鑽石「最好的朋友」橄欖石的研究

ETH 地質學家發現了一種估計金伯利岩中鑽石存在的新方法:這完全取決於化學成分

鑽石:利用橄欖石找到鑽石的新方法
La geochimica dell'olivina per scoprire se nella kimberlite ci sono diamanti: lo studio (Foto: Eduard Gübelin/ETH Zurich)

I 鑽石 他們是女孩最好的朋友,女主角瑪麗蓮在 1953 年的電影《紳士更喜歡金髮女郎》中唱道,但他們也很難找到。

據估算,要獲得一克拉鑽石,相當於0,2克,至少需要開採 3噸半 的岩石。但地質學家們 蘇黎世理工學院墨爾本大學 發現了一種新工具,透過研究鑽石的化學成分來確定找到鑽石的機率 金伯利岩,珍貴寶石的「母石」。

研究團隊由 安德里亞·朱利安尼來自瑞士聯邦理工學院地球化學與岩石學研究所的研究發現,鑽石還有一個最好的朋友:它是黃綠,一種綠色礦物,約佔金伯利岩的一半。

這項立即引起專業人士極大興趣的研究結果顯示,岩石中鑽石的存在與橄欖石的化學成分直接相關。還有 橄欖石法 它比傳統使用的方法更簡單、更快。

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在金伯利岩中尋找鑽石的新方法
鑲嵌在金伯利岩碎片中的鑽石:正是由於這種岩漿岩,我們才認識了珍貴的寶石(照片:Andrea Giuliani/蘇黎世聯邦理工學院)

沒有什麼比找到鑽石更困難的了

沒有任何方法可以保證找到鑽石,“解釋 安德里亞·朱利安尼,蘇黎世工業大學地球化學與岩石學研究所高級科學家,“沒有什麼比尋找和開採鑽石更複雜的了“。

已知礦物中最堅硬的也是最難找到的:最純淨的碳寶石採用了 數百萬年 形成,而且非常罕見。此外,鑽石起源於地幔,估計深度超過 150公里:如果不是金伯利岩,岩漿岩將它們結合起來並通過火山管道將它們帶到地表,也許 我們甚至不知道它們的存在.

朱利安尼教授研究 鑽石的形成 從2015年開始,當時他還在墨爾本大學,分析了大量的樣本 金伯利岩一種藍黑色岩石,幾乎與其所含的珍貴寶石一樣稀有。

事實上,它只存在於非常古老的大陸塊上,數十億年來這些大陸塊的地質狀況一直保持不變。 “尋找金伯利岩就像大海撈針“,研究人員今天在利馬特河沿岸解釋說,”一旦你找到了它,那麼艱苦的鑽石搜尋工作就真正開始了“。

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如何透過追蹤橄欖石尋找鑽石
帶有橄欖石顆粒的岩石碎片的顯微照片:鑽石的存在取決於其化學成分(照片:Chmee2/維基百科)

有鐵的地方就沒有鑽石:研究

安德里亞·朱利安尼 和他的同事們來自ETH 剛剛開發出一種方法,可以使尋找鑽石礦床變得更加容易:一項研究中描述的過程 刊登於《自然通訊》, 是基於 金伯利岩的化學成分。事實上,這些岩石大約由一半組成 黃綠,一種由不同比例的鐵和鎂組成的礦物,已被證明是尋找鑽石的絕佳盟友。

研究人員發現,橄欖石的成分與橄欖石之間有明顯的關係。 鑽石的存在在橄欖石富含鐵的岩石樣本中,沒有或很少有鑽石“,朱利安尼解釋道。

研究人員透過一項研究得出了這個結論 補充方法 與傳統的方法不同:他們沒有根據最合適的岩性以及礦物的壓力和溫度條件來評估金伯利岩的鑽石潛力,而是從分析特定的物質開始找到解決方案 「破壞」鑽石的現象,交代作用。

這是一個過程 岩石的化學變化 它是在與岩漿或變質起源的流體相互作用後發生的,在此期間,一些礦物完全或部分地被其他化合物取代。

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鑽石和橄欖石:可以改變一切的友誼
南非金伯利的前鑽石礦“大洞”,拍攝於 1927 年的照片(左)和今天的照片(右)(照片:Arnold Heim 和 Adob​​e Stock/ETH Zurich)

橄欖石與鑽石:內心深處會發生什麼事?

科學家們研究了其影響 交代作用 他們發現,當熔化滲透到地函並顯著改變岩石的成分時,橄欖石的鐵含量會變得更高,而這個過程恰好發生在鑽石形成的深處。

Le 滲透 科學家解釋說,這使得橄欖石富含鐵,也會破壞鑽石。相反,如果只有少量流體穿透岩石圈地函(因此不會發生交代作用), 橄欖石含有較多的鎂。而且,在這種情況下,就有鑽石。

我們的研究表明,只有當金伯利岩拖起未與先前的熔體發生廣泛相互作用的地函碎片時,鑽石才會保持完整。“,朱利安尼解釋道。

關鍵在於金伯利岩很少在一次運動中到達地表,大多數時候這是一個漫長的過程 它甚至可以重複幾次:金伯利岩開始以液態形式上升,沿途收集地函碎片,冷卻並停止。 “這是一個真正的融合、提升、凝固的過程”,義大利研究人員解釋道,“這個有一個 對鑽石的破壞作用“。

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南非金伯利岩碎片上的鑽石:岩石的化學成分使我們能夠預測鑽石的存在(照片:Parent Géry/維基百科)

戴比爾斯已經在使用橄欖石法

正如研究指出的那樣,“世界各地金伯利岩的高鑽石密度與鎂含量高的橄欖石,對應於受與金伯利岩有關的交代作用影響最小的地函岩石圈」。簡而言之,橄欖石地球化學對於鑽石搜尋來說是一個非常有效的工具。

橄欖石分析與先前的勘探方法一樣可靠,主要依賴礦物單斜輝石和石榴石,但它是一種更簡單、更快速的方法: 一些分析就足夠了 了解特定金伯利岩礦床中是否有鑽石。

這種新方法的美妙之處不僅在於它更簡單,而且它最終讓我們能夠理解為什麼以前的方法有效「,朱利安尼再次說道。

戴比爾斯 已經在使用這個新系統“,教授總結道。這家大型鑽石生產商在 35 個國家開展業務,其礦山位於澳大利亞、加拿大、南非、納米比亞和博茨瓦納,為研究提供了一些金伯利岩樣本,該生產商對這一發現非常感興趣,並與 瑞士國家科學基金會.

橄欖石法在指導原生金伯利岩礦床中的鑽石搜尋方面非常有效,可以節省 提取數噸岩石:對生產者來說是一個巨大的優勢,但也讓這個疲憊不堪的星球鬆了一口氣。

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戴比爾斯資助了一項橄欖石化學研究
知名鑽石生產商 De Beers 決定共同資助 ETH 研究,並已在使用橄欖石法(照片:Envato)