Il y a cinq exigences pour que les cristaux se forment : les ingrédients et la température, la pression, le temps et l’espace. Pour mieux expliquer les bases de la cristallisation des minéraux, parlons un peu de sucre d’orge. Le sucre candi est simplement du sucre cristallisé.
Si vous remuez autant de sucre que possible dans un fond d’eau, vous verrez qu’il commence à se déposer au fond du pot. Lorsque plus aucun sucre ne peut se dissoudre, vous avez atteint le point de saturation. L’eau ne peut plus absorber de sucre, on dit qu’elle est sursaturée.
Maintenant, portez la casserole à ébullition : le niveau de saturation change au moment de l’ébullition. Vous pouvez ajouter du sucre, vous devriez le faire jusqu’à ce que vous atteigniez la super-saturation. A ce stade, vous devez retirer la casserole du feu. Lorsque l’eau revient à la température ambiante, le sucre qu’elle peut contenir revient à son niveau précédent. L’excès de sucre sort de sa solution et se cristallise ce faisant.
Maintenant, suspendez une ficelle dans la solution pour que les cristaux aient quelque chose sur quoi pousser.Idéalement, pesez la ficelle pour la maintenir droite. Une fois l’eau totalement refroidie, la ficelle sera couverte de cristaux.
C’est un excellent moyen de comprendre comment se forment les pierres précieuses.
Processus de formation des pierres précieuses
Généralement parlant, il y a 4 façons dont les pierres précieuses peuvent se former. Elles sont
- Ignées- Ces minéraux sont créés dans les profondeurs de la terre (Diamants, Rubis, Saphir, Péridot)
- Hydrothermales- Semblable à l’exemple du sucre d’orge, les pierres précieuses sont formées lorsque des masses d’eau riches en minéraux se refroidissent
- Métamorphiques- Comme le nom le suggère, ce sont des pierres précieuses qui sont » transformées » en raison d’une chaleur et d’une pression intenses. (Saphir, Rubis, Spinelle, Grenat)
- Sédimentaire- Ce sont des gemmes qui se forment en raison du dépôt de sédiments par l’eau (Malachite, Azurite, Opale)
Gemmes ignées formées dans le manteau terrestre
Bien que notre connaissance du manteau terrestre soit limitée, il existe des preuves que certaines pierres précieuses se forment dans le manteau. Cela nécessite des températures extrêmement élevées.
Les exemples les plus remarquables de pierres précieuses se formant dans le manteau terrestre sont peut-être le péridot et le diamant. Les géologues ont étudié les gisements de péridot de l’Arizona et pensent qu’ils ont été créés sur des roches qui flottaient dans le manteau terrestre, jusqu’à 55 miles sous la surface. Ils ont été rapprochés de la surface par une éruption explosive, l’érosion et la météorisation les ayant poussés assez près de la surface pour être découverts.
Cependant, on comprend mieux les diamants. Les diamants se cristallisent dans le magma juste sous la croûte terrestre. Cependant, ces formations ont une composition chimique différente. Les géologues pensent qu’il provient de 110 miles à 150 miles sous la surface de la terre. Le magma est incroyablement fluide à cette profondeur, et les températures très élevées.
Ce magma peut forcer son chemin à travers la croûte beaucoup plus rapidement et beaucoup plus violemment que les autres éruptions volcaniques. Pendant le processus d’éruption, le magma brise et dissout les roches, puis les transporte à la surface.
Si le magma montait lentement, les diamants ne survivraient probablement pas. La pression et les changements de température entraîneraient la vaporisation des diamants, ou éventuellement leur recristallisation sous forme de graphite. Cependant, en raison de la vitesse à laquelle le magma monte, les diamants n’ont pas le temps de se transformer ou de se vaporiser, restant ainsi sous forme de diamants.
Lorsqu’il y a des changements dramatiques et brutaux dans la croûte, les cristaux sont souvent brisés. Lorsque les conditions de croissance sont présentes, le matériau s’infiltre dans les fractures et se cristallise. Cela guérit les fractures en les scellant ensemble. Mais elles ne guérissent pas complètement, les fines cavités restent et on les voit comme des empreintes digitales.
Comment remontent-elles à la surface une fois les pierres précieuses formées ? Parce qu’elles se forment si loin sous la surface, c’est un miracle qu’elles puissent être extraites. Elles sont amenées à la surface lors d’éruptions volcaniques, mais la plupart d’entre elles atteignent la surface par l’érosion et la construction de montagnes.
Création hydrothermale de pierres précieuses
Ce processus est le plus similaire au bonbon de roche donné ci-dessus. De l’eau super saturée avec de nombreux minéraux différents est poussée vers le haut dans les cavités et les fissures de la terre. lorsque cette solution commence à refroidir, les différents minéraux commencent à se cristalliser.
Les découvertes hydrothermales les plus importantes se trouvent en Colombie. Plus précisément la mine d’émeraude de Muzo. Ces dépôts hydrothermaux sont riches en chrome qui donne aux émeraudes de la région leur incroyable couleur.
L’image ci-dessous montre une veine minérale hydrothermale. Cette veine est créée lorsque la solution d’eau se refroidit à l’intérieur de la fissure de la roche environnante.
Création de pierres précieuses métamorphiques
La majorité des pierres précieuses sont formées par métamorphisme. C’est lorsque des minéraux sont forcés ensemble sous une grande pression et chaleur généralement par des plaques tectoniques se déplaçant l’une sous l’autre. Les minéraux sont forcés ensemble et ils se métamorphosent en différents minéraux, parfois sans fondre.
Création de pierres précieuses sédimentaires
La création de pierres précieuses sédimentaires se produit lorsque l’eau se mélange avec les minéraux à la surface de la terre. L’eau riche en minéraux l’infiltre entre les fissures et les cavités de la terre et dépose des couches de minéraux.C’est ainsi que se forment des minéraux comme l’Opale, la Malachite et l’Azurite. L’opale se forme lorsque l’eau se mélange à la silice. Lorsque la solution de silice se dépose, des sphères microscopiques de silice s’empilent les unes sur les autres, formant ainsi l’Opale.
Cristallisation des minéraux
La croûte terrestre peut avoir une épaisseur de trois miles à 25 miles. Sous la croûte se trouve le manteau terrestre. Le manteau a une épaisseur d’environ 1 860 miles et représente 83% du volume de la terre. Il est composé de magma, c’est-à-dire de roche en fusion. Lorsqu’il atteint la surface, il est appelé lave. Il est le plus chaud plus on se rapproche du centre de la terre – et les courants de chaleur le maintiennent en mouvement constant.
La zone de rencontre entre la croûte et le manteau est tumultueuse, avec des températures et des pressions élevées. Plusieurs plaques constituent la croûte terrestre et flottent sur le manteau liquide. En se heurtant les unes aux autres, certaines se soulèvent pour former des montagnes, tandis que d’autres sont repoussées vers le bas.
Le magma est également en perpétuel mouvement. Sa pression et son mouvement créent continuellement de l’usure et des fractures au fond de la croûte. Des roches se détachent alors de la croûte terrestre, emportées par le magma fluide. Les roches fondent, modifiant la chimie du magma. Tandis que les plus petites particules sont destinées à devenir des inclusions dans des pierres précieuses encore à former.
Les pierres précieuses se forment dans les profondeurs de la terre, la surface inférieure de sa croûte contenant de nombreuses cavités dues à de lourdes fractures. Des fluides s’échappent par les cavités et les fractures. C’est la condition idéale pour la croissance des cristaux. Il s’agit essentiellement d’une soupe riche en produits chimiques, qui fournit tous les ingrédients nécessaires. Les cavités fournissent l’espace parfait pour la croissance, et la pression et la température sont élevées. Le fluide se déplaçant à travers la croûte provoque un refroidissement suffisant pour que la cristallisation s’ensuive – tout ce qui est nécessaire maintenant, c’est le temps.
Géologiquement parlant, le temps dont il dispose devrait être suffisant. Cependant, comme cet environnement est très tumultueux et que les passages s’ouvrent et s’effondrent continuellement. Les cristaux commencent souvent à se former, mais lorsque le passage s’effondre, le flux de fluide est fermé. C’est à ce moment-là que la croissance s’arrête.
Si et quand le passage se rouvre, la croissance reprend. Cette croissance on/off est généralement indétectable dans les cristaux, bien que dans d’autres cas, les couches successives de développement aient une composition chimique différente. Il en résulte une zonation des couleurs.
Ordre de cristallisation des minéraux
Les cristaux de topaze se forment avant le quartz dans le processus de refroidissement, car un principe de lacristallisation est que lorsque la température baisse, les ingrédients solides qu’elle peut contenir diminuent. Cependant, les ingrédients de la croûte terrestre sont un peu plus complexes que la solution de sucre décrite ci-dessus. Différents minéraux cristallisent à partir de la même solution, mais à des températures différentes. Vous pouvez voir d’abord du corindon, puis de la topaze et du quartz lorsque la solution poursuit son processus de refroidissement.
Alors que la pression n’a aucun effet sur les bonbons de roche- la bonne combinaison de températureet de pression est nécessaire pour que les minéraux cristallisent.
En outre, il y a deux autres conditions nécessaires à la cristallisation – l’espace et le temps. Essentiellement, la combinaison correcte d’ingrédients, de pression et de chaleur doit durer suffisamment longtemps pour que les minéraux se cristallisent. De plus, ils ont besoin d’espace pour se développer.