Долгое время ученые считали, что сапфиры образуются в земной мантии или в глубоких слоях земной коры. Однако последние исследования показывают, что эти драгоценные синие камни рождаются в недрах вулканов, где магма находится всего в 5 километрах от поверхности. Для проведения исследования ученые проанализировали 223 зерна сапфира из горного массива Эйфель.
Сапфиры — драгоценные камни, состоящие в основном из корунда, оксида алюминия, часто «загрязненного» различными микроэлементами, такими как титан, кобальт, свинец, железо, кремний, ванадий, магний и бор. Характерный синий оттенок этих камней обусловлен взаимодействием железа и титана в их кристаллической структуре. Что касается рубинов, то они также состоят в основном из корунда, но их красный цвет обусловлен наличием хрома.
Большинство обнаруженных сапфиров найдено в регионах с вулканическими породами, в которых мало кремния, но много натрия и калия. Это позволяет предположить, что их образование — результат сложного природного процесса в древних вулканических породах. Чтобы пролить свет на это явление, исследователи из Гейдельбергского университета изучили 223 сапфировых зерна из Эйфеля, вулканической горячей точки на западе Германии. Магматическая активность в этой местности началась почти 700 000 лет назад.
Хотя некоторые из этих зерен были добыты из вулканических пород, большинство из них происходят из речных отложений. «Как и золото, сапфир лучше других минералов противостоит выветриванию. Со временем зерна высвобождаются из горных пород и попадают в реки. Благодаря высокой плотности они легко отделяются от более легких осадков с помощью взбивалки«, — объясняет Себастьян Шмидт, соавтор исследования.
К новому пониманию происхождения сапфиров
«Вулканическое поле Эйфеля имеет много общего с базальтовыми вулканическими полями, которые часто называют источниками сапфировых месторождений«, — говорит Аксель Шмитт, геолог из Университета Кертина в Австралии, в пресс-релизе. «Однако оно гораздо моложе, что делает его перспективным объектом для изучения химии и возраста сапфиров«, — добавляет он.
Чтобы определить возраст и происхождение этих сапфиров, Шмитт и его команда использовали ураново-свинцовый метод на минеральных включениях, присутствующих в сапфирах. Эти включения — дефекты, включенные в драгоценный камень во время его формирования, — были использованы для анализа изотопного состава кислорода и микроэлементов. Результаты показали, что сапфиры сформировались в то же время, когда в регионе происходила вулканическая активность.
Исследование также показало, что некоторые камни получили свои изотопные сигнатуры из мантийных расплавов, смешанных с нагретыми и частично сжиженными породами коры, расположенными на глубине от 5 до 7 километров под поверхностью. Другие сапфиры, по-видимому, выкристаллизовались при взаимодействии подземных расплавов с соседними скальными породами, что послужило катализатором их кристаллизации. «В Эйфеле магматические и метаморфические процессы сыграли ключевую роль в кристаллизации сапфиров«, — подчеркивает Шмитт.
Пристально изучая драгоценные камни, найденные в Эйфеле, и условия, в которых они образовались, геологи лучше понимают динамику магматических движений и взаимодействие между различными геологическими материалами. По словам Шмитта, следующим шагом станет выявление «отпечатков пальцев» минералов, чтобы определить точное происхождение сапфиров.
