一顆在地幔深處形成的鑽石含有一種在自然界中從未見過的礦物。這一發現是對深層地幔的罕見一瞥,可能有助於揭示關於地球在660多公里深處結構的新資訊。這反過來可以幫助地質學家更好地理解地幔如何控制地球的板塊構造。
這種礦物,矽酸鈣過氧化物,只有在地球深處出現的令人難以置信的高壓力下才會形成。新發現的樣品可能在地球表面以下660至900公里處形成。儘管這種礦物以前曾在實驗室中使用20千兆帕的壓力(幾乎是大氣壓力的20萬倍)進行合成,但當它被從這種人工高壓環境中移出時,它立即恢復到一種不同的形式。因此,研究人員曾認為不可能從地幔中找到自然存在的矽酸鈣過氧化物。
現在,研究人員在分析一顆來自波札那奧拉帕的鑽石缺陷時,發現了三個微不足道的矽酸鈣過氧化物的斑點,矽酸鈣以其他形式存在,包括地殼中的矽灰石和地幔中下層地區的貝雷石。但是這個版本有一個明顯的立方體晶體結構,標誌著它與這些版本的礦物不同。
地球科學家可以根據地殼中存在的東西對地幔的組成有一個相當的概念,因為地幔和地殼中的岩石是相連的,在數百萬年的時間裡將岩石和礦物在各層之間上下移動。然而,這些礦物在離開下層地幔的高壓和炙熱的溫度時,會發生變形和變化。鑽石是進入這一區域的唯一直接視窗,因為它們不會變形。它們至少在地表下150公里處形成,有些起源於1000公里深處。鑽石的晶體結構是由純碳構成的,但它們在形成時往往會從周圍環境中舀出微小的碎片。由於鑽石具有難以置信的硬度,它們可以在非常高的壓力下將這些微小的"內含物"密封起來。
這顆波札那鑽石中三個斑點中的每一個都只有大約5到10微米寬。研究人員用X射線來分析這些內含物,然後用鐳射鑽進其中的兩個內含物,將材料汽化並透過一個稱為質譜儀的裝置來確定哪些元素構成了這些樣品,研究人員發現其中含有令人驚訝的高量的鉀。高鉀含量也暗示了一個全球性的"傳送帶",它在地殼和深地幔之間迴圈使用各種元素。