(2021-12-13)地球上稀少、堅硬、閃爍的鑽石,以克拉(200 毫克) 為計算單位,莫不看成是貴重的寶石。如果有人說你站著的腳下有數不盡的鑽石,你一定會問這天方夜譚是誰說的?這不是天方夜譚,說這話的是地質學家、科學家。

鑽石、鑽石,我們也許還不知道,我們就站在成噸的鑽石上。(圖片來源:Pixabay)

(2021-12-13)那有多少鑽石埋在地下呢?有一千萬億噸,不是克拉、不是公斤、是噸,是 1 後面加 15 個 0 那麼多噸。假設都能挖出來,平均分給地球 80 億的每一個人,你我都可以分到 12 萬 5 千噸,那時候除了吃的,穿的、用的、住的房子裡外,就都是金剛鑽做的,買賣也提高到噸,克拉就此消失。

科學家的估算,大量的鑽石約藏在地下 100 哩 (160 公里),目前人類挖到最深的紀錄是 7 哩 (11 公里),沒有到過那麼深的地下,怎麼發現有鑽石、又怎麼知道在 100 哩呢?原來科學家用的是地震時候震波的傳導來判斷的。大家都知道、甚至經歷過地震,地動山搖的場面極為嚇人,這是地面的震動,地震產生三種震波,主要、次要、地面,主震波簡稱 P 波,次震波又稱第二震簡稱 S 波,先在地下震動,傳到地面我們才有感覺。

P 波的傳動像毛毛蟲,朝一個方向把身體擠在一起,再從前頭放鬆讓身體向前移動,也就是以前後壓縮、縱波的方式傳遞。S 波又稱為剪力波,不同於 P 波的振動,會以上下或左右方向震動,橫波方式傳遞。P 波移動的最快,S 波的速度較慢,P 波在堅硬岩石移動很快、在液體中就慢下來,而 S 波同樣在堅硬岩石移動得快,但在液體中不能傳遞,這也是 P 波可以穿過地心的外核,在地球另一面反射出一個陰影帶,S 波就停留在外核的邊緣,因為外核是液體。

我們知道地球的構造有最底層的內核,以及外面的外核,包在外核的是地幔,再上一層就是我們居住的地殼。丹麥地質學家 Inge Lehmann 在 1936 年發現內核是固體,而外核則是溶化金屬的液體,所以 S 波穿不過去。地震的時候我們感覺到的是地殼的震動,P 波與 S 波的地下移動的速度與方向,給科學家帶來很多資訊,像是經過哪些不同的介質,而透過這些信息,讓科學家發現了大量的鑽石。

科學家發現,當震波上傳到地幔的上層,也就是地殼的下層,速度明顯加快。前面說過地震波的移動速度,與所經過的介質密度有關係,密度越高、越堅硬,傳動的越快。地幔的上層多為橄欖岩,是一種橄欖綠色可做為寶石的堅硬岩石,但科學家認為即使最緊密堅硬的橄欖岩,也不會讓震波傳遞的這麼快,其中一定另有文章。於是用各種堅硬的岩石、礦石、以及岩石的組合,實驗震波的速度,看看能不能與經過地幔的震波對應,結果發現了一種介質,就是鑽石。不是幾塊鑽石,是大量蘊藏在堅硬石礦中的鑽石。

MIT、哈佛、柏克萊加州大學,加上別的學術機構,以地震引發的地下音波速度,發現鑽石是藏在地下古陸核(Craton)的岩石,古陸核是大陸地殼長期穩定的結構,形狀有如倒過來的山脈,躺在地球的地殼板塊中央,最深可到 200 哩(320 公里),研究人員估計在古陸核的底層,岩石的結構中約有 1-2% 的鑽石。依這這個比例推到全球古陸核的體積,估算出共有 1,000 萬億噸的鑽石。MIT 的 Ulrich Faul 教授說,我們從各種角度研究所有的可能性,這是僅有的一個合理解釋。他是研究的主持人之一。

鑽石所以能加速震波的傳動,是因為很硬,鑽石由碳原子組成,每一個碳原子又共價鍵另外 4 個碳原子,成為地球上最堅硬的元素,用來鑽石頭、骨頭,或磨別的鑽石。鑽石的形成是經地下幾千度的高溫,與地面五萬倍的壓力合成的。地下礦藏這麼多鑽石,是學者根據地震資料估算出來的,而實際的研究,由火山噴出來的岩漿,或分析高硬度橄欖岩的成分,鑽石含量都小於 1%。要開鑿全部一千萬億噸的鑽石,有人說要用 3% 的鑽石做工具,才能把這 1% 的鑽石開鑿出來。

還想著 12 萬頓?先緩一緩,克拉還是很值錢的。以人類現在的技術,開採地下一百哩深的礦石,絕無可能。姑且不說多需少代價,地下的高溫與高壓,任何工具與機械都無法運作,更不要說人了。但鑽石是永恆的,閃閃的亮光不會消退,藏在我們腳下也不會消失,住在鑽石豪也許是享受,儲藏在腳下讓我們永遠憧憬,未嘗不是另一境界。

鑽石是永遠的,想起了 1971 年第六部、也是 Sean Connery 連續第六部的 007。Diamonds Are Forever


本文取材自2021年12月12日「那福忠西海岸數位隨筆(234)」:鑽石、成噸的鑽石!
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