Hay cinco requisitos para que se formen los cristales: ingredientes y temperatura, presión, tiempo y espacio. Para explicar mejor los fundamentos de la cristalización de los minerales, hablemos por un momento de los caramelos de roca. El caramelo de roca es simplemente azúcar cristalizado.
Si revuelves todo el azúcar posible en un fondo de agua, verás que empieza a depositarse en el fondo de la olla. Cuando ya no se puede disolver más azúcar, se ha alcanzado el punto de saturación. El agua no puede absorber más azúcar, esto se conoce como supersaturación.
Ahora, cuando la olla hierve, el nivel de saturación cambia en el punto de ebullición. Puedes añadir más azúcar, debes hacerlo hasta que alcances la supersaturación. En este punto, debes retirar la olla del fuego. A medida que el agua vuelve a la temperatura ambiente, el azúcar que puede contener vuelve a su nivel anterior. El exceso de azúcar sale de su solución y se cristaliza al hacerlo.
Ahora, cuelga un hilo en la solución para que los cristales tengan algo donde crecer. Una vez que el agua se haya enfriado totalmente, la cuerda estará cubierta de cristales.
Esta es una buena manera de entender cómo se forman las piedras preciosas.
Proceso de formación de las piedras preciosas
En general, hay 4 formas de formación de las piedras preciosas. Son
- Ígneas- Estos minerales se crean en las profundidades de la tierra (Diamantes, Rubí, Zafiro, Peridoto)
- Hidrotermales- De forma similar al ejemplo de los caramelos de roca, las piedras preciosas se forman cuando los cuerpos de agua ricos en minerales se enfrían
- Metamórficas- Como su nombre indica, se trata de gemas que se «transforman» debido a un intenso calor y presión. (Zafiro, Rubí, Espinela, Granate)
- Sedimentarias- Gemas que se forman debido a que el agua deposita sedimentos (Malaquita, Azurita, Ópalo)
Gemas ígneas formadas en el manto terrestre
Aunque nuestro conocimiento del manto terrestre es limitado, hay pruebas de que algunas gemas se forman en el manto. Esto requiere temperaturas extremadamente altas.
Tal vez los ejemplos más notables de piedras preciosas que se forman en el manto terrestre son el peridoto y el diamante. Los geólogos estudiaron los depósitos de peridoto de Arizona y creen que se crearon en rocas que flotaban en el manto terrestre, hasta 55 millas por debajo de la superficie. Una erupción explosiva las acercó a la superficie, y la erosión y la meteorización las empujaron lo suficientemente cerca de la superficie como para ser descubiertas.
Sin embargo, hay una mejor comprensión de los diamantes. Los diamantes se cristalizan en el magma justo debajo de la corteza. Sin embargo, estas formaciones tienen una composición química diferente. Los geólogos creen que proviene de 110 millas a 150 millas debajo de la superficie de la tierra. El magma es increíblemente fluido a esta profundidad, y las temperaturas muy altas.
Este magma puede abrirse paso a través de la corteza mucho más rápido y con mucha más violencia que otras erupciones volcánicas. Durante el proceso de erupción, el magma rompe y disuelve las rocas y luego las lleva a la superficie.
Si el magma subiera lentamente, los diamantes probablemente no sobrevivirían. La presión y los cambios de temperatura harían que los diamantes se vaporizaran, o posiblemente se recristalizaran en forma de grafito. Sin embargo, debido a la velocidad con la que asciende el magma, los diamantes no tienen tiempo de transformarse o vaporizarse, por lo que permanecen como diamantes.
Cuando se producen cambios drásticos y bruscos en la corteza, los cristales suelen romperse. Cuando se dan las condiciones de crecimiento el material se filtra en las fracturas y se cristaliza. Esto cura las fracturas sellándolas. Sin embargo, no se curan completamente, las finas cavidades permanecen y se ven como huellas dactilares.
¿Cómo suben a la superficie una vez que se forman las piedras preciosas? Como se forman tan debajo de la superficie, es una maravilla que se puedan extraer. Salen a la superficie durante las erupciones volcánicas, pero la mayoría de ellas llegan a la superficie a través de la erosión y la construcción de montañas.
Creación hidrotermal de piedras preciosas
Este proceso es el más similar al de los caramelos de roca dado anteriormente. El agua súper saturada con muchos minerales diferentes es empujada hacia arriba en las cavidades y grietas de la tierra.A medida que esta solución comienza a enfriarse los diferentes minerales comienzan a cristalizar.
Los hallazgos hidrotermales más importantes están en Colombia. Concretamente en la mina de esmeralda de Muzo. Estos depósitos hidrotermales son ricos en cromo, lo que da a las esmeraldas de la región su increíble color.
La imagen de abajo muestra una veta mineral hidrotermal. Esta veta se crea cuando la solución de agua se enfría dentro de la grieta de la roca circundante.
Creación de piedras preciosas metamórficas
La mayoría de las piedras preciosas se forman por metamorfismo. Esto ocurre cuando los minerales son forzados a juntarse bajo una gran presión y calor, normalmente debido a que las placas tectónicas se mueven una debajo de la otra. Los minerales se juntan y se metamorfosean en diferentes minerales, a veces sin fundirse.
Creación de piedras preciosas sedimentarias
La creación de piedras preciosas sedimentarias se produce cuando el agua se mezcla con los minerales en la superficie de la tierra. El agua, rica en minerales, se filtra entre las grietas y cavidades de la tierra y deposita capas de minerales, así es como se forman minerales como el ópalo, la malaquita y la azurita. El ópalo se forma cuando el agua se mezcla con la sílice. A medida que la solución de sílice se asienta, esferas microscópicas de sílice se apilan unas sobre otras formando el Ópalo.
Cristalización de minerales
La corteza terrestre puede tener un grosor de entre cinco y 40 kilómetros. Debajo de la corteza se encuentra el manto terrestre. El manto tiene un grosor aproximado de 1.860 millas y constituye el 83% del volumen de la Tierra. Está compuesto por magma, que es roca fundida. Cuando llega a la superficie, se llama lava. Su temperatura es más alta cuanto más se acerca al centro de la Tierra, y las corrientes de calor la mantienen en constante movimiento.
La zona de encuentro entre la corteza y el manto es tumultuosa, con altas temperaturas y altas presiones. Varias placas forman la corteza terrestre y flotan sobre el manto líquido. Al chocar unas con otras, algunas se elevan formando montañas, mientras que otras son empujadas hacia abajo.
El magma también está en continuo movimiento. Su presión y movimiento crean continuamente desgaste y fracturas en el fondo de la corteza. Las rocas se desprenden entonces de la corteza terrestre, siendo arrastradas por el magma fluido. Las rocas se funden, alterando la química del magma. Mientras que las partículas más pequeñas están destinadas a convertirse en inclusiones en las piedras preciosas que aún no se han formado.
Las piedras preciosas se forman en las profundidades de la tierra, con la superficie inferior de su corteza que contiene numerosas cavidades debido a fuertes fracturas. Los fluidos escapan a través de las cavidades y las fracturas. Esta es la condición ideal para el crecimiento de los cristales. Se trata esencialmente de una sopa rica en sustancias químicas, que aporta todos los ingredientes necesarios. Las cavidades proporcionan el espacio perfecto para crecer, y la presión y la temperatura son altas. El fluido que se mueve a través de la corteza hace que se enfríe lo suficiente para que se produzca la cristalización- todo lo que se necesita ahora es tiempo.
Geológicamente hablando- el tiempo que tiene debería ser suficiente. Sin embargo, debido a que este ambiente es muy tumultuoso y los pasajes se abren y colapsan continuamente. Los cristales a menudo comenzarán a formarse, pero cuando el pasaje se colapsa la corriente de fluido se cierra. Es en este punto que el crecimiento se detiene.
Si y cuando el pasaje se reabre el crecimiento se reanuda. Este crecimiento on/off es generalmente indetectable en los cristales, aunque en otros casos las sucesivas capas de desarrollo tienen una composición química diferente. Esto da lugar a la zonificación del color.
Orden de cristalización de los minerales
Los cristales de topacio se forman antes que el cuarzo en el proceso de enfriamiento, porque uno de los principios de la cristalización es que a medida que desciende la temperatura disminuyen los ingredientes sólidos que puede contener. Sin embargo, los ingredientes de la corteza terrestre son un poco más complejos que la solución de azúcar descrita anteriormente. Diferentes minerales cristalizan a partir de la misma solución, pero a diferentes temperaturas. Es posible que se vea primero el corindón, seguido del topacio y el cuarzo a medida que la solución continúa el proceso de enfriamiento.
Aunque la presión no tiene ningún efecto sobre el caramelo de roca, se necesita la combinación correcta de temperatura y presión para que los minerales cristalicen.
Además, hay otras dos condiciones necesarias para la cristalización: el espacio y el tiempo. Esencialmente, la combinación correcta de ingredientes, presión y calor debe durar lo suficiente para que los minerales cristalicen. Además, necesitan espacio para crecer.