地質學研究能幫助預測鑽石礦牀地點

2023-08-14 08:30:00    編輯: YAP KUO
導讀 鑽石是自然界最堅硬的物質,且有極高導熱率,工業可切割其他堅硬的材料及製作電子元件等。而稀有性及燦爛絢麗光芒,深受人們喜愛,是貴重珠寶。但構成鑽石的基本元素是最平凡無奇的碳原子,地球深處數百公裏高溫高...


鑽石是自然界最堅硬的物質,且有極高導熱率,工業可切割其他堅硬的材料及製作電子元件等。而稀有性及燦爛絢麗光芒,深受人們喜愛,是貴重珠寶。但構成鑽石的基本元素是最平凡無奇的碳原子,地球深處數百公裏高溫高壓使碳原子排列發生變化,造成鑽石特殊的「鑽石晶格」結構及特性。

人類開採的天然鑽石,通常會在金伯利巖(Kimberlite)火山巖發現,代表鑽石應是隨火山噴發,從地底深處帶上地表。領導研究的南安普頓大學(University of Southampton)地質教授湯姆·格爾農(Tom Gernon)表示,知道鑽石是在地球深處形成,但問題是為什麼在地底數十億年後才冒出地表?

為了解開謎題,格爾農團隊分析大陸板塊移動及金伯利巖噴發的地質數據。過去十億年間,多數金伯利巖噴發時間約於大陸板塊撕裂後 2,500 萬年(註)。大陸板塊撕裂後,金伯​​利巖第一次噴發通常靠近板塊邊緣處,之後噴發則較常出現在板塊中間。研究於 7 月登上期刊。

團隊以電腦模擬,推導出導致金伯​​利巖噴發的​​一系列事件。當大陸板塊撕裂時會導致地殼巖層變薄,下層巖漿流動也變劇烈。巖漿破壞力強大,足以將大陸板塊底部巖石擊碎。當碎裂巖石塊沉入巖漿,會驅動更具破壞性的巖漿擾動向外擴散,從上方板塊剝離更多巖石塊,骨牌效應產生更多巖漿。當有大量巖漿熔體會快速上升並以強烈噴發衝破地表。最近金伯利巖噴發是約 11,000 年前坦尚尼亞,但多數噴發出現在 1.46 億至 6,600 萬年前。

開採鑽石礦需大量資金,先調查地質、採樣、測試等,成本極高。格爾農教授表示,已知引發鑽石噴發至地表的骨牌效應事件,也可預測金伯利巖形成地點和時間,對勘探鑽石礦非常有幫助,有機會提升效率、降低開採成本。

註:大陸板塊移動相當緩慢。約 3 億年前北美洲和南美洲曾與非洲和歐洲相連,稱為盤古大陸(Pangaea),約 1.75 億年前開始分裂。

(首圖來源:)



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