钻石是一种特殊的矿物,人们用它来表达对彼此的爱。真的很罕见吗?事实上,钻石可能并不特别。最新研究表明,在地球表面以下145-240公里处有数十亿吨钻石。

今年6月发表在《地球化学、地球物理和自然地理》杂志上的一项新研究表明,地球表面下的钻石含量比先前预计的要高1000倍。

然而,这些钻石很难收集。它们位于“克拉通地质层”的底部,大约在地球表面以下145-240公里。这个地区到处都是大石头。根据麻省理工学院发布的消息,克拉通地质层位于大多数大陆板块之下,自古以来就很少移动。

一个来自世界各地几所大学的联合研究小组通过观察地下地震波发现了这个令人眼花缭乱的地下宝藏。由于地震波会因其影响的不同岩石成分、温度和密度而不同,研究人员可以利用这些记录来构建地球内部深处的图像。

他们发现地下振动源于地震和海啸等自然现象。当振动穿过克拉通地质层时,它们通常会比预期加速得多。事实上,克拉通地质层比周围的物质结构更冷、密度更小(上述两种条件都是加速声波传播的条件)。

研究小组利用美国地质调查局等政府机构保存的地震活动记录,建立了一个穿过地球克拉通地质层主要区域的地震波速度三维模型。然后,他们用不同的矿物组合创造了“虚拟岩石”,并计算了地震波通过这些岩石成分的速度。

他们发现,与虚拟岩石模型中的预测速度相比,实际观察到的快速地震波速度可能是由占克拉通地质层成分2%的钻石引起的。大多数克拉通地质层是橄榄岩(上地幔的主要岩石类型)和一些榴辉岩(来自海洋地壳)。

这项研究的作者、加州大学圣巴巴拉分校的博士后学生约书亚·加伯说:“当地的地震波穿过地球内部,钻石比其他硬度稍低的岩石或矿物传播得更快。尽管我们发现的大多数数据可以用钻石来解释...我们仍然不能完全确定。由于很难直接对这些区域取样(但这并非不可能,因为有时克拉通地质层的最深处会随着喷发的岩浆到达地球表面),这是目前最好的解释。”

但是其他研究人员提出了一些替代的解释——也许这些克拉通岩石比以前的研究文献中提到的要冷,这意味着岩石会更坚硬,所以地震波会更快地穿过它们,即使没有钻石或榴辉岩。但是根据观察数据,他们认为后者不太可能发生。

加布说:“随着我们进行更多的测量、更多的实验,有时还会得到一些样本,这将不断提高我们对地球深部的了解。我想我们会对以下研究的发现感到惊讶。”