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声波分析发现地球内部或存在大量钻石

2018-8-31 8:51:08 来源:中国矿业报社

Geochemistry、Geophysics、 Geosystems日前发表了麻省理工学院和其他机构的一项合作研究,该研究指出地球内部可能蕴藏着超过10000万亿吨的钻石,但是不太可能引发钻石开发热潮,因为根据科学家们的估计,这些矿物埋藏在地下100多英里处,远超当前任何钻探所达到的深度。

超深矿藏可能分散在克拉通根中——最古老和最不可移动的岩石,位于大多数大陆构造板块的中心下部。克拉通的形状像反转过来的山,其深度可达200英里,因此会穿过地壳深入地幔,地质学家将其最深的部分称为“根”。在该研究中,科学家估计克拉通根的1%~2%为钻石。考虑到地球中克拉通根的总体积,研究者认为,在这些古老的岩石中,大约有10000万亿(1016)吨的钻石分散在地表以下90英里~150英里处。因此,麻省理工学院地球、大气和行星科学系的科学家Ulrich Faul表示,钻石可能不是特别稀缺的矿物,尤其是在地质时间尺度上,这种情况相对比较普遍,同时,虽然人类无法获取它们,但仍然存在比人类以前预想到的更多的钻石。

该研究起始于Faul和他的同事在地震数据中发现的异常。在过去几十年里,美国地质调查局(USGS)等机构保留了全球地震活动的记录——基本上是地震、海啸、爆炸和其他地震震源引发的在地球中传播的声波。世界各地的地震接收器以各种速度和强度从这些来源拾取声波,地震学家利用这些信息来确定地震的来源,而科学家们还可以使用这些地震数据来分析地球内部的可能情况。然而,在使用地震数据绘制地球内部图像时,科学家们无法解释这样一种异常现象——声波在穿过古老克拉通的根部时往往会显著加速。已知克拉通比周围的地幔更冷,密度更小,这会导致较快的声波,但速度却不如测量的那么快。Faul表示,测量的速度比他们认为可以通过合理假设重现的速度更快。

因此,该团队开始分析克拉通根的组成,以解释地震速度峰值。为此,该团队的地震学家首先使用来自USGS和其他来源的地震数据生成穿过地球主要克拉通的地震波速度的三维模型。之后,Faul和其他人(之前在实验室测量过通过不同类型矿物的声波的速度),利用已有知识来“组装”由各种矿物组合而成的虚拟岩石。最终,团队计算出声波穿过每种虚拟岩石的速度,并且发现只有一种类型的岩石产生与地震学家测量结果相同的速度,即一种含有1%至2%钻石的岩石。

钻石在很多方面都很特别,它的一个特殊属性是,钻石中的声速比上地幔主要岩石即橄榄石中的声速快2倍。研究人员则发现,含有1%到2%钻石的岩石成分足以产生地震学家测量到的更高的声速。因此,这种情况表明,地球至少含有比人们之前的预期多1000倍的钻石。□(赵纪东)

网站编辑:宫莉

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