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当钻石从地下深处“迁移”到地表时，当外部没有压力时，它们是否会在内部保持压力?如果有，怎么做?

被困在钻石内的一小块岩石现在为研究地球下地幔的样子打开了一扇崭新的窗户。钻石里面是一个新发现的硅酸盐矿物命名为达茂石研究人员在11月12日的《科学》杂志上报告说，这种物质只能在地球的下地幔中形成。这是科学家们第一次成功地明确证明了这种类型的下地幔矿物——以前只是在实验室实验中预测的——实际上存在于自然界中。这个团队命名矿物

Tschauner说，科学家此前估计，大约5%到7%的下地幔一定是由这种矿物组成的。但要直接观测到这种深地矿物是极其困难的。这是因为矿物在下地幔的巨大压力下是稳定的——下地幔一直延伸到地球表面下2700公里一旦压力减小，就开始重新排列晶体结构。

即使是地球上最常见的矿物，一种下地幔镁铁硅酸盐，称为桥锰矿，直到2014年，它才被发现自然发生在一颗撞击澳大利亚的陨石中，这种力量在岩石中产生了破碎的、深地幔般的压力(SN: 11/27/14)。迄今为止，桥锰矿是自然界中唯一确认存在的高压硅酸盐矿物。

钻石就像时间胶囊，在到达地表的过程中锁定了原始的矿物形态。davemaoite的发现不仅证实了它的存在，而且还揭示了地球深处一些热源的位置....通过确定davemaoite的化学组成，研究人员现在可以确定这些元素的位置。

那是因为博茨瓦纳钻石也含有冰:冰的高压形式以及另一种被称为wüstite (SN: 3/8/18)的高压矿物。Tschauner说，这些包裹体的存在有助于缩小davemaoite可能形成的粗略压力:大约在240亿帕斯卡到350亿帕斯卡之间。他补充说，很难确切地说这对应的深度是多少。Tschauner说，但这一发现直接将热量产生(放射性物质)、水循环(冰)和碳循环(以钻石本身的形成为代表)联系在了一起，所有这些都发生在地幔深处。

从这篇文章中，我想我被告知钻石保持了足够的压力，以保持“davemaoite”和“高压形式的冰”以及wüstite的稳定。

我理解得对吗?

问题:当钻石从地下深处“迁移”到地表时，当外部没有压力时，它们是否会在内部保持压力?如果有，怎么做?

我认为，当钻石上升到表面时，外部的压力会放松，均匀地膨胀，内部的压力也会放松。如果不是这样的话，为什么不呢?

嵌在这片透明钻石中的微小灰色矿物斑点是新命名的davemaoite的第一个样本，davemaoite是一种硅酸钙钛矿矿物，只在下地幔形成。洛杉矶县自然历史博物馆的Aaron celestian

回答

这个问题是关于在钻石夹杂物中可见的一种罕见的、深地幔形成的矿物的限制压力。钻石晶体内包裹物的压力实际上是碳晶格内的约束压力，这使钻石成为它的样子。让我们暂时离题。钻石是共价晶体。钻石晶体的每个碳原子都与四个等距离的四面体碳原子相结合，从而形成一个正四面体，中心有一个碳原子，四个顶点各有一个碳原子，每个原子在共价键中共享*一个*电子。这种共价晶体结构使金刚石晶体呈现为单个分子。在天然矿物中，这种共价键也使钻石极其坚硬。因此，晶体结构非常难以错位或剪切，并将破裂，或断裂，作为结果。这种特性可以与碳的交替结晶形式，即石墨相比较。众所周知，石墨极容易剪切断裂。 Without graphite, we would be without pencils. Diamond crystals form at extraordinarily high temperatures and pressures deep within the earth's upper mantle. Nevertheless, the diamond crystal is unstable at temperatures and pressures where graphite is stable. The crystalline structure of diamond has unsatisfied bonding abilities on its crystal surface as the crystal-bonding elements there are not surrounded by other covalent bonding units. At the earth's surface, the crystal will reactively degenerate into graphite at a formidably slow rate, but will not readily oxidize unless by forced ignition. However, these extraordinarily strong covalent bonds result in an extremely high packing density of carbon atoms, and thereby also prevent the crystalline structure from alteration due to pressures existing where the crystal is unstable. *Apparently there is little or no alteration in the dimensional stability of the crystalline structure of diamond due to changes in pressure.* In other words, the dimensional stability of diamond is not sensitive to changes in pressure. Diamond cannot be compressed. Inclusions of other minerals within the diamond crystal are rarely formed at the same pressure and temperature conditions under which the diamond was formed. These mineral inclusions are formed some considerable time before formation of the diamond and under conditions even more extreme. An inclusion is simply a formational artifact or otherwise a crystal of some other mineral contained within the diamond crystal. Inclusions may be typically small. Predominantly formational for gem-quality diamonds, these inclusions are graphite, or otherwise crystalline twinning of the diamond caused by irregularities in the crystal structure as the diamond was formed. But in some rare cases, these inclusions are of crystalline minerals that formed in deep time considerably before formation of the diamond, and at more extreme pressures deep within the mantle. Such inclusions may predate the formation of the diamond by *billions* of years. In other words, when the diamond crystal formed, it grew around this type of mineral inclusion. As we can see, some diamonds may have a history that is very interesting. In particular regarding the present question, the small inclusions of davemaoite crystals would not exist at the earth's surface if not for the confining pressure formed consequent to the diamond's crystalline lattice of densely packed, covalently-bound carbon atoms. Recall that the crystalline structure of diamond is extraordinarily difficult to dislocate or shear, and the packing of carbon atoms in the crystal lattice is extraordinarily dense. Consequently, each davemaoite inclusion was *trapped* within the diamond crystal as the crystalline lattice grew around the inclusion. The unique crystalline covalent bonding structure of the diamond, itself, confines the davemaoite crystals at extreme pressure.

编辑总结

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\ begingroup美元也许钻石“独特的晶体共价键结构”的相关方面是它的体积模量~445 GPa? \ endgroup美元
- - - - - -uhoh
2021年11月14日4:49
\ begingroup美元你问的是地层压力是否保存在地层环境之外的任何矿物中。简短的回答是否定的。保留下来的是在这个压力/温度下的平衡结晶学。这就是为什么你可以在撞击坑表面的冲击石英旁边找到沙粒，以及为什么使用特定的矿物来阐明地层的P/T条件。 \ endgroup美元
- - - - - -旋钮刮子
2021年11月15日5:17
\ begingroup美元 @uhoh是的。金刚石不可压缩。这就是为什么他们在“钻石砧室”中使用钻石，来模拟地球深处的条件。钻石也是“不可减压的”。也就是说，在高压下形成的矿物质被困在钻石内部，一旦钻石到达地球表面，就不知道压力现在是大气压力。至于矿物质，它们仍然在地幔深处。 \ endgroup美元
- - - - - -Gimelist
2021年11月27日10:54
1

\ begingroup美元 @uhoh让我换一种说法:对于所有实际目的来说都是不可压缩的。 \ endgroup美元
- - - - - -Gimelist
2021年11月27日11:41
1

\ begingroup美元 @Gimelist我曾经被贴上居民sticklerSpace SE;我把它放在我的资料里。我一直是那种认为真实的世界是次要的人:-) \ endgroup美元
- - - - - -uhoh
2021年11月27日11:51

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