Не такие, как мы думали: ученые обнаружили неожиданную правду о сапфирах

Хотя свойства сапфиров и то, из чего они состоят, давно известны, до недавнего времени оставалось загадкой, как именно микроэлементы становятся кристаллами. Теперь исследователи смогли узнать, каким образом образуются эти драгоценные камни.

Драгоценные камни, такие как сапфиры, образуются глубоко в земной коре под огромным давлением и теплом. Ученые давно стремились полностью понять процесс образования этих голубых кристаллов и до недавнего времени это не удавалось, пишет IFLScience.

Сапфиры в основном состоят из оксида алюминия (корунда), смешанного с микроэлементами, такими как железо, титан, кобальт, свинец, хром, ванадий, магний, бор и кремний. Знаковый синий цвет сапфиров обусловлен наличием железа и титана, которые взаимодействуют с кристаллической структурой и поглощают определенные длины световых волн, особенно красные и желтые, в результате чего отраженный свет выглядит синим. В отличие от них, рубины, другая разновидность корунда, обязаны своим красным цветом более высоким концентрациям хрома.

Естественное образование сапфиров предполагает сложную комбинацию элементов в вулканической породе с низким содержанием диоксида кремния, но с высоким содержанием натрия и калия. Недавнее исследование, проведенное Гейдельбергским университетом, позволило по-новому взглянуть на этот процесс. Изучив 223 сапфира из горного массива Эйфель на западе Германии, региона с вулканической активностью продолжительностью почти 700 000 лет, исследователи получили ценную информацию о формировании сапфиров.

Сапфиры, найденные как в образцах вулканических пород, так и в речных отложениях, продемонстрировали свою устойчивость во времени.

"Как и золото, сапфир очень устойчив к атмосферным воздействиям по сравнению с другими минералами. В течение длительного времени зерна вымываются из породы и оседают в реках. Благодаря своей высокой плотности их легко отделить от более легких компонентов осадка с помощью лотка для промывки золота", — пояснил Себастьян Шмидт, который провел исследование в рамках своей магистерской работы в Гейдельбергском университете.

Происхождение сапфиров удалось определить с помощью анализа изотопов кислорода и микроэлементов, который показал, что они образовались одновременно с началом вулканической активности в этом регионе. Вопреки предыдущим представлениям о том, что сапфиры длительное время находились при высоких температурах более 900°C, исследование показало, что они образовались на меньших глубинах, примерно от 5 до 7 километров.

Сапфиры приобрели свои изотопные характеристики из мантийных расплавов, смешанных с нагретыми и частично расплавленными породами земной коры. Кроме того, некоторые сапфиры образовались, когда подземные расплавы взаимодействовали с окружающими горными породами.

Шмидт объясняет: "В Эйфеле как магматические, так и метаморфические процессы, в которых температура изменяла исходную породу, играли определенную роль в кристаллизации сапфира".