Pro vznik krystalů existuje pět podmínek: složky a teplota, tlak, čas a prostor. Abychom lépe vysvětlili základy krystalizace minerálů, pojďme si na chvíli povědět něco o horninových bonbonech. Horninový cukr je jednoduše vykrystalizovanýcukr.
Pokud rozmícháte co nejvíce cukru na dně nádoby s vodou, uvidíte, že se začne usazovat na dně nádoby. Když se už žádný cukr nemůže rozpustit, dosáhli jste bodu nasycení. Voda již nemůže absorbovat další cukr, tento stav se nazývá přesycení.
Nyní přiveďte hrnec k varu – při bodu varu se mění úroveň nasycení. Můžetepřidávat další cukr, měli byste tak činit, dokud nedosáhnete přesycení. V této fázi byste měli hrnec odstavit z ohně. Jakmile se voda vrátí na pokojovou teplotu, cukr se vrátí na předchozí úroveň. Přebytečný cukr se dostane z roztoku a zkrystalizuje.
Nyní zavěste do roztoku provázek, aby krystalky měly na čem růst.Ideální je provázek zatížit, aby zůstal rovný. Jakmile voda zcela vychladne, bude provázek pokrytý krystaly.
Je to skvělý způsob, jak pochopit, jak vznikají drahé kameny.
Obecně lze říci, že drahé kameny mohou vznikat čtyřmi způsoby. Jsou to
- Igneózní- Tyto minerály vznikají hluboko v zemi (diamanty, rubíny, safíry, peridoty)
- Hydrotermální- Podobně jako u příkladu s kamennými bonbony vznikají drahé kameny při ochlazování těles bohatých na minerály
- Metamorfní- Jak název napovídá, jedná se o drahokamy, které jsou „přeměněny“ v důsledku intenzivního tepla a tlaku. (safír, rubín, spinel, granát)
- Sedimentární- Drahokamy, které vznikají v důsledku usazování vodních sedimentů (malachit, azurit, opál)
Igneózní drahokamy vznikající v zemském plášti
Přestože jsou naše znalosti o zemském plášti omezené, existují důkazy, že některé drahokamy vznikají v plášti. K tomu jsou zapotřebí extrémně vysoké teploty.
Zřejmě nejvýznamnějšími příklady drahých kamenů vznikajících v zemském plášti jsou peridot a diamant. Geologové studovali arizonská naleziště peridotu a domnívají se, že vznikly na horninách, které se vznášely v zemském plášti až 55 mil pod povrchem. K povrchu je přiblížila explozivní erupce, přičemž eroze a zvětrávání je posunuly dostatečně blízko k povrchu, aby mohly být objeveny.
O diamantech však existuje lepší představa. Diamanty krystalizují v magmatu těsně pod zemskou kůrou. Tyto útvary však mají odlišné chemické složení. Geologové se domnívají, že pochází z hloubky 110 až 150 mil pod zemským povrchem. V této hloubce je magma neuvěřitelně tekuté a teploty velmi vysoké.
Toto magma si může razit cestu zemskou kůrou mnohem rychleji a mnohem prudčeji než jiné sopečné erupce. Během procesu erupce magma rozbíjí a rozpouští horniny a poté je vynáší na povrch.
Pokud by magma stoupalo pomalu, diamanty by pravděpodobně nepřežily. Tlak a měnící se teploty by vedly k tomu, že by se diamanty vypařily nebo případně překrystalizovaly v grafit. Avšak díky rychlosti, s jakou magma stoupá, nemají diamanty čas se přeměnit nebo vypařit, a tak zůstávají jako diamanty.
Při dramatických a drsných změnách v zemské kůře se krystaly často lámou. Když jsou přítomny růstové podmínky, materiál proniká do zlomů a krystalizuje. Tím se zlomy zacelí tím, že se uzavřou. Nezahojí se však úplně, jemné dutinky zůstávají a jsou vidět jako otisky prstů.
Jak vystupují na povrch, když se vytvoří drahokamy? Protože se tvoří tak hluboko pod povrchem, je zázrak, že se dají těžit. Na povrch se dostávají při sopečných erupcích, ale většina z nich se na povrch dostává erozí a stavbou hor.
Hydrotermální vznik drahokamů
Tento proces se nejvíce podobá výše uvedenému skalnímu bonbónku. Přesycená voda s mnoha různými minerály je vytlačována do dutin a puklin v zemi. jakmile se tento roztok začne ochlazovat, začnou různé minerály krystalizovat.
Nejvýznamnější hydrotermální nálezy jsou v Kolumbii. Konkrétně v dole Muzo Emerald. Tato hydrotermální ložiska jsou bohatá na chrom, který dodává smaragdům z této oblasti jejich neuvěřitelnou barvu.
Níže uvedený obrázek ukazuje hydrotermální minerální žílu. Tato žíla vzniká při ochlazování vodního roztoku v puklině okolní horniny.
Metamorfní vznik drahokamů
Většina drahokamů vzniká metamorfismem. Dochází k tomu, když jsou minerály pod velkým tlakem a teplem vytlačovány k sobě obvykle tektonickými deskami pohybujícími se pod sebou. Minerály jsou tlačeny k sobě a metamorfují v různé minerály, někdy i bez tavení.
Sedimentární vznik drahých kamenů nastává, když se na zemském povrchu mísí voda s minerály. Voda bohatá na minerály prosakuje mezi puklinami a dutinami v zemi a ukládá vrstvy minerálů. takto vznikají minerály jako opál, malachit a azurit. Opál vzniká smísením vody s křemenem. Jak se roztok oxidu křemičitého usazuje, mikroskopické kuličky oxidu křemičitého se vrství jedna na druhou a vytvářejí opál.
Krystalizace minerálů
Zemská kůra může být silná od tří kilometrů do 25 kilometrů. Pod zemskou kůrou se nachází zemský plášť. Plášť je silný přibližně 1 860 mil a tvoří 83 % objemu Země. Je tvořen magmatem, což je roztavená hornina. Když se dostane na povrch, nazývá se láva. Je nejžhavější blíže ke středu Země – a tepelné proudy ho udržují v neustálém pohybu.
Zóna, kde se stýká zemská kůra a plášť, je bouřlivá, s vysokými teplotami a tlaky. Zemskou kůru tvoří několik desek, které plují na tekutém plášti. Jak na sebe narážejí, některé se zvedají do hor, zatímco jiné jsou zatlačovány dolů.
Magma je také v neustálém pohybu. Jeho tlak a pohyb neustále vytvářejí opotřebení a zlomy na dně zemské kůry. Horniny se pak uvolňují ze zemské kůry a jsou unášeny tekutým magmatem. Horniny se taví, čímž se mění chemické složení magmatu. Zatímco menší částice jsou předurčeny k tomu, aby se staly inkluzemi v drahých kamenech, které teprve vzniknou.
Drahokamy vznikají hluboko v zemi, přičemž spodní povrch její kůry obsahuje četné dutiny způsobené silnými zlomy. Dutinami a trhlinami unikají tekutiny. To jsou ideální podmínky pro růst krystalů. Je to v podstatě polévka bohatá na chemické látky, která dodává všechny potřebné ingredience. Dutiny poskytují ideální prostor pro růst a tlak a teplota jsou vysoké. Tekutina, která se pohybuje kůrou, způsobuje, že se dostatečně ochladí, aby mohla nastat krystalizace – vše, co nyní potřebujeme, je čas.
Z geologického hlediska – čas, který má, by měl být dostatečný. Protože je však toto prostředí velmi bouřlivé a chodby se neustále otevírají a hroutí. Krystaly se často začnou tvořit, ale když se chodba zhroutí, proud tekutiny se uzavře. V tomto okamžiku se růst zastaví.
Pokud a kdy se průchod znovu otevře, růst se obnoví. Tento zapnutý/vypnutý růst je u krystalů obecně nezjistitelný, ačkoli v jiných případech mají po sobě jdoucí vývojové vrstvy odlišné chemické složení. Výsledkem je barevné zónování.
Pořadí krystalizace minerálů
Krystaly topazu vznikají při ochlazování dříve než křemen, protože jedním z principů krystalizace je, že s klesající teplotou klesá množství pevných složek, které může udržet. Ačkoli složky v zemské kůře jsou o něco složitějšínež výše popsaný roztok cukru. Různé minerály krystalizují ze stejného roztoku, ale při různých teplotách. Nejdříve můžete vidět korund, po něm topaz a křemen, jak roztok pokračuje v procesu ochlazování.
Přestože tlak nemá na horninový cukr žádný vliv – pro krystalizaci minerálů je nutná správná kombinace teploty a tlaku.
Kromě toho jsou pro krystalizaci nutné další dvě podmínky – prostor a čas. V podstatě musí správná kombinace přísad, tlaku a tepla trvat dostatečně dlouho, aby minerály vykrystalizovaly. Kromě toho potřebují k růstu prostor.