钻石喷涌而出，隐藏着地球的秘密

很久以前，在极其炎热的地幔深处，由自然力量锻造的钻石以超音速喷射到岩浆表面，形成金伯利岩。到目前为止，地理学家对这个准确的过程知之甚少，因为几百万年前，金伯利岩喷发活动似乎已经停止，将裸钻推向地面。

经过多年的探索，在英国南安普顿大学工作的格农和研究合作伙伴意外地发现了一个可能对金伯利岩喷发过程模型进行全面研究的地方。在研究过程中，他们发现了钻石的形成过程和机制，以及一个极具吸引力的前景：金伯利岩的喷发可能不会停止，裸钻石将从地幔喷出。

地球深处的“史学家”

人们普遍认为，煤炭在地下受到高温高压的影响，因此碳原子被重新排列，形成裸钻。然而，在模拟地球深处极端温度和压力的地球化学实验中，地理学家发现了不同的线索——一些裸钻可能直接在地幔上形成。

地幔是一种固体但流动的地层，含有碳的物质在这里被完美地挤压和挤压，最终生长出纯碳晶体棱柱。当结构板块被推入地幔时，可能会产生其他裸钻：当板块下沉时，它们会拖动有机物一起沉降，包括海洋中的碳酸盐矿物。不断上升的温度和压力使这些碳酸盐的化学性质不稳定，最终碳被挤出并形成裸钻。

大自然可能有几十种锻造钻石的方法，但无论采用何种“技术”，它们通常发生在地球形成的早期阶段——大多数钻石都有10多亿年的历史。美国华盛顿特区卡内基科学研究所的地球科学家史蒂夫·希雷说，他们分析的最古老的裸钻石来自大约35亿年前。

火山喷发使裸钻出现

裸钻能看到太阳的唯一途径就是“乘坐”火山喷发的“便车”。

直到1869年，裸钻才被发现在河流的沉积物中。同年，裸钻也被发现在南非许多农场的火成岩(也称为“岩浆岩”)中。这些火成岩被称为“金伯利岩”，它们是极端火山喷发活动的产物。

到目前为止，世界上已经发现了大约6000块金伯利岩层，分布在包括南极洲在内的所有大陆，但主要位于非洲南部，其中约3%含有相当大的钻石。

首先，金伯利岩浆是不同的。大多数火山熔岩在地壳中煮沸并起泡，然后转化为复杂的熔岩，在地表喷发。然而，金伯利岩浆直接喷发含有来自地幔深处的液体和矿物质，甚至是一大块半完整的岩层。

事实上，没有人亲眼看到金伯利岩的爆发。地理学家只是拼接了细节，并提出了一些可能发生的情况：也许热岩浆遇到冷水，导致强烈的蒸汽爆炸;也许被熔化物质包裹的气体在喷发过程中膨胀得很厉害——金伯利岩的喷发总是伴随着一系列的爆炸。

如果喷射物突破地面，火山口将在岩浆通道扩张的同时扩大——不仅火会变成碎屑流，还会有大量的喷发羽毛流。经过几个小时的爆炸，当喷发结束时，除了一个开放的火山口和一些凝固的岩浆碎片(称为“岩脉”)外，还会留下一个延伸到地壳管道的碎片。

数百万年后，金伯利岩的残留结构主要是埋在地下的垂直岩层管道，可以长达几公里。有些像香槟酒杯，有些像胡萝卜。这些管道曾经将岩浆输送到地面。

“考古”在火山学领域

金伯利岩浆喷发始于大约20亿年前，大约1亿年前达到顶峰。当时，地球被恐龙统治。科学家们对此感到着迷和困惑。因为很难解决活火山喷发的行为和诱因，所以更难知道长期沉默的金伯利岩相当于在火山学领域进行考古研究。

经过很长一段时间，金伯利岩形成的管道长期以来充斥着各种杂乱无章的垃圾，这对研究产生了很大的影响。幸运的是，经过几十年的充分研究，格农和他的同事对金伯利岩的喷发行为和潜在起源有了一定的了解。“毫无疑问，它们位于地幔深处，历史悠久，含有各种形式的碳。”

此外，研究人员还惊讶地发现，金伯利岩的爆发并没有在世界各地持续发生，而是随着时间的推移，其频率出现了脉冲。皮尔逊表示，金伯利岩的爆发在大约5亿年的时间里达到了顶峰，然后是3.7亿年前和1亿年前。此外，金伯利岩的爆发在这些高峰之外是罕见的。

乍一看，这些金伯利岩爆发的时代似乎很奇怪。然而，地理学家在混乱中找到了秩序：金伯利岩的爆发与大陆的解体一致，包括超大陆的解体(如盘古大陆，恐龙曾经居住)。一些专家认为，这可能是大陆破裂时留下的缺口，为金伯利岩穿越地球提供了一条通道。

大陆的核心是喷涌谜团

但是地理学家又提出了一个问题：绝大多数金伯利岩都是在古陆核中发现的，而不是在大陆断裂的地方。

古陆核，又称克拉通，是指大陆地壳上长期稳定的结构单元。它们通常有数十亿年的历史。即使超大陆断裂，这些克拉通仍然完好无损。这意味着金伯利岩浆选择了大陆最厚、最坚固的部分进行穿透，这是阻力最大的路径，大多数喷发活动往往被绕过。这似乎无法解释。

直到去年，格农和他的同事们才突然意识到这一点。在比较金伯利岩的出现和各种大陆分裂的时间时，研究小组意识到，大多数金伯利岩喷发发生在大陆张裂约2600万年后。虽然大陆新裂缝周围发生了一些喷发活动，但大多数都出现在厚厚的大陆内部。

格农和他的团队使用计算机模拟板块对地幔的移动搅拌，从而获得了金伯利岩突破古陆核的原因和路径。“当大陆板块被拉申撕裂时，一个新的空间被打开，地幔中的所有热物质都涌上来填补这个空间。”格农解释说，这种涌动会导致液体漩涡飓风，导致地形低、延展性强的部分进入地幔，从而将不稳定性一个接一个地传递到大陆，直到强大的古陆核被削弱。

当金伯利岩浆积累足够多时，它们将通过“啃咬”松动大陆核心，形成一系列令人眼花缭乱的金伯利岩喷发——完成这一过程大约需要2600万年的时间。

新一轮裸钻喷发即将到来

为了解开这个谜团，格农和其他地理学家花了很多时间探索钻石矿。由于钻石的财富特征，金伯利岩矿经常被裸钻探员炸毁。格农需要的证据是“现在要么戴在某人手里，要么被打破”。

格农在2007年博士毕业后第一次亲眼看到钻石。当时，他走在加拿大北极附近冰湖下的一个煤矿里，在-50℃的极端低温下瑟瑟发抖。他说，与非洲矿山相比，这种环境“非常奇怪”。突然，他的手电筒照在墙上，闪闪发光——这是一颗10克拉的裸钻。

当然，格农并没有带走这颗钻石，而是带走了创造性的发现。如今，他的研究成果不仅总结了历史规律，而且指向了未来。

2012年，当科学家们研究坦桑尼亚的伊格维西山火山时，他们发现熔岩的化学成分是金伯利岩，其中一些只有10000年的历史。据了解，最年轻的金伯利岩年龄约为3000万年。这一发现奇迹般地改写了地球上最年轻的金伯利岩的记录，因为它的诞生时间相当于地质学上的“昨天”。

这也让研究人员感到困惑，因为目前的世界在板块结构上相对平静，并没有处于超级大陆的破坏阶段。然而，这一发现与格农团队描述的金伯利岩起源不谋而合——坦桑尼亚位于一个古老的陆地核心上，也受到东非大裂谷的影响。东非大裂谷是从2500万年前开始的两个分离的结构板块之间的大断裂。

也许有一天，走在东非海岸上的每个人都会看到一道火焰从遥远的内陆喷出，照亮了夜空。被困在地下几十亿年的钻石将散落在地球上。科学家们将敬畏地看着这一切，等待地球的新秘密被发现。