Come si formano le pietre preziose?

Ci sono cinque requisiti per la formazione dei cristalli: ingredienti e temperatura, pressione, tempo e spazio. Per spiegare meglio le basi della cristallizzazione minerale, parliamo per un secondo dello zucchero candito. Lo zucchero candito è semplicemente zucchero cristallizzato.

Se mescoli più zucchero possibile in un fondo d'acqua, vedrai che inizierà a depositarsi sul fondo della pentola. Quando non si riesce più a sciogliere zucchero, hai raggiunto il punto di saturazione. L'acqua non può assorbire altro zucchero, questo è noto come super-saturazione.

Ora porta la pentola a ebollizione: il livello di saturazione cambia al punto di ebollizione. Puoi aggiungere altro zucchero, dovresti farlo fino a raggiungere la super-saturazione. A questo punto, dovresti togliere la pentola dal fuoco. Quando l'acqua torna a temperatura ambiente, lo zucchero che può contenere torna al suo livello precedente. Lo zucchero in eccesso esce dalla sua soluzione e cristallizza mentre lo fa.

Ora, appendi uno spago nella soluzione in modo che i cristalli abbiano qualcosa su cui crescere. Idealmente, appesantisci lo spago per tenerlo dritto. Una volta che l'acqua si è completamente raffreddata, lo spago sarà ricoperto di cristalli.

Questo è un ottimo modo per capire come si formano le pietre preziose.

Processo di formazione delle pietre preziose

In generale, ci sono 4 modi in cui le pietre preziose possono formarsi. Sono

1. Igneo - Questi minerali si creano nelle profondità della terra (diamanti , rubini , zaffiri , peridoti)

2. Idrotermale - Similmente all'esempio dello zucchero candito, le pietre preziose si formano quando i corpi d'acqua ricchi di minerali si raffreddano

3. Metamorfiche - Come suggerisce il nome, si tratta di gemme che vengono "trasformate" a causa di calore e pressione intensi. (Zaffiro , Rubino , Spinello , Granato)

4. Sedimentarie - Gemme che si formano a causa dei sedimenti depositati dall'acqua (malachite, azzurrite , opale)

Pietre preziose ignee formate nel mantello terrestre

Sebbene la nostra conoscenza del mantello terrestre sia limitata, ci sono prove che alcune gemme si formino nel mantello. Ciò richiede temperature estremamente elevate.

Forse gli esempi più notevoli di pietre preziose che si formano nel mantello terrestre sono il peridoto e il diamante. I geologi hanno studiato i depositi di peridoto dell'Arizona e credono che siano stati creati su rocce che galleggiavano nel mantello terrestre, fino a 55 miglia sotto la superficie. Sono stati portati più vicini alla superficie da un'eruzione esplosiva, con erosione e agenti atmosferici che li hanno spinti abbastanza vicino alla superficie da essere scoperti.

Tuttavia, c'è una migliore comprensione dei diamanti . I diamanti cristallizzano nel magma appena sotto la crosta. Tuttavia, queste formazioni hanno una diversa composizione chimica. I geologi ritengono che provenga da 110 miglia a 150 miglia sotto la superficie terrestre. Il magma è incredibilmente fluido a questa profondità e le temperature molto elevate.

Questo magma può farsi strada attraverso la crosta molto più velocemente e molto più violentemente di altre eruzioni vulcaniche. Durante il processo di eruzione, il magma si rompe e dissolve le rocce e poi le trasporta in superficie.

Se il magma dovesse salire lentamente, i diamanti probabilmente non sopravviverebbero. La pressione e le temperature variabili provocherebbero la vaporizzazione dei diamanti, o forse la loro ricristallizzazione come grafite. Tuttavia, a causa della velocità con cui il magma sale, i diamanti non hanno il tempo di trasformarsi o vaporizzarsi, rimanendo quindi diamanti.

Quando ci sono cambiamenti drastici e bruschi nella crosta, i cristalli spesso si rompono. Quando sono presenti condizioni di crescita, il materiale si infiltra nelle fratture e si cristallizza. Questo guarisce le fratture sigillandole insieme. Tuttavia, non guariscono completamente, le piccole cavità rimangono e sono viste come impronte digitali.

Come risalgono in superficie una volta formate le gemme? Poiché si formano così in profondità sotto la superficie, è un miracolo che possano essere estratte. Vengono portate in superficie durante le eruzioni vulcaniche, ma la maggior parte di esse raggiunge la superficie tramite erosione e formazione di montagne.

Creazione di pietre preziose idrotermali

Questo processo è il più simile allo zucchero candito di cui sopra. L'acqua super satura con molti minerali diversi viene spinta in cavità e crepe nella terra. Quando questa soluzione inizia a raffreddarsi, i diversi minerali iniziano a cristallizzarsi.

I ritrovamenti idrotermali più importanti si trovano in Colombia. In particolare nella miniera di Muzo Emerald. Questi depositi idrotermali sono ricchi di cromo, che conferisce agli smeraldi della regione il loro incredibile colore.

L'immagine qui sotto mostra una vena minerale idrotermale. Questa vena si crea quando la soluzione d'acqua si raffredda all'interno della fessura della roccia circostante.

Creazione di pietre preziose metamorfiche

La maggior parte delle pietre preziose si forma per metamorfismo. Questo avviene quando i minerali vengono forzati insieme sotto grande pressione e calore, solitamente da placche tettoniche che si muovono l'una sotto l'altra. I minerali vengono forzati insieme e si trasformano in minerali diversi, a volte senza fondersi.

Creazione di pietre preziose sedimentarie

La creazione di pietre preziose sedimentarie avviene quando l'acqua si mescola con i minerali sulla superficie terrestre. L'acqua ricca di minerali si infiltra tra le crepe e le cavità della terra e deposita strati di minerali. Ecco come si formano minerali come Opale, Malachite e Azzurrite. L'Opale si forma quando l'acqua si mescola con la silice. Mentre la soluzione di silice si deposita, sfere microscopiche di silice si impilano l'una sull'altra formando l'Opale.

Cristallizzazione minerale

La crosta terrestre può avere uno spessore che va da tre miglia a 25 miglia. Sotto la crosta c'è il mantello terrestre. Il mantello è spesso circa 1.860 miglia e costituisce l'83% del volume terrestre. È composto da magma, che è roccia fusa. Quando raggiunge la superficie, è chiamato lava. È più caldo vicino al centro della terra, e le correnti di calore lo mantengono in costante movimento.

La zona in cui la crosta e il mantello si incontrano è tumultuosa, con alte temperature e alte pressioni. Diverse placche compongono la crosta terrestre e galleggiano sul mantello liquido. Quando si scontrano tra loro, alcune si sollevano e diventano montagne, mentre altre vengono spinte verso il basso.

Anche il magma è in continuo movimento. La sua pressione e il suo movimento creano continuamente usura e fratture sul fondo della crosta. Le rocce si liberano quindi dalla crosta terrestre, venendo trasportate via dal magma fluido. Le rocce si fondono, alterando la chimica del magma. Mentre le particelle più piccole sono destinate a diventare inclusioni in pietre preziose ancora da formare.

Le gemme si formano in profondità nella terra, con la superficie inferiore della sua crosta contenente numerose cavità dovute a pesanti fratture. I fluidi fuoriescono attraverso le cavità e le fratture. Questa è la condizione ideale per la crescita dei cristalli. È essenzialmente una zuppa ricca di sostanze chimiche, che fornisce tutti gli ingredienti necessari. Le cavità forniscono lo spazio perfetto per crescere e la pressione e la temperatura sono elevate. Il fluido che si muove attraverso la crosta la fa raffreddare abbastanza da far avvenire la cristallizzazione: tutto ciò che serve ora è il tempo.

Geologicamente parlando, il tempo a disposizione dovrebbe essere sufficiente. Tuttavia, poiché questo ambiente è altamente tumultuoso e i passaggi si aprono e collassano continuamente, i cristalli spesso iniziano a formarsi, ma quando il passaggio collassa, il flusso di fluido si chiude. È a questo punto che la crescita si ferma.

Se e quando il passaggio si riapre, la crescita riprende. Questa crescita on/off è generalmente non rilevabile nei cristalli, sebbene in altri casi gli strati successivi di sviluppo abbiano una diversa composizione chimica. Ciò determina una zonatura del colore.

Ordine di cristallizzazione dei minerali

I cristalli di topazio si formano prima del quarzo nel processo di raffreddamento, perché uno dei principi della cristallizzazione è che quando la temperatura scende, gli ingredienti solidi che possono contenere cadono. Tuttavia, gli ingredienti nella crosta terrestre sono un po' più complessi della soluzione zuccherina descritta sopra. Diversi minerali cristallizzano dalla stessa soluzione, ma a temperature diverse. Potresti vedere prima il corindone, seguito dal topazio e dal quarzo mentre la soluzione continua il processo di raffreddamento.

Sebbene la pressione non abbia alcun effetto sullo zucchero candito, affinché i minerali cristallizzino è necessaria la giusta combinazione di temperatura e pressione.

Inoltre, ci sono altre due condizioni richieste per la cristallizzazione: spazio e tempo. In sostanza, la corretta combinazione di ingredienti, pressione e calore devono durare abbastanza a lungo perché i minerali cristallizzino. Inoltre, hanno bisogno di spazio per crescere.

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