发现象有何研究意义？带着这些问题，科技日报记者采访了中国石油大学（北京）副教授孙晶。

“钻石喷泉”曾多次出现

金伯利岩，旧称角砾云母橄榄岩，是一种偏碱性的硅不饱和的超基性火成岩（即岩浆岩）。它通常具有斑状结构，斑晶为橄榄石、石榴石、云母等矿物。1887年，这种岩石在南非金伯利小镇首次被发现，故得名“金伯利岩”。

孙晶告诉记者，金伯利岩的源区位于较深的地幔，在源区有岩石的前提下，只要满足温度升高、压力降低或挥发组分的加入这三个条件中的任意一个，都可能导致金伯利岩浆的喷发。金伯利岩形成于较深的地幔，是由来自深部地幔的岩浆从地球深部上升至地表而形成的。而本次喷泉的主角——钻石，也就是金刚石，其实并不是金伯利岩或某种岩石中的矿物，而是金伯利岩在上升过程中携带上来的。

钻石一般是在地球深部高压、高温条件下形成的，其形成深度约为140公里，小于金伯利岩浆的形成深度。而金伯利岩浆在上升的过程中，会携带大量深部物质，钻石便是其中之一。除了“钻石喷泉”以外，金伯利岩浆的喷发还会带出地幔包体、地壳物质等。

孙晶表示，对于来自深部地幔且富含挥发组分的金伯利岩岩浆来说，在喷发途中带出钻石并导致“钻石喷泉”现象是一件很平常的事情。“钻石喷泉”现象曾多次出现，早在2019年，巴西的一座火山喷发，就将大量的钻石携带至地表。科学家研究发现，这些钻石来自靠近地心的一处钻石矿，已有45亿年的历史，基本与地球的年龄相当，它们保留了地球形成时的信息，在学术研究上具有非常重要的意义。

“钻石喷泉”刷新认知

作为独特的地质学现象，“钻石喷泉”不但具有吸引人眼球的视觉效果，还具有独特的科学意义与应用价值。

孙晶介绍，本次针对“钻石喷泉”的研究统计并分析了大陆裂谷及金伯利岩浆喷发的地质数据，研究人员发现多数金伯利岩浆喷发时间约在古大陆裂解后2—3千万年，认为金伯利岩浆的喷发与大陆板块裂解过程有关。研究人员通过动力学模拟计算和分析模型计算发现，在裂谷发育过程中，岩石圈和软流圈边界处产生了对流不稳定性，而且随着时间的推移，不稳定性慢慢地向裂谷带内部迁移。这意味着，金伯利岩浆的喷发从板块边缘逐渐向板块中心移动。

同时，研究人员认为大陆裂解持续了数千万年，破坏了几十公里厚的克拉通岩石圈地幔的稳定性。这时候，岩石圈地幔之下热的、富含挥发组分的软流圈地幔物质上涌，导致岩浆部分熔融，产生了金伯利岩。

这一研究刷新了人们对于金伯利岩的认识，也是对火山爆发性质的一个新认识。在此之前，很多学者认为金伯利岩的喷发与地幔柱有关，在金伯利岩的岩浆来源这一问题上也存在一定争议。

从矿产勘探的角度来讲，钻石矿的勘探前期需要进行大量地质调查、采样和分析测试工作，成本非常高。这一发现可以助力预测金伯利岩形成的地点和时间，从而降低前期的地质调查采样及分析测试的工作量，有效地提升效率、降低成本，对于勘探钻石矿床非常有帮助。（周思同）

来源：科技日报