超深钻石为超大陆增长提供了一个窗口

由前阿尔伯塔大学、现伯尔尼大学苏泽特·蒂默曼 (Suzette Timmerman) 领导的科学家团队的最新研究显示，钻石中含有地幔岩石的证据，这些岩石帮助古代冈瓦纳超大陆从下方浮起并生长。 ——其中包括卡内基的史蒂文·希雷、迈克尔·沃尔特和安德鲁·斯蒂尔。他们发表在《自然》杂志上的研究结果表明，超深钻石可以提供一个通过空间和时间了解超大陆生长和形成过程的窗口。

数十亿年来，地球的陆地被板块构造撕裂又粉碎，周期性地形成巨大的超级大陆。这种形成过程是行星地幔大规模对流的结果。但这些事件的记录保存得很差，因为洋壳还很年轻，并且通过称为俯冲的过程不断下沉到地球表面以下，而大陆地壳只能提供地球深层运作的有限视图。

令人惊讶的是，研究小组能够证明，在地球表面以下 300 至 700 公里处形成的超深钻石可以揭示物质是如何添加到曾经强大的超级大陆的底部的。

“这些钻石让我们能够了解板块构造过程与超大陆循环的关联程度，”Shirey 说。

冈瓦纳超大陆被认为形成于 800 至 5.5 亿年前的新元古代时期。从现在的南极位置开始，它涵盖了构成现在的南美洲、非洲、中东、印度和澳大利亚的陆地。

沃尔特补充道：“通过揭示促进冈瓦纳大陆生长的地质过程，科学家们可以更好地了解塑造地球历史和大陆稳定现象的力量，这当然是我们星球上生命最终成功的基础。”

在地表以下约 40 至 250 公里处，称为地幔龙骨的地质构造是大陆地壳的基础。形成这些龙骨的材料在大陆块下增厚、稳定和冷却，形成坚固、有浮力的结构，可以抵抗地球构造活动的无情破坏力。

有助于形成龙骨的地幔岩石残留物可以在隐藏在这些超深钻石内部的微小硅酸盐和硫化物包裹体中找到。这些内含物通常是普通宝石级钻石中的缺陷，但它们是地球科学家最好的朋友。它们经过鉴定、分离、晶体学研究，然后进行放射性测年以确定它们的地质年龄。

这项工作是由阿尔伯塔大学和卡内基科学研究所的研究人员以及阿姆斯特丹自由大学、布里斯托尔大学和帕多瓦大学的其他钻石专家团队进行的。它需要许多步骤，包括将钻石多次运送到世界各地，并部署了一些最精确的质谱仪和 X 射线衍射仪。

“使用各种测量技术对如此稀有的样本进行研究需要大量的团队合作。但更值得注意的是，对如此微量物质的仔细分析可以揭示地球最大大陆块的演化，”蒂默曼解释道。

“这些包裹体的年龄提供了浮力地幔何时从下方添加到冈瓦纳大陆的记录，从而支撑、支撑和生长了超大陆”，Shirey 补充道。

然后，大约 1.2 亿年前，曾经由容纳这些钻石的岩石支撑的超级大陆开始破裂，最终在 3000 万年后(大约 9000 万年前)，钻石及其内部的内含物被带到了一起。含钻石的金伯利岩岩浆猛烈地喷发到地球表面。

现在，通过将实验室分析与现有的构造运动和大陆迁移模型相结合，研究人员可以使用这些非常频繁旅行的钻石来了解物质如何从下面将大陆碎片焊接在一起，从而稳定如此巨大的大陆块。

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