科技日报北京9月22日电 （记者张佳欣）据《自然·地球科学》杂志22日报道，包括以色列希伯来大学、美国内华达大学和英国剑桥大学在内的国际科学家团队，首次在南非Voorspoed矿的钻石中，发现了天然存在的富镍合金。这些钻石形成于距地表280—470公里的深处，为科学界长期推测的地幔氧化还原模型提供了直接验证。
南非钻石切片，显示了微分析取样的各种内含物区域和激光烧蚀坑。图片来源：美国科学促进会网站
几十年来，理论与实验都表明，在地幔250—300公里深度，应能稳定存在富镍合金，但能直接证实这一预测的天然样品却极为罕见。
此次，研究团队在Voorspoed矿的钻石中发现了铁镍合金纳米颗粒和富镍碳酸盐小晶体。它们二者的共存揭示了一种交代作用的氧化还原冻结反应：氧化性的碳酸盐—硅酸盐熔体渗入富含金属的还原性橄榄岩。在这一过程中，铁首先被氧化，而镍则在残余金属合金中富集，与此同时，富镍碳酸盐和钻石从熔体中结晶。换句话说，钻石“冻结”了一个短暂的地球化学瞬间，即还原性的地幔岩石转变为更具氧化性、富含挥发成分的区域，而碳酸盐被还原形成钻石。
团队表示，这是地幔化学反应的“瞬间快照”。钻石就像微小的时间胶囊，保存下了短暂的反应过程。这些钻石的矿物成分还包含柯石英、富钾铝相以及分子固氮包裹体等。
这一发现不仅是首次在天然样品中发现富镍合金，也揭示了地幔深处局部氧化还原反应的作用。这些反应可能解释为何一些超深钻石显示异常高的氧化状态，也可能为金伯利岩、煌斑岩等富挥发分岩浆提供物质来源。
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