需要去小行星挖矿吗？地球上就有超过一万亿吨钻石，只不过……

据麻省理工学院一项最新研究，地球内部有超过一万亿吨钻石。但这些钻石目前似乎并不能用于开采，科学家估计这些矿石被埋在距地表 100 英里（约 161 千米）以下，目前最深的矿井也没打到这个深度。

这一超深的位置可能已达到克拉通根，克拉通根是岩石最老最不活跃的部分，位于大陆板块的最中心。克拉通形状类似一个倒山，最深处可达 200 英里穿过地壳进入地幔。地质学家将最深的部分称为克拉通根。

在这项最新的研究中，科学家估计克拉通根中含有 1%-2% 的钻石。考虑到克拉通根在地球的总体积，研究团队指出，这些古老的岩石中可能储有一万亿吨钻石，这些钻石散布在地表 90-150 英里下。

“这一结果显示，钻石可能并不是什么稀有的矿物，而是在地质尺度上相对来讲常见的物质。”麻省理工学院地球、大气和行星科学系科学家 Ulrich Faul 说，“虽然我们无法开采它们，但是这远比我们之前以为的钻石储量要大。”

中国科学技术大学也参与了这次研究。

一个回声异常

Faul 和他的同事通过一个异常的地震数据最终得出了此次结论。过去几十年里，美国地质调查局（USGS）持续记录地震活动，尤其是由地震、海啸、爆炸和其他震源导致的贯穿地球的声波。全球的地震波接收器可以从这些声波中追溯震源。

科学家也可以通过地震数据了解地球内部的情况。声波以不同的速度在地球传播，这一速度与温度、密度和岩石构成有关。科学家利用地震波速度和岩石组分之间的关系估计构成地壳和上地幔岩石的种类。

然而，通过地震数据研究地球内部的时候，科学家不能解释一些有趣的异常：声波在通过古代克拉通根的时候速度变快。克拉通比周围地幔温度更低密度更低，理论上讲声波穿过的速度会略微变快，但并没有如检测的那么快。

“测到的速度比我们根据实际情况作出的假设还要快，”Faul 说，“于是我们认为，‘这里有问题’，这就是这个项目的来源。”

地壳深处的钻石

团队指出需要鉴定克拉通根的组分来解释地震波速度。为了做到这一点，地震学家首次使用了 USGS 地震数据和其他数据来源以建立地震波穿过地球主要克拉通的三维模型。

接着，Faul 和同事通过在实验室中测定穿过不同材料的声速，用虚拟岩石来模拟不同岩石的组合的情况。当团队计算穿过每一种虚拟岩石的声速的时候，他们发现只有含有约 1%-2% 钻石与橄榄岩（地球上地幔的主要岩石类型）和少量榴辉岩（代表俯冲的海壳）组合的结果与测定的声速相似。这一组合是之前人们认为的钻石储量的 1000 倍。

“钻石很特殊，”Faul 说，“其中最特殊的性质之一就是通过钻石的声速是橄榄岩的 2 倍。”

研究者发现，岩石组成中含有 1%-2% 的钻石足够获得地震学家的测量结果。这一小部分的钻石也不会影响克拉通的整体密度，这部分密度比周围地幔要低。

“他们就像木头，浮在水面上，”Faul 说，“克拉通比周围岩石密度略低，所以他们不会被俯冲进地下而是附在地表。这也是为什么它们是现今保存的最古老岩石。”

某种程度上，Faul 认为含有钻石的克拉通根是可以讲得通的。钻石在地球深部高压高温环境中形成，而百万年间只有几十次火山喷发可将钻石带到地表。这些喷发口由金伯利岩（因首次在南非金伯利发现而命名）构成，就像地质“管道”一样。钻石与其他地球深部的岩浆可以通过这些金伯利管道输送到地表。

大多数情况下，这些金伯利管道分布在克拉通根边缘，如加拿大、西伯利亚、澳大利亚、非洲南部。这确实是合理的，克拉通根中应当含有钻石。

“有许多证据，但我们已经将这些证据拼在了一起，”Faul 说，“我们从所有角度审查了所有可能性，这是剩下的唯一可能性。”

这项研究部分由美国国家科学基金会资助。