Hoe ontstaan edelstenen?

Er zijn vijf vereisten voor de vorming van kristallen: ingrediënten en temperatuur, druk, tijd en ruimte. Om de basisprincipes van mineraalkristallisatie beter uit te leggen, gaan we het even over kandijsuiker hebben. Kandijsuiker is gewoon gekristalliseerde suiker.

Als je zoveel mogelijk suiker door een bodem water roert, zul je zien dat het naar de bodem van de pan zakt. Wanneer er geen suiker meer kan oplossen, heb je het verzadigingspunt bereikt. Het water kan dan geen suiker meer opnemen; dit staat bekend als superverzadigd.

Breng de pan nu aan de kook - het verzadigingsniveau verandert bij het kookpunt. Je kunt meer suiker toevoegen, doe dit totdat je oververzadiging bereikt. Haal in dit stadium de pan van het vuur. Naarmate het water weer op kamertemperatuur komt, keert de suiker die het kan vasthouden terug naar het oorspronkelijke niveau. De overtollige suiker komt uit de oplossing en kristalliseert daarbij.

Hang nu een touwtje in de oplossing zodat de kristallen ergens aan kunnen groeien. Idealiter verzwaar je het touwtje om het recht te houden. Zodra het water volledig is afgekoeld, zal het touwtje bedekt zijn met kristallen.

Dit is een geweldige manier om te begrijpen hoe edelstenen ontstaan.

Edelsteenvormingsproces

Over het algemeen zijn er vier manieren waarop edelstenen zich kunnen vormen. Ze zijn:

1. Stollingsgesteente - Deze mineralen ontstaan diep in de aarde (diamanten , robijn , saffier , peridoot)

2. Hydrothermaal - Vergelijkbaar met het voorbeeld van de suikerspin, worden edelstenen gevormd wanneer watermassa's met veel mineralen afkoelen

3. Metamorf - Zoals de naam al doet vermoeden, zijn dit edelstenen die 'vervormen' door intense hitte en druk. (Saffier , Robijn , Spinel , Granaat)

4. Sedimentair - Edelstenen die ontstaan doordat water sedimenten afzet (malachiet, azuriet , opaal)

Stollingsstenen gevormd in de aardmantel

Hoewel onze kennis van de aardmantel beperkt is, zijn er aanwijzingen dat sommige edelstenen zich in de mantel vormen. Hiervoor zijn extreem hoge temperaturen nodig.

De meest opvallende voorbeelden van edelstenen die in de aardmantel zijn ontstaan, zijn misschien wel peridoot en diamant. Geologen hebben peridootafzettingen in Arizona bestudeerd en geloven dat ze zijn ontstaan op gesteenten die in de aardmantel dreven, tot wel 88 kilometer onder het aardoppervlak. Ze zijn door een explosieve uitbarsting dichter naar de oppervlakte gebracht, waarbij erosie en verwering ze dicht genoeg naar de oppervlakte duwden om ontdekt te worden.

Er is echter een beter begrip van diamanten . Diamanten kristalliseren in het magma net onder de aardkorst. Deze formaties hebben echter een andere chemische samenstelling. Geologen denken dat het magma zich op een diepte van 177 tot 240 kilometer onder het aardoppervlak bevindt. Het magma is op deze diepte ongelooflijk vloeibaar en de temperaturen zijn er zeer hoog.

Dit magma kan zich veel sneller en veel heftiger door de aardkorst heen wringen dan andere vulkaanuitbarstingen. Tijdens de uitbarsting breekt het magma gesteente af, lost het op en voert het vervolgens naar de oppervlakte.

Als het magma langzaam zou stijgen, zouden de diamanten het waarschijnlijk niet overleven. De druk en de veranderende temperaturen zouden ertoe leiden dat de diamanten verdampen, of mogelijk herkristalliseren tot grafiet. Door de snelheid waarmee het magma stijgt, hebben de diamanten echter geen tijd om te transformeren of te verdampen, waardoor ze als diamant blijven bestaan.

Bij dramatische en ruwe veranderingen in de korst breken kristallen vaak. Wanneer de groeiomstandigheden gunstig zijn, sijpelt er materiaal in de breuken en kristalliseert het. Dit herstelt de breuken door ze te verzegelen. Ze genezen echter niet volledig; de fijne holtes blijven achter en worden gezien als vingerafdrukken.

Hoe komen ze naar de oppervlakte als edelstenen eenmaal gevormd zijn? Omdat ze zo diep onder het oppervlak gevormd worden, is het een wonder dat ze nog gedolven kunnen worden. Ze komen naar de oppervlakte tijdens vulkaanuitbarstingen, maar de meeste bereiken de oppervlakte door erosie en gebergtevorming.

Hydrothermale edelsteencreatie

Dit proces lijkt het meest op de hierboven beschreven 'rotssuiker'. Oververzadigd water met veel verschillende mineralen wordt omhoog geduwd in holtes en scheuren in de aarde. Naarmate deze oplossing afkoelt, beginnen de verschillende mineralen te kristalliseren.

De belangrijkste hydrothermale vondsten bevinden zich in Colombia. Met name de Muzo Emerald-mijn. Deze hydrothermale afzettingen zijn rijk aan chroom, wat de smaragden uit deze regio hun ongelooflijke kleur geeft.

De onderstaande afbeelding toont een hydrothermale mineraalader. Deze ader ontstaat wanneer de wateroplossing afkoelt in de scheur in het omringende gesteente.

Metamorfe edelsteencreatie

De meeste edelstenen ontstaan door metamorfose. Dit is wanneer mineralen onder grote druk en hitte samengeperst worden, meestal door tektonische platen die onder elkaar bewegen. De mineralen worden samengeperst en metamorfoseren tot verschillende mineralen, soms zonder te smelten.

Creatie van sedimentaire edelstenen

Sedimentaire edelstenen ontstaan wanneer water zich vermengt met mineralen aan het aardoppervlak. Het mineraalrijke water sijpelt door de scheuren en holtes in de aarde en zet lagen mineralen af. Zo ontstaan mineralen zoals opaal, malachiet en azuriet. Opaal ontstaat wanneer water zich vermengt met silica. Naarmate de silica-oplossing bezinkt, stapelen microscopisch kleine bolletjes silica zich op elkaar en vormen opaal.

Minerale kristallisatie

De aardkorst kan drie tot 40 kilometer dik zijn. Onder de korst bevindt zich de aardmantel. De mantel is ongeveer 3000 kilometer dik en beslaat 83% van het aardvolume. Hij bestaat uit magma, gesmolten gesteente. Wanneer het de oppervlakte bereikt, wordt het lava genoemd. Het is het heetst dichter bij het middelpunt van de aarde – en de warmtestromen houden het constant in beweging.

De zone waar de aardkorst en de mantel elkaar ontmoeten, is turbulent, met hoge temperaturen en hoge druk. Verschillende platen vormen de aardkorst en drijven op de vloeibare mantel. Wanneer ze tegen elkaar botsen, worden sommige opgetild tot bergen, terwijl andere omlaag worden geduwd.

Magma is ook voortdurend in beweging. De druk en beweging ervan veroorzaken voortdurend slijtage en breuken aan de onderkant van de aardkorst. Gesteenten breken vervolgens los van de aardkorst en worden meegevoerd door het vloeibare magma. De gesteenten smelten, waardoor de chemische samenstelling van het magma verandert. De kleinere deeltjes zijn gedoemd om insluitsels te vormen in nog te vormen edelstenen.

Edelstenen ontstaan diep in de aarde, waarbij de onderkant van de aardkorst talloze holtes bevat door zware breuken. Vloeistoffen ontsnappen door de holtes en breuken. Dit zijn de ideale omstandigheden voor kristalgroei. Het is in wezen een soep rijk aan chemicaliën, die alle benodigde ingrediënten levert. De holtes bieden de perfecte ruimte om te groeien, en de druk en temperatuur zijn hoog. De vloeistof die door de aardkorst stroomt, koelt deze voldoende af om de kristallisatie te laten plaatsvinden - het enige wat nu nog nodig is, is tijd.

Geologisch gezien zou de tijd die het heeft voldoende moeten zijn. Maar omdat deze omgeving zeer turbulent is en de kanalen voortdurend opengaan en instorten, beginnen de kristallen zich vaak te vormen, maar wanneer het kanaal instort, wordt de vloeistofstroom afgesloten. Op dat punt stopt de groei.

Zodra de doorgang weer opengaat, hervat de groei. Deze aan- en uitgaande groei is over het algemeen niet waarneembaar in kristallen, hoewel de opeenvolgende ontwikkelingslagen in andere gevallen een verschillende chemische samenstelling hebben. Dit resulteert in kleurzonering.

Minerale kristallisatievolgorde

Topaaskristallen vormen zich vóór kwarts tijdens het afkoelingsproces, omdat één van de principes van kristallisatie is dat de vaste bestanddelen druppels kunnen vasthouden als de temperatuur daalt. De bestanddelen in de aardkorst zijn echter iets complexer dan de hierboven beschreven suikeroplossing. Verschillende mineralen kristalliseren uit dezelfde oplossing, maar bij verschillende temperaturen. Mogelijk ziet u eerst korund, gevolgd door topaas en kwarts naarmate de oplossing verder afkoelt.

Hoewel druk geen effect heeft op suikerriet, is voor het kristalliseren van mineralen de juiste combinatie van temperatuur en druk nodig.

Daarnaast zijn er twee andere voorwaarden nodig voor kristallisatie: ruimte en tijd. De juiste ingrediëntencombinatie, druk en warmte moeten lang genoeg aanwezig zijn om mineralen te laten kristalliseren. Daarnaast hebben ze ruimte nodig om te groeien.

Winkelen voor edelstenen

Diamond

Sapphire

Ruby

Spinel