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巴西地底超深處鑽石 帶地球 40 億年地質變動秘密

2019/8/16 — 16:45

圖片來源:網上圖片

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在地球地殼和極熱地核心之間,有一層巨型地幔 (mantle) ,地質學家普遍認為地幔基本上是層堅固岩層,但有一些學者懷疑當中可能含有一些獨立岩層,在地球地底地質不斷被攪動時從未受影響。

類似假說早在 1980 年代已有人提出,當時有地質學家發現火山熔岩中的古代氦 (helium) 同位素氦-3 與氦-4 的比例異常地高,超越地球其他所有材質,亦與墜毀到地球的古老隕石非常相似。因此這些熔岩極有可能來自地球一個獨立化學元素儲存層,而在幾十億年的地質活動中無顯著變化。

近年研究就表明,這些古老氦同位素只能通過地球表面最熱的熱點傳到地表,但由於線索僅出現在火山活動附近,學界一直無法完全知道氦同位素的實際來源。最新刊於《科學》的研究就以 24 粒在巴西茹伊納 (Juína) 地底極深處找到的古老鑽石,嘗些找出地球最初的岩層。

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團隊於茹伊納找到的鑽石,其中 24 粒最終於研究中被檢驗
Credit: Graham Pearson

團隊於茹伊納找到的鑽石,其中 24 粒最終於研究中被檢驗
Credit: Graham Pearson

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該研究由澳洲國立大學的地質學家 Suzette Timmerman 領導,團隊發現該批可能有 5 億年歷史的鑽石帶高水平的氦-3 ,顯示在形成期間它們可能在 40 億古老岩層之上或之內,並隨地質活動游走於地底之中。

另外,這些鑽石還含有一種只在超高壓下才能形成的礦物 breyite ,顯示這些鑽石源自地下約 410-660公里處,換言之鑽石上的地球原始岩石出現於至少 410 公里深處。另外,由於普遍鑽石都於地底不足 230 公里處產生,新發現的超深處鑽石可能是一個獨特時間囊,幫助研究地球早期地質變化。

據後續的檢驗與分析,團隊估計這些鑽石於 9,300 萬年前由熱岩與火山爆發的熔岩流攜帶,最終流至茹伊納的採礦區。

現時團隊希望找到鑽石保存到的原始岩石大小與位置,因為其可提供更多氦-3 以了解地球岩層的形成與改變。不過,人類直接進入這種地底超深處是不可能的,只能透過更多的礦物如這些鑽石才可找出真相。

來源:
New Scientist, Super-deep diamonds contain traces of a pristine chunk of early Earth, 15 August 2019
Science Alert, ‘Super-Deep' Diamonds Reveal Vast Reservoir of Primordial Magma as Old as The Moon, 15 August 2019

報告:
Timmerman, S., Honda, M., Burnham, A.D. & et al. (2019). Primordial and recycled helium isotope signatures in the mantle transition zone. Science 16 Aug 2019: Vol. 365, Issue 6454, pp. 692-694. DOI: 10.1126/science.aax5293

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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