俄罗斯有一种火山喷发钻石

钻石非同寻常。大多数钻石形成于地表以下62英里或更深处，然后随着强大的爆炸性喷发被带到地表。然而，研究人员在俄罗斯堪察加半岛托尔巴契克火山2012-13年的喷发中，在火山碎屑中发现了微小的钻石。那次喷发并非那种强烈的爆炸，而是一系列巨大的熔岩流。那么，钻石为何会出乎意料地出现呢？

来自深处的钻石

形成钻石的“最简单”方法是将碳暴露于地球地幔的巨大压力之下。然后，它们会随着地幔中的其他岩石块一起被喷出，形成所谓的金伯利岩的巨型爆炸性喷发。金伯利岩的名字来源于南非金伯利，那里拥有世界上最著名、最富产的钻石矿之一。我们今天发现大多数钻石的地方，都来自这些喷发形成的岩石，例如加拿大北部和阿肯色州。有时，冰川或河流会将钻石从其源头移走，但它们可以追溯到原来的火山源头。

在人类历史的近期，并没有发生过金伯利岩喷发。已知最近一次金伯利岩喷发可能发生在1万到2万年前的坦桑尼亚，但这一点尚存争议。最后一次确证的金伯利岩喷发发生在3000万年前的刚果民主共和国。这两个地方（以及大多数金伯利岩喷发地点）都位于古老的陆地区域，称为“克拉通”，远离火山弧等活跃构造带。

那么，钻石在堪察加半岛做什么？俄罗斯的最东部半岛是一个俯冲带，太平洋板块正在向欧亚板块之下滑动。从日本开始，向北延伸到堪察加半岛，有一系列活跃的火山。在俄罗斯，这些火山包括舍维留奇火山、舍维留奇、克柳切夫斯克和别济米扬内等高度活跃的火山。所以，这些地方并非我们通常期望找到将钻石从地幔中带出的喷发的地方。

然而，埃里克·加利莫夫（Erik Galimov）和他的同事在托尔巴契克火山发现了这一点。这座俄罗斯火山产生了21世纪（迄今为止）最大的熔岩流喷发之一，倾倒了超过1/10立方英里的熔岩。喷发过程中也发生了一些爆炸，产生了高达数百米的熔岩喷泉。

来自俄罗斯的碳

加利莫夫等人在《美国矿物学家》（American Mineralogist）上发表的一篇近期论文详细描述了他们在托尔巴契克火山熔岩中发现的微小钻石。这些晶体小于0.03英寸，大部分在喷发熔岩喷泉阶段形成的岩石中发现。那么，这些神秘的钻石是如何形成的呢？

通常情况下，钻石会是金伯利岩喷发中带上来的外来岩石的一部分。地质学家称这些岩石为捕虏岩，而钻石本身则是捕虏晶。它们与喷发的岩浆关系不大，只是搭了便车。然而，这些托尔巴契克火山的钻石似乎并非来自捕虏岩，因为在2012-13年的熔岩中，并没有太多关于这些外来碎屑块的证据。

如果它们不是来自地幔深处，那么它们的来源是什么？加利莫夫等人决定研究这些钻石的成分。令人惊讶的是，钻石中诸如氮、氟、氯和硅等元素的杂质成分与托尔巴契克火山的火山气体成分相匹配。这表明它们可能实际上是从喷发过程中释放的气体形成的。

然而，还有一种潜在的钻石来源：人类！这些微小钻石会不会仅仅是钻探或采样仪器本身的污染？工业上使用的大多数钻石是人造的，并且具有特定的氮同位素组成。加利莫夫等人检查了托尔巴契克火山钻石的氮同位素组成，果然，它们不是人造的。这些钻石是自然形成的，来自从熔岩中释放出的火山气体。（作者注：我与普渡大学的Ryan Ickert博士进行了简短的讨论，他认为情况可能没有论文中描述的那么简单。这并不改变这些钻石很可能是在托尔巴契克火山的火山气体中结晶的观点，但同位素的论证可能更复杂。）

这种直接从气体中结晶的现象并非首次发现。在某些流纹岩喷发中，大规模爆炸性喷发后释放的热气体形成了像黄玉这样的矿物。托尔巴契克火山的这些钻石很可能以同样的方式形成，即富含二氧化碳和其他元素的炽热火山气体在气泡中冷却并迅速结晶成钻石等矿物。

现在，不要急着去堪察加半岛。你无法从托尔巴契克火山这些微小的钻石中发财。然而，这些小晶体却展现了火山活动的奇异之处，钻石可以直接从气体中形成，而不需要高压。