昆士蘭科技大學（QUT）的兩名研究人員利用一台簡單的筆記本電腦和一塊從鑽石礦的”廢料堆”中獲得的岩石，揭開了圍繞鑽石在地球古老大陸的深層根部形成的一個長期的地質之謎。主要作者、昆士蘭大學博士生卡爾-沃爾什與昆士蘭大學教授巴爾茲-坎貝爾和愛爾蘭三一學院的艾瑪-湯姆林森一起，最近在權威雜誌《自然》上發表了他們的研究成果。

沃爾什說，他的碩士研究涉及對一塊從岩石圈底部回收的非洲大陸的岩石進行計算機建模，岩石圈是地球表面以下約30公里至250公里之間的外部部分，一個大陸的主要部分實際上是你從未見過的部分。

“如果你想到一座冰山–可見的部分–如果你只是讓一座冰山漂浮在海面上，它就會像一艘船一樣傾覆。這就像冰山的龍骨，”沃爾什說。

卡爾-沃爾什，右，昆士蘭大學博士生研究員，與昆士蘭大學教授巴爾茲-坎貝爾一起在《自然》雜誌上發表的一篇論文的主要作者。卡爾正在看一個石榴石圍岩的立方體。這種石榴石的顏色顯示了鉻的存在，而鉻是鑽石存在的一個指標。

“我們基本上有了已知的岩石起始成分，它代表了地球歷史上所有大陸形成之前早期的地幔，我們採用了這種起始成分，並模擬瞭如果它被逐漸融化會發生什麼，以及什麼會被留下。而這種材料就是形成今天仍然存在的古代大陸根部的大部分。”

昆士蘭大學理學院、地球和大氣科學學院的Kamber教授說，這項研究的目的是利用計算機模型來觀察這些深層根部可能是如何形成的。

“該模型基本上預測了當你改變地幔的溫度時，哪些礦物和熔體會出現。因此，這是一個預測工具，你可以與實際礦物和岩石的成分進行比較，”坎貝爾教授說。

用於高級計算機建模的這塊岩石是在1871年至1914年之間的某個時候開采的，最後被放在了位於南非北開普省金伯利市的傳奇性金伯利鑽石礦的”廢料堆”中，該礦最出名的是”大洞”–一個露天和地下礦的組合。

他們所建模的這塊岩石，即石榴石哈茲伯格岩是在金伯利岩管道中被帶到地面的。這塊岩石是由坎貝爾教授取回的–他專門研究岩石學，這是地質學的一個分支，研究岩石及其形成條件。

他小心翼翼地用大錘將岩石敲碎，使其達到可以成功運回家的大小。

“看到這些被保存下來是如此令人興奮，它極其古老–33億年的歷史。可能是大多數人將會握在手中的最古老的岩石，”坎貝爾教授說。

這項研究解決了鑽石及其形成溫度的難題，因為如果加熱過度，鑽石會變成石墨。

“但是，當我們看到含有鑽石的岩石時，它們必須被加熱到巨大的溫度，”沃爾什說。”那麼，為什麼恰恰是那些經歷了最高溫度的岩石最終擁有了鑽石？”

他們的研究挑戰了現有的兩步淺層”熔化和堆積”的解釋。

“以前，人們認為大多數大陸的古代深層根部會有鑽石，這些鑽石隨著時間的推移而被破壞，因為大陸的底部不斷被富含揮發性的熔體和流體侵入和侵蝕，”沃爾什說。”我們的工作表明，實際上，情況可能並非如此，今天的鑽石是罕見的–而且事實上一直是罕見的。而這是因為我們第一次可以知道鑽石的搖籃中缺少什麼，我們可以去地表尋找它。”

坎貝爾說，在現今的地球上，地幔中的熱量和溫度分佈並不均勻。

“我們有地幔溫度相對均勻的區域和地幔溫度高得多的區域。這些被稱為地幔羽流。而我們在夏威夷和冰島有這些表現，我們正在研究的是古代羽流的影響–當比我們現在的溫度高得多的羽流擊中一個正在成長的大陸的底部時。

自從進行這項研究以來，沃爾什已經前往堪培拉，在澳大利亞國立大學地球科學研究學院的實驗室裡重新製作類似的岩石。