Как образуются изумруды?
ВВЕДЕНИЕ В ГЕМОЛОГИЮ
Изумруды образуются в необычных геологических условиях.
Определенные элементы в их кристаллической структуре делают их одними из наиболее редких и невероятных драгоценных камней.
Узнайте, как образуются изумруды и что делает их зелеными.
Что такое изумруд?
Изумруд – это разновидность минерала берилл.
Если более конкретно, то это зеленая разновидность, получающая свой цвет из-за примесей хрома, ванадия или их сочетания. Берилл с плохо насыщенным зеленым цветом называется “зеленым бериллом”.
Другие разновидности берилла включают такие минералы как: аквамарин, морганит, гелиодор и чрезвычайно редкий красный берилл.
Берилл растет в шестигранных кристаллах, и некоторые кристаллы берилла могут быть довольно крупными. Этот минерал может формироваться в гидротермальных жилах или магматических пегматитах. При наличии бериллия, алюминия, кремния и кислорода при определенной температуре и давлении этот минерал может образовываться, предполагая, что для этого есть достаточно места.
Когда берилл чист, он фактически бесцветен. Изменение цвета в минерале обусловлено следовыми элементами. Таким образом, изумруды формируются, когда в месте роста кристалла берилла достаточно хрома и ванадия.
Изумруды могут образовываться в разных средах. Колумбийские изумруды происходят из относительно низкотемпературных гидротермальных полей, в то время как замбийские изумруды образовались в связи с пегматитами.
Почему изумруды так редки?
С геологической точки зрения, изумруды являются крайне необычными. Их химия сочетает в себе редкие элементы из совершенно разных глубин Земли, что означает, что мест, где они могут образоваться, не так много.
Когда Земля только формировалась, ее химические компоненты медленно дифференцировались. Тяжелые элементы уходили глубоко в ядро, а легкие элементы концентрировались в коре. Бериллий, один из основных компонентов берилла, является редким легким элементом. Большая часть бериллия на Земле находится в земной коре и океанах. Тем временем, хром и ванадий в основном обнаруживаются в мантии и ядре.
Для того чтобы образовались изумруды, магма или глубокие гидротермальные воды, обогащенные элементами из пород мантии, должны встретить коровые породы, обогащенные редким элементом – бериллием. Затем температура должна быть достаточно высокой для образования берилла вместо бериллиевого кремнезема. Только в этих редких обстоятельствах могут образоваться изумруды.
Сколько времени требуется для образования изумрудов?
Многие считают, что на этот вопрос есть стандартный ответ, но скорость роста кристаллов в природе не очень хорошо известна. Фактически, есть мало способов точно измерить это!
Некоторые предположения оценивают, что для образования кристалла изумруда может потребоваться от 15 000 до 100 000 лет. Другие ученые, однако, сомневаются в том, что это занимает так много времени. Кристаллы, созданные в лабораторных условиях, растут за год, так что вполне возможно, что при правильных условиях изумруды могли бы образоваться и в человеческом временном масштабе.
Тем не менее, нет сомнения в том, что некоторые изумруды довольно стары. Некоторые месторождения имеют возраст всего 20 миллионов лет, в то время как другие – два миллиарда лет. Это древние породы!
Как образуются включения в изумрудах?
Известно, что изумруды обладают низкой прозрачностью. Фактически, некоторые продавцы используют поэтическое название “jardin”, французское слово для “сад”, чтобы описать включения в изумрудах. Итак, почему в изумрудах так много дефектов?
Действительно, нет способа получить изумруд без множества включений.
Сама кристаллическая структура изумруда без дефектов просто противоестественна. И все из-за того, что размеры алюминия и хрома различаются.
Когда микроэлементы хрома или ванадия входят в структуру кристалла берилла, они заменяют атом алюминия. Но хром слишком крупен для места, которое занимал алюминий, поэтому вокруг него образуется некоторое пространство.
Представьте себе коробку, полную стеклянных шариков. Когда все шарики одного размера, они плотно прилегают друг к другу. Если добавить к этой смеси несколько больших шариков, это выравнивание уже не будет работать. Вокруг больших шариков появится лишнее открытое пространство.
По аналогии, когда хром оставляет вокруг себя свободное пространство, кристалл никогда не будет совершенным. Из-за этого в кристалле могут образовываться включения или в его структуре может появиться трещина. В некоторых изумрудах также могут образовываться жидкостные и газожидкостные включения. Все эти недостатки делают изумруд более уязвимым к раскалываниям и расщеплениям.
