Дорогоцінні камені, такі як сапфіри, утворюються глибоко в земній корі під величезним тиском і теплом. Учені давно прагнули повністю зрозуміти процес утворення цих блакитних кристалів й донедавна це не вдавалося, пише IFLScience.
Сапфіри здебільшого складаються з оксиду алюмінію (корунду), змішаного з мікроелементами, такими як залізо, титан, кобальт, свинець, хром, ванадій, магній, бор і кремній. Знаковий синій колір сапфірів обумовлений наявністю заліза і титану, які взаємодіють з кристалічною структурою і поглинають певні довжини світлових хвиль, особливо червоні та жовті, внаслідок чого відбите світло виглядає синім. На відміну від них, рубіни, інший різновид корунду, завдячують своїм червоним кольором вищим концентраціям хрому.
Природне утворення сапфірів передбачає складну комбінацію елементів у вулканічній породі з низьким вмістом діоксиду кремнію, але з високим вмістом натрію і калію. Нещодавнє дослідження, проведене Гейдельберзьким університетом, дозволило по-новому поглянути на цей процес. Вивчивши 223 сапфіри з гірського масиву Ейфель на заході Німеччини, регіону з вулканічною активністю тривалістю майже 700 000 років, дослідники отримали цінну інформацію про формування сапфірів.
Сапфіри, знайдені як у зразках вулканічних порід, так і в річкових відкладеннях, продемонстрували свою стійкість у часі.
“Як і золото, сапфір дуже стійкий до атмосферних впливів порівняно з іншими мінералами. Протягом тривалого часу зерна вимиваються з породи й осідають у річках. Завдяки своїй високій щільності їх легко відокремити від легших компонентів осаду за допомогою лотка для промивки золота”, — пояснив Себастьян Шмідт, який провів дослідження в межах своєї магістерської роботи в Гейдельберзькому університеті.
Походження сапфірів вдалося визначити за допомогою аналізу ізотопів кисню та мікроелементів, який показав, що вони утворилися одночасно з початком вулканічної активності в цьому регіоні. Всупереч попереднім уявленням про те, що сапфіри тривалий час перебували при високих температурах понад 900°C, дослідження показало, що вони утворилися на менших глибинах, приблизно від 5 до 7 кілометрів.
Сапфіри набули своїх ізотопних характеристик з мантійних розплавів, змішаних з нагрітими та частково розплавленими породами земної кори. Крім того, деякі сапфіри утворилися, коли підземні розплави взаємодіяли з навколишніми гірськими породами.
Шмідт пояснює: “В Ейфелі як магматичні, так і метаморфічні процеси, в яких температура змінювала початкову породу, відігравали певну роль у кристалізації сапфіру”.
Останні відкриття, технологічні прориви, дослідження та інновації, що змінюють світ. Дізнавайтеся про найважливіші досягнення в галузях фізики, біології, космосу й медицини – у розділі «Наука».