长期的地质变化过程导致了自然资源的分布不均。一旦地质学家寻找到可能存在矿石的区域，就会使用多种技术勘探这些社会发展所需的材料和能源。地质学家的探测工具可以简易地只使用放大镜，也可以复杂到应用卫星。在整个勘探过程中，地质学家及其同伴需要将花费控制在预算范围内，始终保持耐心和判断力，并在大多数情况下，接受勘探失败的次数多于成功。一种常见的勘探方法是追踪一种矿石材料，例如寻找金刚石或黄金的矿床。在本项活动中，学生将研究金刚石矿床的全球分布，练习识别常见的矿物和岩石颗粒，模拟地质勘探过程并寻找自己的金刚石矿。

地质背景介绍

金刚石的供应在世界各国及其国家经济的发展中发挥了关键作用。然而，金刚石产地的分布并不均匀。对于一些国家来说，例如美国，所有天然金刚石都必须依靠进口。开采出的天然金刚石很少有品质达到宝石级别的，大多数被用于工业领域，例如制造计算机芯片、石材切割、高速公路建设，或石油和天然气钻井（USGS，2018）。

金刚石是在距地表150千米深处的高压和超过1 000℃的温度下形成的，这种条件只有在稳定的大陆内部才可能存在（Shigley等，2016；Harlow和Davie，2005）。碳很可能是在俯冲带或地球的岩石物质的早期积累过程中沉积下来的。有机会出现在地表的金刚石，通常是随着岩浆向地表方向发生过移动，所以它们常在火山岩中被发现（请登录网站http://volcano.oregonstate.edu/diamonds的Volcano World版块了解详细信息）。可能含有金刚石的火山岩称为金伯利岩，颜色较深，富含钾、镁和铁。金伯利岩火山很小，地表直径只有500～1 000米，火山边缘较低，通常被侵蚀掉（参见网络资源“寻找金刚石”演示文稿中的第5页）。大多数金伯利岩喷发发生在距今1.5亿～7 000万年前。令人沮丧的是，并非所有金伯利岩都含有金刚石。

金刚石在自然界中的储量非常低（约为十亿分之一），因此地质学家通常寻找与金伯利岩（即石榴石、橄榄石、斜辉石、钛铁矿、铬铁矿和锆石）相关的指示矿物，这些矿物的发现告诉了地质学家探测的方向是正确的。然而，河流或冰川会导致这些矿物质从金刚石矿床中流失。追踪这些矿物的存储地可能需要花数年时间，并且需要同等程度的科技支持和毅力（参见《Barren Lands》（Krejicks，2001）和Hoffman（2008）的文章）。

如果金刚石矿床的直径很小（大约500～1 000米）并且其全球分布极其有限，那么地质学家如何找到它们呢？虽然过程耗时且经常受挫，但寻找金刚石矿床并非极端复杂。勘探的地质学家就像参与活动的学生一样，只需要了解溪流和水域。地质学家通常开始在主要河谷底部采集样本。如果他们找到指示矿物，就会知道已处于一个有希望发现金刚石的流域。随着支流数量的增加，选择从上游采集样本。地质学家判断哪条支流通向潜在的金刚石矿床。如果一条溪流有希望通向矿床，他们就会采集更多的样本。最终，地质学家在流域中找到了金伯利岩，并在矿床中钻探岩芯。明确金刚石矿石的总量后，将根据实际评估开矿的经济效益。

在寻找金刚石的活动中，学生学习识别矿物和岩石的基础知识，学习科学思考，使用证据，并沿着假设的流域溯源分析，以找到金刚石矿床。