从海底到地表:为何某些钻石来源于古老的海洋岩石?

钻石,这种自然界中最珍贵的宝石之一,不仅因其闪耀与坚固而受到推崇,更因其奇特的来源引起了广泛关注。许多钻石的形成与深层地壳及上地幔的变质岩——如拟片岩(eclogite)密切相关。这类岩石的诞生及其成分,为我们揭开了钻石形成的秘密。

拟片岩主要由钡石(garnet)和钠丰富的辉石(pyroxene)组成,且在某些情况下,拟片岩中还蕴藏着钻石等稀有矿物。

拟片岩的形成是由于海洋复合体在地球内部的运动,尤其是在隐没带(subduction zone)中。当海洋板块下沉至地球的下地壳和上地幔时,这些厚重的火成岩将遭受极高的压力和低热度的影响,类似于拟片岩的转变过程。这种变质过程所导致的化学组成变化,使得这些岩石能够孕育出珍贵的钻石。

拟片岩的分类

拟片岩的类别可依据其主要矿物的化学成分来分为三种:A类、B类和C类。这三类拟片岩的区别在于其钡石和辉石的化学组成,并展现出不同的地质背景。 A类拟片岩主要来自于地壳的基岩区域,这些岩石是在超过150公里的深度由金伯利岩喷发带到地表;而B类拟片岩则位于围绕着围绕着橄榄岩(peridotite)物质的矿床中,C类则常见于云母或青簪石片岩的层间。

这三种类别的拟片岩展示了丰富的组成变化,并且各自的形成过程与地壳和上地幔的复杂运动有关。

拟片岩的来源之辩

拟片岩的来源长期以来一直存在争议,许多研究者反映了这些岩石是来自地幔还是地表的不同观点。特别是A类拟片岩,由于其组成被后期变质影响,仍然是最具神秘色彩的类型之一。有些模型提出了海底原岩(seafloor protoliths)作为它们的主要来源,利用氧同位素的变化来支持这一点。

例如,某些拟片岩的变异结果显示了其在形成过程中出现了水热改变,这与洋底的热水交换有关。这一过程会导致氧同位素的分异,使得拟片岩的组成接近上地幔的标准范围。此外,还有学者提出累积模型,认为拟片岩的化学成分来自于在地幔中的部分熔融残留物。

拟片岩的压力条件

拟片岩形成的环境通常是在高压及中高至高温的条件下。当环境压力超过12千巴的时候,拟片岩的变质过程会加剧,从而促进了内部结构的形成。如果拟片岩含有钠铝矽酸盐(lawsonite),那么它们的形成条件可能是在地球表面并不常见的性质下,通常预测是在海洋地壳隐没的过程中形成的。

拟片岩的重要性

拟片岩不仅对于理解地球的地质运动至关重要,它还对火成岩的形成有直接影响。近期的研究表明,拟片岩的部分熔融过程可以产生类型如花岗岩(tonalite)等的熔体,而这些熔体进一步反应后可以形成玄武岩等岩石,进一步推动火山活动的发生。

拟片岩的地理分布

拟片岩的分布较为广泛,主要出现于北美西部,包括加利福尼亚的佛朗西斯科形态、澳大利亚的穆斯格雷区及北喜马拉雅地区。这些地区的拟片岩包含不同种类的矿物,且最古老的拟片岩可追溯至地球的数亿年历史。

虽然当前科学研究已揭露了拟片岩及其与钻石之间的关联,然而,面对这样的地质现象,我们不禁要思考:究竟还有多少我们尚未发现的地球深层秘密呢?

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