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Newton-科学世界

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这颗钻石不太纯  

2014-03-13 14:13:33|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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这颗钻石不太纯 - kxsj - Newton-科学世界

  

理想中的爱情总唱着“月亮代表我的心”。还有一样东西,比月亮更能代表“我的心”,没错,就是钻石了!

谍中谍4里,金发杀手莫娜,剑拔弩张的对峙,为的不正是那一包钻石。连装钻石的杀手包也跟着风靡全球。

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下图更光(sang)采(xin)夺(bing)目(kuang):巴黎2014秋冬高级成衣时装周,一名模特在展示世界上最贵的一双靴子,装饰了1527克拉钻石,标价230万欧元。

……不好意思稍等,先吸下口水。(画外音:穿着挤下地铁试试!)

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尽管Rihanna唱的是“We’re beautiful like diamonds in the sky”,但我们常见的钻石可不是在天上形成的,而是在地球深处高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。有时候会有别的元素混进来,呈现出多种颜色。地球上最大的钻石“非洲之星”为3106克拉。

天上的钻石也是有的。美国天文学家2010年9月观测到50光年以外的人马座有一颗白矮星,编号BPM37093,直径3000公里,核心是10的34次方克拉的钻石。它是由一颗恒星冷却后的灰烬所形成。非洲之星在它面前就是一粒尘埃。

 

送给美眉的钻石,总是越纯净越好。这很正常,因为钻石瑕疵越少,在光线下就越闪亮,越容易吸引目光,幸福度也会随之飙升爆表。处心积虑的钻石商,还想出一个叫“净度”(CLARITY)的指标,将其与钻石价格挂钩,让多少工资卡为之折腰。

 

可是对地质学家来说就不是这样了。

隆重介绍今天的主角,正是下面这一颗其貌不扬、瑕疵遍体,长得好像牛粪蛋的……钻石。没错,人家也是一颗钻石。加拿大阿尔伯特大学(University of Alberta)的科学家们管它叫“JUc29”。JUc29形成于地下400km深处,由岩浆带出地表,并发现于巴西的Juína地区。

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这颗钻石有什么特别之处呢?它的无价,正在于它的一个瑕疵(下图用红色标记处)

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这一处瑕疵很小,尺寸大约为40微米,用肉眼几乎难以分辨。经光谱分析,成分为尖晶橄榄石。最关键的是,科学家在该尖晶橄榄石中发现了氢氧键(关于氢键的更多内容,请阅览《科学世界》2014年第1期:请猛击右边:http://item.taobao.com/item.htm?id=36512141628),从而证明该尖晶橄榄石的晶格包含至少1.4%的水。 

下图是通过X射线荧光光谱分析的三维图。蓝色部分代表钻石,红色部分代表瑕疵中的钙元素,绿色部分代表瑕疵中的铁元素。

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众所周知,地球可划分为岩石圈、软流层、地幔、外核和内核5层。在JUc29钻石形成的400km深处,地幔主要由不吸水的矿物——橄榄石构成。再深一些的地方,例如410km处,由于巨大的热量和压力,橄榄石的晶体结构不再稳定,会经由相变变成一种孤立双岛状硅酸盐,名为瓦兹利石。在大约520公里深处,瓦兹利石会进一步相变变成具有尖晶石结构的尖晶橄榄石(又称林伍德石)。尖晶橄榄石经测试,可包含最多2.5%的水。

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在JUc29钻石形成的400km深处,地幔一般不含水。而JUc29却包含水,这有两种可能性:第一,它并不是在一处很典型的下地幔所形成;第二,下层地幔释放出的高压蒸汽上升至此。假如是第二种可能性,那就意味着下层地幔发生着剧烈的温度变化,可能会是火山爆发的预兆。

 

这就是地质学家们从一个小小的钻石瑕疵中所获得的丰富信息。这颗钻石虽然不太纯,可是却因此更加可爱和珍贵,不是吗?

 

不知道地质学家捧着这颗历经了沧桑的钻石去跟女盆友求婚,会不会成功呢?

【科学世界博主原创,转载请注明】

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