Există cinci cerințe pentru ca cristalele să se formeze: ingrediente și temperatură, presiune, timp și spațiu. Pentru a explica mai bine elementele de bază ale cristalizării mineralelor, haideți să vorbim pentru o secundă despre bomboanele de rock. Bomboanele de ciocolată sunt pur și simplu zahăr cristalizat.
Dacă amestecați cât mai mult zahăr posibil într-un fund de apă veți vedea că acesta va începe să se așeze pe fundul vasului. Când nu se mai poate dizolva zahărul, ați atins punctul de saturație. Apa nu mai poate absorbi nici un zahăr, acest lucru este cunoscut ca suprasaturare.
Acum aduceți oala la fierbere- nivelul de saturație se schimbă la punctul de fierbere. Puteți adăuga mai mult zahăr, ar trebui să faceți acest lucru până când ajungeți la suprasaturație. În acest stadiu,ar trebui să luați oala de pe foc. Pe măsură ce apa revine la temperatura camerei, zahărul pe care îl poate reține revine la nivelul său anterior. Zahărul în exces iese din soluție și se cristalizează pe măsură ce face acest lucru.
Acum,atârnați o sfoară în soluție pentru ca cristalele să aibă pe ce să crească.În mod ideal,cântăriți sfoara pentru a o menține dreaptă. Odată ce apa s-a răcit complet, sfoara va fi acoperită de cristale.
Aceasta este o modalitate excelentă de a înțelege cum se formează pietrele prețioase.
Procesul de formare a pietrelor prețioase
În general, există 4 moduri în care se pot forma pietrele prețioase. Acestea sunt
- Igneous- Aceste minerale sunt create în adâncurile pământului (Diamante, Rubin, Safir, Peridot)
- Hidrotermale- Similar cu exemplul bomboanelor de ciocolată, pietrele prețioase se formează atunci când corpurile de apă bogate în minerale se răcesc
- Metamorfice- După cum sugerează și numele, acestea sunt pietre prețioase care sunt „mutate” datorită căldurii și presiunii intense. (Safir, rubin, spinel, granat)
- Sedimentar- Pietre prețioase care se formează datorită apei care depune sedimente (malachit, azurit, opal)
Pietre prețioase de origine ionică formate în mantaua Pământului
În timp ce cunoștințele noastre despre mantaua Pământului sunt limitate, există dovezi că unele pietre prețioase se formează în mantaua Pământului. Acest lucru necesită temperaturi extrem de ridicate.
Poate cele mai notabile exemple de pietre prețioase care se formează în mantaua terestră sunt peridotul și diamantul. Geologii au studiat zăcămintele de peridot din Arizona și cred că acestea au fost create pe roci care pluteau în mantaua terestră, la o adâncime de până la 55 de mile sub suprafață. Ele au fost aduse mai aproape de suprafață de o erupție explozivă, eroziunea și intemperiile împingându-le suficient de aproape de suprafață pentru a fi descoperite.
Cu toate acestea, există o mai bună înțelegere a diamantelor. Diamantele se cristalizează în magma aflată chiar sub scoarță. Cu toate acestea, aceste formațiuni au o compoziție chimică diferită. Geologii cred că provine de la 110 mile până la 150 mile sub suprafața pământului. Magma este incredibil de fluidă la această adâncime, iar temperaturile sunt foarte ridicate.
Această magmă își poate croi drum prin crustă mult mai rapid și mult mai violent decât alte erupții vulcanice. În timpul procesului de erupție, magma sparge și dizolvă rocile și apoi le transportă la suprafață.
Dacă magma ar urca încet, probabil că diamantele nu ar supraviețui. Presiunea și schimbările de temperatură ar duce la vaporizarea diamantelor sau, eventual, la recristalizarea lor sub formă de grafit. Cu toate acestea, din cauza vitezei cu care urcă magma, diamantele nu au timp să se transforme sau să se vaporizeze, rămânând astfel sub formă de diamante.
Când au loc schimbări dramatice și bruște în crustă, cristalele sunt adesea sparte. Când sunt prezente condiții de creștere, materialul se infiltrează în fracturi și se cristalizează. Acest lucru vindecă fracturile prin etanșarea lor. Totuși, ele nu se vindecă complet, cavitățile fine rămân și sunt văzute ca niște amprente.
Cum se ridică la suprafață odată ce se formează pietrele prețioase? Pentru că se formează atât de mult sub suprafață, este o minune că pot fi exploatate. Ele sunt aduse la suprafață în timpul erupțiilor vulcanice, dar cele mai multe dintre ele ajung la suprafață prin eroziune și prin formarea munților.
Crearea pietrelor prețioase hidrotermale
Acest proces este cel mai asemănător cu cel al bomboanelor de rocă prezentate mai sus. Apa suprasaturată cu multe minerale diferite este împinsă în cavități și fisuri din pământ. pe măsură ce această soluție începe să se răcească, diferitele minerale încep să se cristalizeze.
Cele mai importante descoperiri hidrotermale sunt în Columbia. Mai exact mina de smarald Muzo. Aceste depozite hidrotermale sunt bogate în crom, cu conferă smaraldelor din regiune culoarea lor incredibilă.
Imaginea de mai jos arată un filon de minerale hidrotermale. Acest filon este creat atunci când soluția de apă se răcește în interiorul fisurii din roca înconjurătoare.
Crearea pietrelor prețioase metamorfice
Majoritatea pietrelor prețioase sunt formate prin metamorfism. Acesta are loc atunci când mineralele sunt forțate împreună sub o mare presiune și căldură, de obicei de către plăcile tectonice care se deplasează una sub alta. Mineralele sunt forțate împreună și se metamorfozează în diferite minerale, uneori fără a se topi.
Crearea pietrelor prețioase sedimentare
Crearea pietrelor prețioase sedimentare are loc atunci când apa se amestecă cu minerale la suprafața pământului. Apa bogată în minerale se infiltrează printre fisurile și cavitățile din pământ și depune straturi de minerale. în acest fel se formează minerale precum opalul, malahitul și azuritul. Opalul se formează atunci când apa se amestecă cu siliciul. Pe măsură ce soluția de siliciu se depune, sfere microscopice de siliciu se îngrămădesc unele peste altele, formând Opalul.
Cristalizarea mineralelor
Coroasa terestră poate avea o grosime cuprinsă între 5 km și 25 km. Sub crustă se află mantaua terestră. Mantaua are o grosime de aproximativ 1.860 mile și reprezintă 83% din volumul pământului. Ea este compusă din magmă, care este o rocă topită. Atunci când ajunge la suprafață, se numește lavă. Este cel mai fierbinte mai aproape de centrul Pământului – și curenții de căldură o mențin în continuă mișcare.
Zona în care se întâlnesc scoarța și mantaua este tumultoasă, cu temperaturi și presiuni ridicate. Mai multe plăci alcătuiesc scoarța terestră și plutesc pe mantaua lichidă. Pe măsură ce se întâlnesc unele cu altele, unele se ridică în munți, în timp ce altele sunt împinse în jos.
Magma este, de asemenea, în continuă mișcare. Presiunea și mișcarea ei creează continuu uzură și fracturi la baza scoarței. Rocile se desprind apoi din scoarța terestră, fiind antrenate de magma fluidă. Rocile se topesc, modificând chimia magmei. În timp ce particulele mai mici sunt sortite să devină incluziuni în pietrele prețioase care urmează să se formeze.
Pietrele prețioase se formează în adâncurile pământului, suprafața inferioară a scoarței sale conținând numeroase cavități datorate unor fracturi puternice. Fluidele scapă prin cavități și fracturi. Aceasta este condiția ideală pentru creșterea cristalelor. Este, în esență, o supă bogată în substanțe chimice, furnizând toate ingredientele necesare. Cavitățile oferă spațiul perfect pentru a crește, iar presiunea și temperatura sunt ridicate. Fluidul care se deplasează prin crustă face ca aceasta să se răcească suficient pentru ca cristalizarea să aibă loc – tot ce este nevoie acum este timp.
Geologic vorbind – timpul pe care îl are ar trebui să fie suficient. Totuși, deoarece acest mediu este foarte tumultuos și pasajele se deschid și se prăbușesc continuu. Deseori cristalele vor începe să se formeze, dar când pasajul se prăbușește fluxul de fluid este închis. În acest moment, creșterea se oprește.
Dacă și când pasajul se redeschide, creșterea se reia. Această creștere on/off este în general nedetectabilă în cristale, deși în alte cazuri straturile succesive de dezvoltare au o compoziție chimică diferită. Acest lucru are ca rezultat zonarea culorii.
Ordinea de cristalizare a mineralelor
Cristalele de topaz se formează înaintea cuarțului în procesul de răcire, deoarece un principiu alcristalizării este acela că, pe măsură ce temperatura scade, ingredientele solide pe care le poate reține scad. Deși, ingredientele din scoarța terestră sunt un pic mai complexedecât soluția de zahăr descrisă mai sus. Diferite minerale se cristalizează din aceeași soluție, dar la temperaturi diferite. Este posibil să vedeți mai întâi corindon,urmat de topaz și cuarț pe măsură ce soluția își continuă procesul de răcire.
În timp ce presiunea nu are nici un efect asupra bomboanelor de rocă- este nevoie de o combinație corectă de temperatură și presiune pentru ca mineralele să cristalizeze.
În plus,există alte două condiții necesare pentru cristalizare – spațiul și timpul. În esență,combinația corectă de ingrediente, presiune și căldură trebuie să dureze suficient de mult timppentru ca mineralele să cristalizeze. În plus, acestea au nevoie de spațiu pentru a crește.