珠宝大课堂 | 地球深部来客—钻石的“芳龄”
被唤醒的“沉睡”钻石
早期寻找钻石的人们只知道钻石常常出现在河床或是河滩边，尔后在南非的金伯利地区发现了钻石的原生矿，这对探索钻石的形成条件具有重要意义。随着科技的发展，地质学家们研究得出钻石是由碳元素组成的，且形成于温度在1100~1500℃，压力在4.5~6Gpa，距地表150~200km的地球深部。人们在了解了钻石是如何形成后，不禁要问“钻石是何时形成的呢？”
在地质学中，通常采用检测矿物内部发生衰变的放射性元素的分析方法来测定矿物的实际年龄。对于钻石来说，由于碳的半衰期太短而不能用于测定其年龄，所以，钻石内部所含的矿物包裹体就显得至关重要了。地质年代学家可以通过测定钻石内部矿物包裹体的年龄来推测钻石的形成时间。
钻石的“血缘鉴定”
在科研中，地质学家可以根据钻石内部包裹体的种类、形态与数量来作为确定钻石年龄的研究方法。钻石内的矿物包裹体主要有石榴石、单斜辉石、斜方辉石、透辉石、刚玉、蓝晶石、云母、绿泥石、橄榄石、硫化物、石墨等。
钻石内部的矿物包裹体
其中，只有能分离、分解出放射性元素的矿物包裹体才能用于研究，例如可以分离出钐、钕、铷、锶的石榴石、单斜辉石。钻石测年的要求是包裹体和钻石必须从同一岩浆中结晶，换言之， 钻石与包裹体之间需要是“一母同胞”的同生关系。
长路漫漫，上下求索
对钻石年龄的测定经过了三个阶段，分别是20世纪80年代初、20世纪90年代中、2017年至今。
第一阶段
最早在20世纪80年代初，史蒂芬·理查德（Stephen•Rechard）教授最早利用钻石包裹体对钻石年龄进行测定，通过对南非金伯利矿钻石样品进行分析，运用当时最先进的技术以获得足够的Sm、Nd、Rb和Sr。研究结果表明，钻石比其宿主金伯利岩要古老得多。一些金伯利钻石的历史超过了30亿年，这证明了戴比尔斯的口号“钻石是永恒的”。随后他与合著者证实在10亿至20亿年前，南非地幔中存在多世代钻石。
钻石中可以断定年龄的矿物包裹体
第二阶段
之后，在20世纪90年代中期的研究中，格雷厄姆·皮尔森（Graham Pearson）教授和史蒂芬·希尔瑞（Steven Shirey）博士，将研究技术进一步改进，只需对单个硫化物包裹体进行研究就能确定钻石年龄，其中，硫化物包裹体具有银灰色外观，通常被石墨化的（黑色）裂缝包围。分析像这样的硫化物包裹体中的铼-锇同位素的技术已经成为全球测定钻石年龄最广泛使用的方法。
钻石中的硫化物包裹体
第三阶段
2017年，凯伦·斯密特（Karen V. Smit）、史蒂芬·希尔瑞（Steven B. Shirey）与阿姆斯特丹自由（Vrije）大学的加雷斯·戴维斯（Gareth Davies）教授，通过运用更灵敏准确的质谱检测仪，测量单个石榴石和单斜辉石包裹体中的钐、钕、铷和锶来测定钻石年龄。
质谱仪
20世纪80年代初
史蒂芬·理查德（Stephen•Rechard）教授
研究进展：证明了一些金伯利钻石的历史超过了30亿年
20世纪 90年代中
格雷厄姆·皮尔森（Graham Pearson）教授和史蒂芬·希尔瑞（Steven B. Shirey）博士
研究进展：只需对单个硫化物包裹体进行分析即可测定钻石年龄
2017年至今
凯伦·斯密特（Karen V. Smit）、史蒂芬·希尔瑞（Steven B. Shirey）与阿姆斯特丹自由大学的加雷斯·戴维斯（Gareth Davies）教授
研究进展：运用更灵敏准确的质谱检测仪，使得在放射性元素含量极低的情况下，依然可以测定钻石年龄
钻石的年龄教会我们什么？
通过对钻石中包裹体的同位素研究，我们发现钻石几乎贯穿了整个地球历史的形成过程。迄今为止，所有的钻石都是在6500万年前恐龙灭绝之前形成的，最早的35-33亿年前的戴维科（Diavik）和艾卡迪（Ekati）钻石甚至可以追溯到地球大气中氧气上升之前（25-23亿年前）。
钻石是在出现生命之前大约十亿年前形成的
钻石年龄在许多方面起着不可代替的作用，影响十分广泛。
钻石比金伯利岩要古老得多，它们并不是在金伯利岩中结晶的，而是随着火山岩浆喷发到达地表的唯一“乘客”，因此钻石年龄测定还有着更深刻的意义——它被证明是研究深层地球极有价值的工具。
火山喷发
精美的钻石
法国作家拉布吕耶尔有云：“除了能明辨是非的灵魂之外，世界上最珍贵的就是钻石珠宝。”在钻石美丽、闪亮的外表下，蕴含着一颗智者的心，向大家无声的诉说着这个我们赖以生存的星球的故事。
动态地球
参考文献：
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Karen V. Smit，Steven B. Shirey.How Old Are Diamonds? Are They Forever?[J]. GEMS & GEMOLOGY，2019，VOL.55:102- 109
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何雪梅主编.慧眼识宝：珠宝玉石选购鉴赏一本通[M].桂林:广西师范大学出版社,2016.
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张蓓莉,陈华,丘志力，等.《联合国金伯利进程框架下的钻石原 产地研究》[M]北京：地质出版社，2013.
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张蓓莉.系统宝石学[M].北京:地质出版社,2006.返回搜狐，查看更多