天然鉆石中首現(xiàn)富鎳合金
科技日?qǐng)?bào)北京9月22日電 （記者張佳欣）據(jù)《自然·地球科學(xué)》雜志22日?qǐng)?bào)道，包括以色列希伯來(lái)大學(xué)、美國(guó)內(nèi)華達(dá)大學(xué)和英國(guó)劍橋大學(xué)在內(nèi)的國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，首次在南非Voorspoed礦的鉆石中，發(fā)現(xiàn)了天然存在的富鎳合金。這些鉆石形成于距地表280—470公里的深處，為科學(xué)界長(zhǎng)期推測(cè)的地幔氧化還原模型提供了直接驗(yàn)證。
南非鉆石切片，顯示了微分析取樣的各種內(nèi)含物區(qū)域和激光燒蝕坑。圖片來(lái)源：美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)網(wǎng)站
幾十年來(lái)，理論與實(shí)驗(yàn)都表明，在地幔250—300公里深度，應(yīng)能穩(wěn)定存在富鎳合金，但能直接證實(shí)這一預(yù)測(cè)的天然樣品卻極為罕見(jiàn)。
此次，研究團(tuán)隊(duì)在Voorspoed礦的鉆石中發(fā)現(xiàn)了鐵鎳合金納米顆粒和富鎳碳酸鹽小晶體。它們二者的共存揭示了一種交代作用的氧化還原凍結(jié)反應(yīng)：氧化性的碳酸鹽—硅酸鹽熔體滲入富含金屬的還原性橄欖巖。在這一過(guò)程中，鐵首先被氧化，而鎳則在殘余金屬合金中富集，與此同時(shí)，富鎳碳酸鹽和鉆石從熔體中結(jié)晶。換句話說(shuō)，鉆石“凍結(jié)”了一個(gè)短暫的地球化學(xué)瞬間，即還原性的地幔巖石轉(zhuǎn)變?yōu)楦哐趸浴⒏缓瑩]發(fā)成分的區(qū)域，而碳酸鹽被還原形成鉆石。
團(tuán)隊(duì)表示，這是地幔化學(xué)反應(yīng)的“瞬間快照”。鉆石就像微小的時(shí)間膠囊，保存下了短暫的反應(yīng)過(guò)程。這些鉆石的礦物成分還包含柯石英、富鉀鋁相以及分子固氮包裹體等。
這一發(fā)現(xiàn)不僅是首次在天然樣品中發(fā)現(xiàn)富鎳合金，也揭示了地幔深處局部氧化還原反應(yīng)的作用。這些反應(yīng)可能解釋為何一些超深鉆石顯示異常高的氧化狀態(tài)，也可能為金伯利巖、煌斑巖等富揮發(fā)分巖漿提供物質(zhì)來(lái)源。
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