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巴西超深处微小钻石锁住针铁矿,保存下部地函含水证据

2026-8-2 寰宇科学

来自地底超深处的钻石内部充满黑色杂质,对珠宝商来说价值不大,在地质学家眼中却是完美时光胶囊。最近科学家利用X射线衍射技术,从产自巴西地底的一个微小钻石样本鉴定出针铁矿、赤铁矿磁铁矿,证明地表水分能一路被运送至深达900~1,250公里的下部地函。

针铁矿(goethite)是富含铁与水分子的矿物,形成过程会将水分子“锁”进晶体结构,常见于地表土壤(会让泥土呈现棕色)或海 底。

过去地质学家认为,当地壳板块下沉进入地函,只要温度超过200℃,针铁矿就会被高温高压破坏并迅速脱水,分解成赤铁矿(hematite)与水蒸气,先前研究已证实来自地壳的水最深可抵达正下方660公里的上部地函。

然而一颗来自巴西Juína地下超深处的钻石,在X射线衍射技术下竟同时鉴定出针铁矿、赤铁矿与磁铁矿共存。

这3种矿物在地球表面不可能同时稳定存在,该结果暗示当针铁矿被困在相对较冷的海洋板块裂缝,便能在板块俯冲过程躲过高温脱水环节,安稳穿越炽热上地函,继续向下输送至下部地函才转化为赤铁矿或磁铁矿及水。

由于将超深钻石带到地表的火山岩,通常形成于上部地函与下部地函之间的过渡带,深度约400公里,这代表地球下部地函可能储存比先前预估更多的水,若水能被带入地函深处,将影响地函黏滞度、熔点、对流模式,同时为地函“隐藏水库”的存在提供新证据。