早期的火山鑄造出鎳(Early Volcanoes Minted Nickel)

早期的火山鑄造出鎳(Early Volcanoes Minted Nickel)
桃園縣立同德國民中學地球科學科邱宇平老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

要不是在幾十億年前的火山噴發出二氧化硫，那些在你口袋中的鎳幣根本就不會存在。其實，在礦床中的鎳是存在於硫化鎳中，一種富含硫的化合物。華盛頓卡內基研究所的地球化學家Douglas Rumble說：「硫『極為重要』。」因為是硫將鎳集中，使其能進行商業開採。但是沒有人知道硫從何而來，既不是曾掩埋鎳礦的古老海水，也不是從地函湧出的含鎳岩漿，因為這些都不含大量的硫。

Rumble和加拿大曼尼托巴大學(University of Manitoba)的地球化學家Andrey Bekker以及同事，偶然的在澳洲西部的古代岩石中，發現了有關硫起源的線索。岩石中的硫包含了兩種比值不太尋常的同位素：硫33和硫32。在分解二氧化硫氣體的過程中，只有來自太陽的紫外光(UV)可以造成這樣的結果。當科學家研究來自澳洲西部與加拿大的鎳礦樣本時，發現它們的硫同位素比值相同。

根據這份資料與進一步分析，Rumble、Bekker等人在《科學》雜誌上發表他們的推測：在地球早期的歷史中，火山噴發出大量的二氧化硫氣體到大氣中，紫外光分解了二氧化硫後，產生了異常硫同位素比值，硫隨雨水降下後，沉積於海床中。一旦如此，從海床各處裂縫湧出的超熱海水，會把硫加熱成硫化物。最後，從地函湧出含鎳的岩漿，與硫化物結合成硫化鎳後，被包裹在「科馬提岩(komatiite)」的火成岩中。

Bekker認為這個過程可能花了幾百萬年，從地質年代的觀點來看，這整個過程快如閃電。一旦沉積物被岩漿同化後，可能利用「短短幾十年」的時間就能形成鎳礦床。
另外，科馬提岩出現在27億多年前的太古代時期，是形成於約1700°C的地函中，又稱鎂綠岩，成分與深成的橄欖岩相當。科馬提岩的發現對證實超基性岩的岩漿成因具有重要意義。關於科馬堤岩的起源，有兩種相斥的模型。「熱熔體」模型認為，科馬堤岩是由於地函岩石熔化所形成的，當時地函的溫度比當今地函的溫度高出攝氏500度。而「濕流體」模型認為，科馬堤岩形成時的溫度比當今地幔的溫度稍高一些，由於水的出現而冷卻下來。

但1992年，在辛巴威發現了新鮮的科馬堤岩熔岩流，其中包裹著原始熔體。分析後，發現包裹體中的水含量(重量比)為0.3%，這幾乎就是原始的水含量。因此，科馬堤岩的形成應該可以排除「濕流體」模型。即科馬提岩是由地函岩石經高溫熔化而形成。

在南非、澳大利亞西部、芬蘭、美國、加拿大的太古代綠岩中，常有科馬提岩出露。與科馬提岩有關的礦產有金、銅、銻、鎳，其中鎳礦儲量尤為豐富，有時也有溫石棉、菱鎂礦、滑石等礦床。

來源文章：
http://news.sciencemag.org/sciencenow/2009/11/20-01.html
http://baike.baidu.com/view/200591.htm