Сапфирите: Красотата на вулканичната ярост
Сапфирите, както и много други скъпоценни камъни, се образуват в недрата на земната кора, изпечени от огромно налягане и силна топлина. Точната рецепта на сините кристали обаче досега е убягвала на учените.
Основната съставка на сапфирите е форма на алуминиев оксид (корунд) заедно с коктейл от микроелементи като желязо, титан, кобалт, олово, хром, ванадий, магнезий, бор и силиций.
Прочутият им син цвят се дължи на тези микроелементи, по-специално на желязото и титана. Когато тези елементи присъстват в кристала, те взаимодействат с кристалната решетка и поглъщат определени дължини на вълните на светлината, особено в червената и жълтата част на спектъра; съответно останалата отразена светлина е предимно синя. Рубините са друг корундов минерал, но аленият им оттенък се дължи на по-високата концентрация на хром.
Създаването на тази сложна смесица от елементи е интензивен природен процес, в който участват древни вулканични скали с ниско съдържание на силициев диоксид, но с богато съдържание на натрий и калий.
В ново проучване изследователи от Хайделбергския университет разкриват нови идеи за този процес, като анализират 223 сапфира, намерени в планинската верига Айфел в Западна Германия – вулканичен регион, където магмата от земната мантия прониква в земната кора от близо 700 000 години.
Въпреки че някои от сапфирите са открити в скални проби, събрани от вулканични залежи в региона, повечето са от речни седименти – доказателство за тяхната здравина.
„Подобно на златото, сапфирът е много устойчив на атмосферни влияния в сравнение с други минерали. В продължение на дълги периоди от време парченцата сапфир се измива от скалата и се отлагат в реките. След това поради високата си плътност те лесно се отделят от по-леките компоненти на седимента с помощта на паничка за злато“, казва в изявлението си Себастиан Шмидт, който провежда проучванията като част от магистърската си степен в Хайделбергския университет.
Произходът им е проследен с помощта на анализ на кислородни изотопи и микроелементи, който разкрива, че те са се образували по същото време, когато е започнал вулканизмът в региона.
Съставът на кислородните изотопи в сапфирите показва, че те не са престояли дълго време при високи температури над 900°C, противно на установената теория, че са се образували в мантията или долната част на кората.
Вместо това някои сапфири са получили изотопния си характер от стопилки в мантията, които са се смесили с нагрята и частично разтопена скала от земната кора на дълбочина от около 5 до 7 км. Други сапфири са се образували, когато подземните стопилки са влезли в контакт със заобикалящите ги скални стени, което е накарало тези скали да произведат минерала.
„В Айфел както магматичните, така и метаморфните процеси, при които температурата променя първоначалната скала, играят роля в кристализацията на сапфира“, заявява Шмид.
