地球大陆在破坏性构造活动的面前的长寿性是地球上生命出现的基本地质背景。这种稳定性取决于附着在陆块下的地幔。卡内基、美国宝石学院和阿尔伯塔大学的一组地球科学家的新研究表明，钻石可以用来揭示一些大陆下方的浮力地幔部分如何变得足够厚以提供长期稳定性。
“我们发现了一种使用古代火山中的硫痕迹的方法，这些硫痕迹进入了地幔并最终进入了钻石，以提供大陆建造的特定过程的证据，”美国宝石学院的Karen Smit解释道，她是该小组论文的主要作者，该论文本周发表在《科学》杂志上。“我们的技术表明，形成西非大陆的地质活动是由于海洋地壳的板块构造运动下沉到地幔中。”
钻石可能是珠宝收藏家的心头好，但它们确实是地质学家的最佳朋友。因为它们起源于地球深处，被困在钻石内部的微小矿物颗粒，在宝石贸易中常常被认为是不受欢迎的，可以揭示其形成条件下的细节。
“通过这种方式，钻石充当来自地球深处的矿物学使者，”卡内基的合著者Steve Shirey解释道。
在地表下约150至200公里（93至124英里）处，被称为地幔龙骨的地质构造充当大陆地壳的稳定器。构成它们的物质必须在大陆下增厚、稳定和冷却，以形成一个强大的、浮力的龙骨，这对于抵抗地球构造活动的无情破坏力至关重要。但这是如何实现的，一直是科学界争论的问题。
“解决这个谜团是理解大陆如何以目前的形式存在以及它们如何在活跃的星球上生存的关键，”Shirey解释道。“由于这是我们所知的唯一一个构造活跃的岩石星球，理解我们大陆形成的地质学是辨别地球宜居性的关键部分。”
一些科学家认为地幔龙骨是通过一种称为俯冲的过程形成的，在这个过程中，海洋板块从地球表面下沉到深处，当一个构造板块滑到另一个板块之下时。其他人认为龙骨是通过一个垂直过程形成的，在这个过程中，热的岩浆从地球更深处上升。
需要一个能够检测地幔龙骨的成分是来自表面板块还是来自更深地幔物质上涌的地质化学工具来帮助解决这场辩论。幸运的是，地幔龙骨具有形成钻石的理想条件。这意味着科学家可以通过研究在其中形成的钻石中的包裹体来揭示地幔龙骨的起源。
研究小组对在塞拉利昂开采的富含硫的矿物（称为硫化物）的钻石分析表明，该地区在其历史上经历了两次俯冲事件。
他们能够做出这一判断，因为硫化物矿物颗粒的化学成分仅在地球表面超过25亿年前的样品中看到——在我们星球的大气中氧气变得如此丰富之前。这意味着这些矿物包裹体中的硫一定曾经存在于地球表面，然后通过俯冲被拉入地幔。
该小组对博茨瓦纳钻石的比较显示了通过俯冲形成龙骨的类似证据。但对加拿大北部开采的钻石的比较并没有显示出相同的硫化学成分，这意味着该地区的地幔龙骨是以某种不包含表面物质的方式形成的。
该小组的发现表明，西非大陆下方的地幔龙骨的增厚和稳定是在这部分地幔被下沉的海洋地壳物质挤压时发生的。这种龙骨增厚和大陆稳定的方法并不负责形成加拿大北部部分下方的龙骨。加拿大钻石内部的硫化物矿物没有告诉研究人员这个龙骨是如何形成的，只是它没有形成的方式。
“我们的工作表明，钻石中的硫化物包裹体是调查大陆建造过程的强大工具，”Smit总结道。
这项工作得到了GIA、阿尔伯塔大学、NSF和卡内基的支持。它是深层碳观测站的一个贡献。