需要去小行星挖礦嗎？地球內部就有超過一萬億噸鑽石，只不過……

據麻省理工學院一項最新研究，地球內部有超過一萬億噸鑽石。但這些鑽石目前似乎並不能用於開採，科學家估計這些礦石被埋在距地表 100 英里（約 161 千米）以下，目前最深的礦井也沒打到這個深度。

這一超深的位置可能已達到克拉通根，克拉通根是岩石最老最不活躍的部分，位於大陸板塊的最中心。克拉通形狀類似一個倒山，最深處可達 200 英里穿過地殼進入地幔。地質學家將最深的部分稱為克拉通根。

在這項最新的研究中，科學家估計克拉通根中含有 1%-2% 的鑽石。考慮到克拉通根在地球的總體積，研究團隊指出，這些古老的岩石中可能儲有一萬億噸鑽石，這些鑽石散布在地表 90-150 英里下。

「這一結果顯示，鑽石可能並不是什麼稀有的礦物，而是在地質尺度上相對來講常見的物質。」麻省理工學院地球、大氣和行星科學系科學家 Ulrich Faul 說，「雖然我們無法開採它們，但是這遠比我們之前以為的鑽石儲量要大。」

中國科學技術大學也參與了這次研究。

一個回聲異常

Faul 和他的同事通過一個異常的地震數據最終得出了此次結論。過去幾十年里，美國地質調查局（USGS）持續記錄地震活動，尤其是由地震、海嘯、爆炸和其他震源導致的貫穿地球的聲波。全球的地震波接收器可以從這些聲波中追溯震源。

科學家也可以通過地震數據了解地球內部的情況。聲波以不同的速度在地球傳播，這一速度與溫度、密度和岩石構成有關。科學家利用地震波速度和岩石組分之間的關係估計構成地殼和上地幔岩石的種類。

然而，通過地震數據研究地球內部的時候，科學家不能解釋一些有趣的異常：聲波在通過古代克拉通根的時候速度變快。克拉通比周圍地幔溫度更低密度更低，理論上講聲波穿過的速度會略微變快，但並沒有如檢測的那麼快。

「測到的速度比我們根據實際情況作出的假設還要快，」Faul 說，「於是我們認為，『這裡有問題』，這就是這個項目的來源。」

地殼深處的鑽石

團隊指出需要鑒定克拉通根的組分來解釋地震波速度。為了做到這一點，地震學家首次使用了 USGS 地震數據和其他數據來源以建立地震波穿過地球主要克拉通的三維模型。

接著，Faul 和同事通過在實驗室中測定穿過不同材料的聲速，用虛擬岩石來模擬不同岩石的組合的情況。當團隊計算穿過每一種虛擬岩石的聲速的時候，他們發現只有含有約 1%-2% 鑽石與橄欖岩（地球上地幔的主要岩石類型）和少量榴輝岩（代表俯衝的海殼）組合的結果與測定的聲速相似。這一組合是之前人們認為的鑽石儲量的 1000 倍。

「鑽石很特殊，」Faul 說，「其中最特殊的性質之一就是通過鑽石的聲速是橄欖岩的 2 倍。」

研究者發現，岩石組成中含有 1%-2% 的鑽石足夠獲得地震學家的測量結果。這一小部分的鑽石也不會影響克拉通的整體密度，這部分密度比周圍地幔要低。

「他們就像木頭，浮在水面上，」Faul 說，「克拉通比周圍岩石密度略低，所以他們不會被俯衝進地下而是附在地表。這也是為什麼它們是現今保存的最古老岩石。」

某種程度上，Faul 認為含有鑽石的克拉通根是可以講得通的。鑽石在地球深部高壓高溫環境中形成，而百萬年間只有幾十次火山噴發可將鑽石帶到地表。這些噴發口由金伯利岩（因首次在南非金伯利發現而命名）構成，就像地質「管道」一樣。鑽石與其他地球深部的岩漿可以通過這些金伯利管道輸送到地表。

大多數情況下，這些金伯利管道分布在克拉通根邊緣，如加拿大、西伯利亞、澳大利亞、非洲南部。這確實是合理的，克拉通根中應當含有鑽石。

「有許多證據，但我們已經將這些證據拼在了一起，」Faul 說，「我們從所有角度審查了所有可能性，這是剩下的唯一可能性。」

這項研究部分由美國國家科學基金會資助。

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