鑽石,這種自然界中最珍貴的寶石之一,不僅因其閃耀與堅固而受到推崇,更因其奇特的來源引起了廣泛關注。許多鑽石的形成與深層地殼及上地幔的變質岩——如擬片岩(eclogite)密切相關。這類岩石的誕生及其成分,為我們揭開了鑽石形成的秘密。
擬片岩主要由鋇石(garnet)和鈉豐富的輝石(pyroxene)組成,且在某些情況下,擬片岩中還蕴藏著鑽石等稀有礦物。
擬片岩的形成是由於海洋複合體在地球內部的運動,尤其是在隱沒帶(subduction zone)中。當海洋板塊下沉至地球的下地殼和上地幔時,這些厚重的火成岩將遭受極高的壓力和低熱度的影響,類似於擬片岩的轉變過程。這種變質過程所導致的化學組成變化,使得這些岩石能夠孕育出珍貴的鑽石。
擬片岩的類別可依據其主要礦物的化學成分來分為三種:A類、B類和C類。這三類擬片岩的區別在於其鋇石和輝石的化學組成,並展現出不同的地質背景。A類擬片岩主要來自於地殼的基岩區域,這些岩石是在超過150公里的深度由金伯利岩噴發帶到地表;而B類擬片岩則位於圍繞著圍繞著橄欖岩(peridotite)物質的礦床中,C類則常見於雲母或青簪石片岩的層間。
這三種類別的擬片岩展示了豐富的組成變化,並且各自的形成過程與地殼和上地幔的複雜運動有關。
擬片岩的來源長期以來一直存在爭議,許多研究者反映了這些岩石是來自地幔還是地表的不同觀點。特別是A類擬片岩,由於其組成被後期變質影響,仍然是最具神秘色彩的類型之一。有些模型提出了海底原岩(seafloor protoliths)作為它們的主要來源,利用氧同位素的變化來支持這一點。
例如,某些擬片岩的變異結果顯示了其在形成過程中出現了水熱改變,這與洋底的熱水交換有關。這一過程會導致氧同位素的分異,使得擬片岩的組成接近上地幔的標準範圍。此外,還有學者提出累積模型,認為擬片岩的化學成分來自於在地幔中的部分熔融殘留物。
擬片岩形成的環境通常是在高壓及中高至高溫的條件下。當環境壓力超過12千巴的時候,擬片岩的變質過程會加劇,從而促進了內部結構的形成。如果擬片岩含有鈉鋁矽酸鹽(lawsonite),那麼它們的形成條件可能是在地球表面並不常見的性質下,通常預測是在海洋地殼隱沒的過程中形成的。
擬片岩不僅對於理解地球的地質運動至關重要,它還對火成岩的形成有直接影響。近期的研究表明,擬片岩的部分熔融過程可以產生類型如花崗岩(tonalite)等的熔體,而這些熔體進一步反應後可以形成玄武岩等岩石,進一步推動火山活動的發生。
擬片岩的分佈較為廣泛,主要出現於北美西部,包括加利福尼亞的佛朗西斯科形態、澳大利亞的穆斯格雷區及北喜馬拉雅地區。這些地區的擬片岩包含不同種類的礦物,且最古老的擬片岩可追溯至地球的數億年歷史。
雖然當前科學研究已揭露了擬片岩及其與鑽石之間的關聯,然而,面對這樣的地質現象,我們不禁要思考:究竟還有多少我們尚未發現的地球深層秘密呢?