這顆鉆石上有毛鈣硅石的黑色小斑點(diǎn)，毛鈣硅石是在地球深處高溫高壓下形成的一種礦物質(zhì)。圖片來(lái)源：Aaron Celestian
經(jīng)過(guò)幾十年的探索，一顆非洲鉆石上的小黑點(diǎn)被證明是地球深處的重要成分，這是在自然界中首次確認(rèn)這種礦物質(zhì)。
美國(guó)拉斯維加斯內(nèi)華達(dá)大學(xué)的地球化學(xué)家Oliver Tschauner說(shuō)，這是一種通常不存在于地球表面的礦物，它在地球深處的熱流中發(fā)揮了重要作用。11月11日，Tschauner領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》上報(bào)道了這一發(fā)現(xiàn)。
Tschauner以毛河光（Ho-kwang David Mao）的名字將這種礦物命名為“毛鈣硅石”（davemaoite）。毛河光是中國(guó)科學(xué)院外籍院士和美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士，在高壓地球化學(xué)和地球物理學(xué)方面有許多開(kāi)拓性的發(fā)現(xiàn)。毛鈣硅石主要由硅酸鈣（CaSiO3）構(gòu)成，可以清除鈾、釷和鉀的放射性同位素。這些同位素在地幔下部（位于地殼和地核之間）產(chǎn)生大量熱量。這使得毛鈣硅石在管理熱量如何通過(guò)地球深部流動(dòng)以及在地幔和地殼之間循環(huán)以驅(qū)動(dòng)板塊構(gòu)造等過(guò)程方面，發(fā)揮了重要作用。
這種礦物僅在高壓和高溫下存在，比如在地表以下660~2700公里的下地幔中。但這些特殊的斑點(diǎn)被嵌在一顆鉆石中，而后者將這種礦物質(zhì)完整地從地球深處運(yùn)送出來(lái)。Tschauner說(shuō)：“正是鉆石的強(qiáng)度使夾雜物保持在高壓下。”
這顆綠色的八面體鉆石是幾十年前在博茨瓦納的Orapa礦挖掘出來(lái)的，這是世界上最大的露天鉆石礦。1987年，一位礦物交易商將鉆石賣(mài)給了加州理工學(xué)院的礦物學(xué)家George Rossman。幾年前，Tschauner、Rossman和同事開(kāi)始研究它，這是對(duì)地球深部鉆石中的礦物進(jìn)行調(diào)查的一部分。
科學(xué)家在伊利諾伊州萊蒙市的高級(jí)光子源用X射線對(duì)鉆石進(jìn)行了轟擊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中含有豐富的鈣礦物。進(jìn)一步的研究證實(shí)它是硅酸鈣，后者根據(jù)產(chǎn)生時(shí)的溫度和壓力有不同的晶體形式。Tschauner說(shuō)，具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的鉆石，只在660~900公里深的溫度和壓力下才能形成。科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里制造了高壓硅酸鹽鈣鈦礦，并推斷它應(yīng)該存在于下地幔中，但之前從未在地質(zhì)樣品中確切看到過(guò)它。
2018年，另一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告在南非一顆深地鉆石中發(fā)現(xiàn)了硅酸鈣鈦礦，但沒(méi)有正式宣布發(fā)現(xiàn)一種新礦物。而Tschauner團(tuán)隊(duì)做到了。Tschauner打電話(huà)給毛河光，詢(xún)問(wèn)是否可以用他的名字來(lái)命名礦物。“我當(dāng)然很樂(lè)意。”毛河光說(shuō)。
國(guó)際礦物學(xué)協(xié)會(huì)去年批準(zhǔn)了毛鈣硅石的命名，它是第二種以毛河光的名字命名的高壓礦物。2018年，中國(guó)研究人員報(bào)告稱(chēng)，在一個(gè)隕石坑中發(fā)現(xiàn)了一種巖石，并將其命名為maohokite。
Tschauner說(shuō)，毛鈣硅石是地球下地幔的3種主要礦物之一，占比約為5%~7%。它是其中唯一含有鈾和釷的礦物。這種礦物的晶體結(jié)構(gòu)使其中的鈣很容易被這些元素交換，而這些元素通過(guò)放射性衰變產(chǎn)生熱量。
其他鉆石也可能含有毛鈣硅石。科學(xué)家說(shuō)，在奧拉帕發(fā)現(xiàn)的鉆石富含鉀，因此找到更多毛鈣硅石的一種方法可能是在鉀含量豐富的地區(qū)尋找深鉆石。（文樂(lè)樂(lè)）
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