鑽石——深埋海底的璀璨之石

李瑞編譯

鑽石的成分是碳，一種隨處可及的元素，卻具有近乎超自然的特性，代表了華貴、感性和堅強。而當我們想到碳元素的時候，更有可能進入腦海中是木炭、柔軟、烏黑、沒有光澤、像土一樣、重量很輕。

木炭也是由碳元素組成的，但是並不像鑽石一樣經受過高壓。當碳原子經受超過40千巴壓強（等於40000倍的地球大氣壓）的時候，我們能夠清楚地看到碳原子的晶格排列如何優美地重組，形成鑽石。這樣的條件只在距離地面120公里深的地下才能實現。

有些鑽石來自深得多的地底——地表下650公里（大約相當於北京到青島的距離）。在這些鑽石中的微量雜質可以告訴我們在地球看不見的地質層以下到底發生了什麽。

與低壓形式的碳，比如木炭或石墨相反，鑽石中的碳原子彼此共同形成堅固的三維網絡結構。這也就造就了鑽石獨特的物理性質：透明、堅硬、密度極高、無色晶體結構。

鑽石發出閃亮光芒的原因是它具有非常高的折射率。這意味著光在晶體內部被“捕獲”並從內部的表面再一次被反射出去。寶石工匠製作的切面將這種特性又著重進行了突出。

鑽石閃耀的光芒是因為光在晶體結構內部發生反射

鑽石的開採

儘管鑽石作為珍貴寶石的歷史已久，但是直到18世紀早期，基本上所有流通的鑽石都來自於印度的河沙礫（被稱為“衝積礦床”）。

隨後，在18世紀上半葉在巴西發現了鑽石，從1866年開始在南非開採鑽石。也就是從那時起，首次發現了作為鑽石的主要來源的被稱為“金伯利岩”的來自於猛烈噴發的火山的岩石。

這一發現從根本上改變了鑽石的勘探和開採，並且很快使得產量急速增長。同時，鑽石也在此時擁有了來自於現代珠寶工業的大量需求。

長久以來，向市場供應的鑽石被少數幾個主要的生產商所壟斷，比如來自南非和博茨瓦納的戴比爾斯（De Beers），來自俄羅斯的埃羅莎（Al Rosa），擁有澳大利亞阿蓋爾礦和加拿大礦產的力拓（RioTinto）和擁有博茨瓦納卡倫溫礦的盧卡拉鑽石公司（Lucara）。

加拿大北部的戴維克（Diavik）鑽石礦

鑽石的價值

與其他的礦產，比如銅、金、石油或煤炭不同，鑽石不是現貨市場。它的價值是多變並且具有很強的主觀性，通常根據所謂的“4C”體系對其進行估價，“4C”代表色澤（colour）、淨度（clarity）、切工（cut）和克拉重量（carat，5克拉=1克）。

每克拉未經加工的鑽石的價值通常在10美元到3000美元間波動。此外非常巨大（或者是具有歷史價值）的寶石品質的鑽石價格可能比這個價格又多幾個數量級。

44.5克拉的藍鑽石“希望（Hope Diamond）”，可以說是歷史上最著名的鑽石之一，估價超過2億美元。它不斷被轉賣的歷史從17世紀的印度就已經開始了。其他一些近代的以極高價格成交的鑽石包括粉色之星（PinkStar，59.6克拉，成交價格7100萬美元），奧本海默之藍（Oppenheimer Blue，14.6克拉，成交價格5750萬美元）。

最近在博茨瓦納出售的最大的未經加工的1109克拉的鑽石原石“Lesedi La Rona”，最後以5300萬美元成交。

1109克拉的“Lesedi La Rona”2015年在博茨瓦納被開採出來

有色鑽石的形成

許多鑽石中會包含其他礦物，這些礦物來自於產生鑽石的深層地底。這些礦物給地理學家們提供了非常豐富的資訊。

比如說，鑽石中包裹的橄欖石、輝石和石榴石告訴我們它們的寄主鑽石來自於約120千米至300千米的地底，也就是被稱為地球次大陸岩石圈地幔的地層中。

這一地層是地球大陸板塊的一部分，它位於被稱為“克拉通（cratons）”的地球最古老的大陸殼區域以下。克拉通具有長達40億年的歷史，它包括澳大利亞的皮爾巴拉、南非的卡帕瓦、加拿大的大奴湖和俄羅斯的西伯利亞克拉通。

“粉色之星（The Pink Star）”鑽石——被認為是目前世界最大的、完美無瑕的豔粉色鑽石

雖然大多數鑽石來自於次大陸岩石圈地幔，但是有些鑽石卻可能產生自更深得多的地殼深處。

這種鑽石被稱為次岩石圈鑽石，根據其中含有的礦物包裹物分析，這些鑽石來自於深度超過650千米的壓強大得多的地底。

最近有一項研究對“希望藍鑽”這類的罕見的藍鑽石進行了分析。研究人員發現，這種鑽石中含有的礦物包裹物只有在深度超過660千米的具有極高壓強的地底才能出現。因為其中含有微量的硼元素，所以這種鑽石才會呈現藍色。

從這顆“希望藍鑽”中可以追溯17世紀時的地質進化史

而為什麽硼會出現在地幔深處則是另一個有趣的問題。地球上的硼元素絕大多數集中在大陸殼的上部（深度小於20千米）和大洋的海水中。它在地幔深處岩石中的含量通常是非常低的。因此，硼一定是通過某種方式進入產生鑽石的地層中。

上述方式是通過被稱為“深俯衝”的過程完成的。在這個過程中，厚度大約為100千米的海洋板塊的邊緣會發生下陷並且插入地幔深處。這一過程會將硼和其他物質從地殼的淺層表面帶入深度超過700千米的地底。隨後，金伯利岩的噴發將鑽石重新帶回地殼表面。

海洋岩石圈的深俯衝將來自海水中的硼元素從海洋板塊帶入超過660千米的地幔深處。恰巧在此處，硼元素遇到了在極高壓強下生成的次岩石圈鑽石，於是就生成了我們所看到的美麗的“希望藍鑽”。

通過鑽石勘察地殼深處

除了上述的硼的例子以外，其他不同地點的鑽石礦的證據也證明了地表表面的元素通過深俯衝過程被帶入了地底深處。

通過觀察南非柯瑞南鑽石礦（South African Cullinan mine）的鑽石中不同的碳的形態和南澳大利亞鑽石中礦物包裹物證實了上述觀點。

具有可見包裹物的南澳大利亞鑽石

鑽石的價值在於它的美麗、堅硬和稀有，但是鑽石也給我們提供了一個了解地球結構和歷史的窗戶。