Драгоценные камни, ценимые всеми культурами и религиями, поражают воображение людей на протяжении тысячелетий.
За это время драгоценным камням приписывались защитные свойства, исцеление, мудрость, даже невидимость и жизнь. Но откуда берутся драгоценные камни?
Большинство драгоценных камней состоит из кристаллических форм различных минералов (за исключением неминеральных, органических камней, таких как жемчуг, коралл и янтарь). Минералы образуются в результате естественных процессов, в которых сочетаются химические вещества, тепло и/или давление. Концентрация химических веществ определяет структуру и цвет кристаллов. Температура и давление, при которых формируются кристаллы, влияют на их размер и форму.
Большинство минеральных кристаллов крошечные, но некоторые из них вырастают достаточно большими и тонкими, чтобы их можно было огранить в драгоценные камни. Эти драгоценные камни являются венцом мира минералов.
Хоть мы не задумываемся об этом, минералы играют важную роль в нашей повседневной жизни. Они образуют горные породы в земной коре, наполняют наши дома, автострады и являются важными компонентами всех наших технологий.
Минеральные кристаллы образуются в ходе одного из трех процессов формирования горных пород и, следовательно, относятся к одной из трех категорий: магматические породы, метаморфические породы и осадочные породы.
Магматические породы
Глубоко в недрах земли бурлит расплавленная горная порода, называемая магмой. Магма может быть получена из мантии или в результате плавления горных пород из-за повышения температуры и/или давления, или изменения химического состава.
Эти изменения могут происходить в результате тектонических процессов в недрах Земли. Мантия текуча и подвижна, потому что тепло из ядра поднимается к поверхности. Это создает в мантии течения, которые движутся по кругу.
Когда магма из мантии поднимается в недрах Земли, возникает сильное давление, которое выталкивает часть жидкой породы на поверхность. После охлаждения она может быть классифицирована как магматическая порода.
Существует два типа магматических пород: интрузивные и экструзивные.
Интрузивные магматические породы никогда не выходят на поверхность и обнажаются только в результате выветривания или тектонического движения. Они часто имеют форму купола/чаши или похожи на трубу. Куполообразные и чашеобразные образования возникают из-за того, что магма проталкивается сквозь породу, подобно тому, как лава в лавовых лампах движется к вершине лампы, достигая области сопротивления, в которой она затем скапливается.
Трубообразные магматические образования возникают, когда магма движется по слабым местам в коре, не достигая поверхности или участка породы, через который она не может легко пройти. Затем она либо останавливается и остывает, либо накапливается, образуя одно из куполообразных или чашеобразных образований.
При остывании магматических образований образуются кристаллы. Интрузивные породы часто имеют крупнозернистую структуру, поскольку они медленно остывают, позволяя кристаллам увеличиваться в размерах.
Экструзивные магматические породы выходят на поверхность, иногда довольно бурно. Оказавшись на поверхности, они быстро остывают. При этом в породе часто образуются карманы с запертым газом или полости, называемые везикулами.
Примерами драгоценных камней, образовавшихся в магматических породах, являются турмалин, аквамарин, топаз, кунцит и такие полевые шпаты, как солнечный камень и амазонит.
Многие другие драгоценные камни можно найти в магматических породах, но они не являются прямым результатом образования магматических пород. Их называют вторичными месторождениями, поскольку они образуются после первичного месторождения.
Многие из них образуются в результате гидротермальных процессов, когда в полости существующих пород поступает очень горячая вода. Вода способна переносить химические вещества в полости или везикулы, которые затем образуют минералы.
Амазонит
Примерами драгоценных камней, которые встречаются в магматических породах в качестве вторичных отложений, являются аметист, ларимар и огненный опал.
Огненный опал
Метаморфические породы
Метаморфические породы образуются, когда существующие породы подвергаются интенсивному повышению давления и/или температуры, что приводит к изменению минералогического состава, текстуры и структуры пород. Метаморфические породы часто проходят через процесс, называемый перекристаллизацией.
Перекристаллизация происходит, когда температура и давление становятся достаточно высокими, чтобы нарушить атомные связи в телах горных пород и изменить их структуру без изменения основного состава.
Это похоже на то, как вы смешиваете ингредиенты для приготовления пирога. Яйца, молоко и начинка выглядят по-разному, когда они не смешаны в миске, но после смешивания и приготовления в духовке состав пирога не изменился, а изменилось состояние его ингредиентов.
Метаморфические породы могут формироваться в ходе региональных или контактных метаморфических процессов. Региональные метаморфические породы часто образуются глубоко в недрах земли из-за экстремальных температур вблизи мантии и сильного давления вышележащих пород. Они также могут образовываться в результате крупномасштабных тектонических движений, например, при образовании гор.
Контактный метаморфизм происходит в результате контакта с расплавленной породой. Между исходной горной породой и магматической породой находится метаморфизованная зона, которая может демонстрировать все степени метаморфизма.
Метаморфические породы вблизи магматического интрузива могут иметь измененный химический состав из-за попадания гидротермальных флюидов, которые выделялись из магматической породы при ее охлаждении.
Эти гидротермальные флюиды могут заменить или частично заменить существующие химические вещества в метаморфической породе. Это называется метасоматизмом. Чем дальше от источника тепла, тем степень метаморфизма уменьшается. Примерами метаморфических драгоценных камней являются танзанит, гранат, рубин, сапфир, изумруд, шпинель и кианит.
Осадочные породы образуются в результате процессов, происходящих на поверхности Земли. Они могут состоять из других осадочных пород, магматических пород и метаморфических пород. Некоторые осадочные породы осаждаются химическим путем из раствора. Другие имеют биохимическое или органическое происхождение и состоят из карбоната кальция, образовавшегося из раковин исчезнувших организмов, или из распада органических тканей растений и животных. Большинство осадочных пород состоят из фрагментов изверженных пород, которые сцементированы друг с другом.
Когда горные породы всех видов выходят на поверхность, они подвергаются процессу эрозии, называемому выветриванием.
Выветривание - это физическое разрушение породы под воздействием таких физических сил, как ветер, стремительная вода или расширяющийся лед. Эти фрагменты горных пород часто смываются в реки и/или в океан. Со временем слои обломков горных пород, грязи и других органических и неорганических элементов спрессовываются в твердую породу. Примерами осадочных пород являются известняк, сланец и песчаник.
Примерами драгоценных камней осадочного происхождения являются арагонит, кальцит. Удивительно, но большинство драгоценных камней находят в осадочных отложениях после того, как они выветрились из своей первоначальной породы. Эти драгоценные камни, обнаруженные в речных отложениях и известные как аллювиальные отложения, включают такие драгоценные камни, как алмаз, шпинель, сапфир и рубин.
Алмаз
В каждом из вышеперечисленных случаев атомы образуют сложные, но упорядоченные структуры, которые называются кристаллами. Структура и химический состав минерала в совокупности формируют свойства кристалла, такие как форма, твердость, спайность, коэффициент преломления и другие.
Вот почему так важно происхождение драгоценных камней. То, как они формируются и под воздействием каких факторов окружающей среды, сильно влияет на их физические и химические свойства. Это дает нам еще одну причину дорожить нашими невероятными драгоценными камнями.
Спасибо за внимание.
