钻石里还有一颗钻石：奇特的“俄罗斯娃娃”钻石是怎么形成的？ _钻石

一个新发现的钻石在一个较大钻石的内部自由地晃动，这种现象前所未见。科学家正在苦思这种特殊的结构是如何形成的。PHOTOGRAPH COURTESY OF ALROSA

这张双层钻石的X光影像，显示出一个很小的钻石紧靠着一个更大钻石内部空腔的内壁。由于钻石形成的地球深处有着巨大的压力，这种空隙在那里是不可能存在的。因此研究人员认为一定曾经有某些东西填满了整个空腔。PHOTOGRAPH COURTESY OF ALROSA
（）据美国国家地理（撰文：MAYA WEI-HAAS 编译：蔡雅铃）：这颗来自俄罗斯矿场的奇特宝石是一个新发现，它暗示了在我们脚底深处正运作着一种神秘的机制。
当与艾罗萨（ALROSA）采矿公司工作的专家在分类刚从俄罗斯雅库特（Yakutia）挖出来的宝石的时候，他们偶然发现了一个从未见过的东西：一个很小的钻石被包在一个更大的钻石内。艾罗萨在10月初宣布这项发现时表示，这个以俄罗斯嵌套玩偶命名的俄罗斯娃娃钻（matryoshka diamond）的重量只有0.124克，它外面的宝石大约有米粒长那么宽。
钻石常常像是很小的时间胶囊，会捕捉住外来的矿物，或是会有微量的来自钻石本身的浓稠液体。不过一个极小的钻石，在另一个附加在外的天然钻石里滚动的这个发现，还是让研究人员目瞪口呆。
「我想说，不会吧，我从来没有看过这种东西。」埃布尔达大学（University of Alberta）的矿物学家托马斯．斯塔切尔（Thomas Stachel）描述他看完一个钻石在另一个钻石里面叮当作响的影片后的反应。「我们寻找钻石已经有很长一段时间了，这种的还是头一次遇到。」
这些钻石究竟是如何获得这种奇特的结构，目前还不是很清楚，不过线索可能很快就会浮现：目前已规画把这些微小的宝石送到美国宝石协会（Gemological Institute of America，GIA）做进一步研究，他们能协助揭露在人类脚下数公里深处运作的那些神秘机制的新细节。
「这真是大自然独特的创作。」艾罗萨的地质研究与发展公司的新创副主任奥列格．科瓦恰克（Oleg Kovalchuk）在采访人员发表会上说。
钻石的根源
钻石通常是在地表下大约几百公里深的地方形成结晶。它们是在各大陆中被称为古陆核根部（cratonic roots）的地带成形，此处是由支撑着上方陆块的古老坚硬地函所构成。
这个新钻石可能就是透过这个过程才能被人类发现──不过它到底是如何形成的还是个谜。许多钻石的结晶过程似乎与海底的隐没作用有关，也就是在较重的海洋板块沉到较轻的大陆板块下面时发生。当海洋板块下沈时，温度会上升，迫使液体从岩石和沉积物流出。钻石就从这些渗入地下、充满盐分又富含碳的浓稠液体中结晶出来。
不过这个新发现的钻石在结晶的时候似乎出了差错。它没有形成单一个大块矿物，而是小块钻石被密封到了较大块的钻石里。然而小钻石现在位于的空腔，在面对地底深处的巨大压力后，是不可能继续存在的。所以当初必定有什么东西填满了空隙。
「在地函里是不会有开放空间能继续存在的。这是完全不可能的事，」斯塔切尔说：「任何开放空间在这种压力下都会立刻消失。」
神秘的填充物质
或许这个双层钻石里面曾经有过微量含盐分的液体，而小钻石就是从它里面成形的，澳洲麦夸利大学（Macquarie University）实验岩石学的博士后研究员麦可．佛斯特（Michael Förster）说。这种液体可能很轻易就从较大的外层钻石上的孔洞或裂缝流出去了。其他专家则认为那个空腔里曾经填满过来自地函的矿物，如棕绿色的橄榄石（olivine）或深红色的石榴石（garnet）。
「猜想哪种矿物，可能成为过内钻石和外钻石间的间隔物很有趣。」佛斯特在电邮里这么写。
现在还不清楚这些矿物后来是在什么时候以及如何消失的，不过它们可能是在钻石上到地表的路途中逐渐渗出的，GIA的研发副总经理王五一（Wuyi Wang）说。熔化的岩石或灼热的液体可能会接触到内部填充物质而使得这些地函中的矿物液化。
还有另一种可能，斯塔切尔认为转变有可能是发生在地表。在这里水可以不停地和这些填充的矿物发生作用，先把它们变成较脆弱、柔软的矿物，然后也许让其中一部份溶解流走。
然而这两种过程都不可能把整个空腔清除干净，这大概要人工处理过程才能做到，斯塔切尔强调说。虽然还不清楚这个双层钻石被开采出来后是如何清洗的，但许多处理方法都包含了使用如氢氟酸（hydrofluoric acid）这种强烈腐蚀性物质来冲洗的步骤。
「那会溶解掉几乎所有已知的矿物。」斯塔切尔说。少数会留存下来的矿物之一就是钻石。而对于获取更多关于钻石本身和处理过程信息的询问，艾罗萨目前还未响应。
闪亮的未来
以前找到的其他奇怪的钻石，在结构上似乎和这个新的「钻中钻」的部份结构相互呼应。其中一个是王五一很久以前就拥有的钻石，它看来好像是一个钻中钻，但里面的钻石还牢牢地附着在外壳钻石的内壁上。此外也有很多其他的钻石，是有孔洞穿透到它们耀眼的表面，斯塔切尔补充说。
藉由研究这些矿物界的怪胎，研究人员除了能学到更多关于钻石的形成过程，或许还有这些石头在地球深处遭遇到的环境和化学过程。
王五一将主导GIA对这个宝石的分析，他对于利用高分辨率的计算机断层扫描（CT scan）让这个双层钻石3D可视化的检查特别有兴趣。他希望能检视内部空腔的形状，以及找寻原有的填充矿物从里面离开的可能路径。他还希望能非破坏性地研究钻石的化学性质，从而找出一度逗留在内部空腔中的物质的各种线索。
然而若真想解决这个问题，斯塔切尔说，他们可能需要找到更多的例子：「最好的结果就是这些人找到了一个钻石，它里面的洞还是填满东西的。这样就皆大欢喜了。」