Wie entstehen Edelsteine?

Damit sich Kristalle bilden können, müssen fünf Voraussetzungen erfüllt sein: Zutaten und Temperatur, Druck, Zeit und Raum. Um die Grundlagen der Mineralkristallisation besser zu erklären, sprechen wir kurz über Kandiszucker. Kandiszucker ist einfach kristallisierter Zucker.

Wenn Sie so viel Zucker wie möglich in eine Schüssel mit Wasser rühren, werden Sie sehen, wie er sich am Boden des Topfes absetzt. Wenn sich kein Zucker mehr auflösen kann, haben Sie den Sättigungspunkt erreicht. Das Wasser kann keinen weiteren Zucker mehr aufnehmen, man spricht dann von Übersättigung.

Bringen Sie den Topf nun zum Kochen – der Sättigungsgrad ändert sich beim Siedepunkt. Sie können mehr Zucker hinzufügen, Sie sollten dies tun, bis Sie eine Übersättigung erreichen. In diesem Stadium sollten Sie den Topf vom Herd nehmen. Wenn das Wasser wieder auf Zimmertemperatur kommt, erreicht die Zuckeraufnahme wieder den vorherigen Stand. Der überschüssige Zucker löst sich aus seiner Lösung und kristallisiert dabei.

Hängen Sie nun eine Schnur in die Lösung, damit die Kristalle etwas zum Wachsen haben. Idealerweise beschweren Sie die Schnur, damit sie gerade bleibt. Sobald das Wasser vollständig abgekühlt ist, ist die Schnur mit Kristallen bedeckt.

Auf diese Weise erfahren Sie ganz genau, wie Edelsteine entstehen.

Edelsteinbildungsprozess

Im Allgemeinen gibt es 4 Möglichkeiten, wie Edelsteine entstehen können. Sie sind

1. Magmatisches Gestein - Diese Mineralien entstehen tief in der Erde (Diamanten , Rubine , Saphire , Peridot).

2. Hydrothermal - Ähnlich wie beim Kandiszucker entstehen Edelsteine, wenn mineralreiche Wassermassen abkühlen.

3. Metamorph – Wie der Name schon sagt, handelt es sich hierbei um Edelsteine, die durch große Hitze und Druck „verwandelt“ werden. (Saphir , Rubin , Spinell , Granat)

4. Sedimentär - Edelsteine, die durch Wasserablagerungen entstehen (Malachit, Azurit , Opal)

Im Erdmantel entstandene magmatische Edelsteine

Obwohl unser Wissen über den Erdmantel begrenzt ist, gibt es Hinweise darauf, dass sich einige Edelsteine im Erdmantel bilden. Dazu sind extrem hohe Temperaturen erforderlich.

Die vielleicht bemerkenswertesten Beispiele für Edelsteine, die im Erdmantel entstanden sind, sind Peridot und Diamant. Geologen untersuchten Peridot -Vorkommen in Arizona und glauben, dass sie auf Gesteinen entstanden, die bis zu 55 Meilen unter der Oberfläche im Erdmantel schwammen. Durch einen explosiven Ausbruch wurden sie näher an die Oberfläche gebracht, wobei Erosion und Verwitterung sie nahe genug an die Oberfläche drückten, um entdeckt zu werden.

Über Diamanten weiß man jedoch besser Bescheid. Diamanten kristallisieren in der Magma direkt unter der Erdkruste. Diese Formationen haben jedoch eine andere chemische Zusammensetzung. Geologen gehen davon aus, dass sie aus einer Tiefe von 170 bis 240 Kilometern unter der Erdoberfläche stammen. In dieser Tiefe ist das Magma unglaublich flüssig und die Temperaturen sehr hoch.

Dieses Magma kann sich seinen Weg durch die Erdkruste weitaus schneller und heftiger bahnen als bei anderen Vulkanausbrüchen. Während des Ausbruchs zerbricht und löst das Magma Gestein auf und befördert es dann an die Oberfläche.

Würde das Magma langsam aufsteigen, würden die Diamanten wahrscheinlich nicht überleben. Der Druck und die Temperaturschwankungen würden dazu führen, dass die Diamanten verdampfen oder möglicherweise als Graphit rekristallisieren. Aufgrund der Geschwindigkeit, mit der das Magma aufsteigt, haben die Diamanten jedoch keine Zeit, sich umzuwandeln oder zu verdampfen, sodass sie als Diamanten erhalten bleiben.

Bei dramatischen und groben Veränderungen in der Kruste werden Kristalle häufig zerbrochen. Unter Wachstumsbedingungen sickert Material in die Risse und kristallisiert. Dadurch werden die Risse verheilt, indem sie miteinander verklebt werden. Sie verheilen jedoch nicht vollständig, die feinen Hohlräume bleiben bestehen und sind als Fingerabdrücke sichtbar.

Wie kommen Edelsteine an die Oberfläche, wenn sie erst einmal entstanden sind? Da sie sich so tief unter der Oberfläche bilden, ist es ein Wunder, dass sie überhaupt abgebaut werden können. Sie werden bei Vulkanausbrüchen an die Oberfläche befördert, aber die meisten von ihnen gelangen durch Erosion und Gebirgsbildung an die Oberfläche.

Hydrothermale Edelsteinherstellung

Dieser Prozess ähnelt am meisten dem oben beschriebenen Kandiszucker. Übersättigtes Wasser mit vielen verschiedenen Mineralien wird in Hohlräume und Risse in der Erde gedrückt. Wenn diese Lösung abzukühlen beginnt, beginnen die verschiedenen Mineralien zu kristallisieren.

Die wichtigsten hydrothermalen Funde liegen in Kolumbien. Insbesondere in der Muzo-Smaragdmine. Diese hydrothermalen Lagerstätten sind reich an Chrom, das den Smaragden aus dieser Region ihre unglaubliche Farbe verleiht.

Das Bild unten zeigt eine hydrothermale Mineralader. Diese Ader entsteht, wenn die Wasserlösung im Riss des umgebenden Gesteins abkühlt.

Entstehung metamorpher Edelsteine

Die meisten Edelsteine entstehen durch Metamorphose. Dabei werden Mineralien unter großem Druck und großer Hitze zusammengepresst, normalerweise durch tektonische Platten, die sich untereinander bewegen. Die Mineralien werden zusammengepresst und verwandeln sich in verschiedene Mineralien, manchmal ohne zu schmelzen.

Entstehung von sedimentären Edelsteinen

Sedimentäre Edelsteine entstehen, wenn sich Wasser mit Mineralien auf der Erdoberfläche vermischt. Das mineralreiche Wasser sickert zwischen den Rissen und Hohlräumen in der Erde hindurch und lagert Mineralschichten ab. So entstehen Mineralien wie Opal, Malachit und Azurit. Opal entsteht, wenn sich Wasser mit Kieselerde vermischt. Wenn sich die Kieselerdelösung absetzt, stapeln sich mikroskopisch kleine Kieselerdekugeln übereinander und bilden Opal.

Mineralkristallisation

Die Erdkruste kann zwischen 5 und 40 Kilometer dick sein. Unter der Kruste befindet sich der Erdmantel. Der Mantel ist etwa 3.000 Kilometer dick und macht 83 % des Erdvolumens aus. Er besteht aus Magma, also geschmolzenem Gestein. Wenn es die Oberfläche erreicht, nennt man es Lava. Es ist am heißesten, je näher es dem Erdmittelpunkt kommt – und die Hitzeströme halten es in ständiger Bewegung.

In der Zone, in der Erdkruste und Erdmantel aufeinandertreffen, herrscht turbulentes Treiben mit hohen Temperaturen und hohem Druck. Mehrere Platten bilden die Erdkruste und schwimmen auf dem flüssigen Erdmantel. Wenn sie aufeinandertreffen, werden einige zu Bergen angehoben, während andere nach unten gedrückt werden.

Magma ist außerdem ständig in Bewegung. Sein Druck und seine Bewegung erzeugen ständig Abnutzung und Brüche an der Unterseite der Erdkruste. Gestein löst sich dann von der Erdkruste und wird vom flüssigen Magma weggetragen. Das Gestein schmilzt und verändert die Chemie des Magmas. Die kleineren Partikel werden zu Einschlüssen in Edelsteinen, die noch nicht entstanden sind.

Edelsteine bilden sich tief in der Erde, wobei die untere Oberfläche der Erdkruste aufgrund schwerer Brüche zahlreiche Hohlräume aufweist. Flüssigkeiten entweichen durch die Hohlräume und Brüche. Dies sind die idealen Bedingungen für das Kristallwachstum. Es ist im Wesentlichen eine Suppe, die reich an Chemikalien ist und alle notwendigen Zutaten liefert. Die Hohlräume bieten den perfekten Raum zum Wachsen und der Druck und die Temperatur sind hoch. Die Flüssigkeit, die durch die Kruste fließt, lässt sie ausreichend abkühlen, damit die Kristallisation stattfinden kann – jetzt braucht es nur noch Zeit.

Geologisch gesehen sollte die Zeit ausreichend sein. Da diese Umgebung jedoch sehr turbulent ist, öffnen sich die Passagen ständig und brechen wieder ein. Die Kristalle beginnen sich oft zu bilden, aber wenn die Passage einbricht, wird der Flüssigkeitsstrom unterbrochen. An diesem Punkt stoppt das Wachstum.

Wenn der Durchgang wieder geöffnet wird, wird das Wachstum fortgesetzt. Dieses Ein-/Aus-Wachstum ist in Kristallen im Allgemeinen nicht erkennbar, obwohl in anderen Fällen die aufeinanderfolgenden Entwicklungsschichten eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung haben. Dies führt zu einer Farbzonierung.

Mineralkristallisationsordnung

Topaskristalle bilden sich beim Abkühlen vor Quarzkristallen, da ein Prinzip der Kristallisation darin besteht, dass bei sinkender Temperatur die festen Bestandteile, die sie halten können, absinken. Allerdings sind die Bestandteile der Erdkruste etwas komplexer als die oben beschriebene Zuckerlösung. Verschiedene Mineralien kristallisieren aus derselben Lösung, jedoch bei unterschiedlichen Temperaturen. Möglicherweise sehen Sie zuerst Korund, gefolgt von Topas und Quarz, während die Lösung weiter abkühlt.

Während Druck auf Kandiszucker keinen Einfluss hat, ist für die Kristallisation von Mineralien die richtige Kombination aus Temperatur und Druck erforderlich.

Darüber hinaus sind für die Kristallisation zwei weitere Bedingungen erforderlich: Raum und Zeit. Im Wesentlichen müssen die richtige Kombination von Zutaten, Druck und Hitze lange genug anhalten, damit Mineralien kristallisieren können. Darüber hinaus benötigen sie Platz zum Wachsen.

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