钻石是怎么形成的（是由原始碳形成的）

大多数钻石是由碳在地球表面和地壳之间反复循环产生的。但是，9月10日发表在《自然》杂志上的文章称，那些起源最深的钻石是由另一种来源的碳构成的：一种新发现的、隐藏在地球下地幔中的远古储层，比如著名的“希望钻石”。

这些超深钻石内部的化学线索表明，地球碳循环的深度有一个之前未知的极限。研究人员说，了解碳循环的这一部分：碳是如何以及在何处进入和离开地球内部的，可以帮助科学家了解地球气候在千百年来的变化。

钻石是在不同的深度形成的，然后才到达被挖掘的地表。人们所熟悉的大部分钻石都来自地表下250千米，“超深”钻石的起源更深，但最罕见的是在700千米深处的下地幔中形成的钻石。

通常，起源越深的钻石越大，而且这些最深的、被高度珍视的钻石在科学上也是无价的，它们提供了一扇了解下地幔的稀有窗口。例如，保存在一些钻石上的微小瑕疵包含着地质宝藏：地球内部已知的最深形式的水，甚至是地球上最古老的物质。

这些最深处的钻石中的碳的来源一直是个谜，科学家们想知道它是否来自地球构造板块的俯冲。当一个板块滑到另一个板块之下并沉入地幔时，它将碳从表面转移到内部，这是碳循环的关键部分。其中一些碳最终会通过火山喷发或以钻石的形式返回地表，而另一些则被封存在地壳深部或上地幔中。俯冲过程中的固碳作用可能让氧气在地球大气中积累发挥了关键作用，为大约23亿年前的大氧化事件铺平了道路。

钻石及其内含物为它们形成的环境提供了闪亮的线索，这些内含物是钻石形成时嵌入晶体结构中的微小岩石碎片。科学家研究了在地壳、上地幔和下地幔中形成的钻石，寻找地壳俯冲的化学痕迹。为了做到这一点，研究小组分析了钻石中碳和氮的同位素，以及包裹体中的氧的同位素。

这些元素形式的相对数量表明了钻石结晶时岩浆的化学组成。例如，在地壳和上地幔中形成的钻石含有富含氧-18的包裹体，这表明这些宝石是由俯冲大洋地壳形成的岩浆结晶而成。所有的同位素都以不同的方式讲述着同样的故事，俯冲板块能够将碳和类似的元素输送到地幔中相似的深度。但在大约500到600公里深的地方，大部分的碳都通过岩浆流失了，在那之后，厚板中的碳会相对减少。

660公里以下的钻石的化学组成与较浅的钻石明显不同。这些碳以不同的方式形成，来自已经储存在地幔中的碳。最深处的样本一定是由从未在地球上逃逸出来的原始碳组成的。这一发现还表明，地表碳在地球内部的埋藏深度是有限的。