Spis treści
- 1. Geochemiczne zachowanie chromu
- Dlaczego Cr nie występuje we wszystkich kamieniach szlachetnych?
- 2. Formacja rubinu (korundu, Al₂O₃)
- Główne środowiska geologiczne dla rubinów
- 3. Formacja szmaragdu (berylu, Be₃Al₂Si₆O₁₈)
- Główne środowiska geologiczne dla szmaragdów
- 4. Dlaczego niektóre szmaragdy są niebieskozielone (wanad czy chrom)?
- 5. Implikacje eksploracji
- Studium przypadku: kolumbijskie szmaragdy
- Podsumowanie
1. Geochemiczne zachowanie chromu
Chromium (Cr) jest pierwiastek litofilny, co oznacza, że koncentruje się w krzemianie minerały a nie fazy metaliczne. Jego dystrybucja jest silnie zależna od:
- Ultramaficzne i Maficzne Skały: Chrom jest bogaty w płaszczu Ziemi, szczególnie w perydotyty i chromityty.
- Metasomatyzm: Płyny hydrotermalne może transportować Cr, szczególnie w strefy subdukcji gdzie następuje serpentynizacja.
- Stan utlenienia: Cr³⁺ jest stabilny w większości środowisk geologicznych, natomiast Cr⁶⁺ (toksyczny, rozpuszczalny w wodzie) tworzy się w środowiskach utleniających.
Dlaczego Cr nie występuje we wszystkich kamieniach szlachetnych?
- Promień jonowy: Cr³⁺ (0.615 Å) ściśle odpowiada Al³⁺ (0.535 Å), co umożliwia podstawienie w korund (rubin) i beryl (szmaragd).
- Niezgodny element: Cr nie pasuje dobrze kwarc or skaleń struktur, co wyjaśnia jego rzadkość w tych minerałach.
2. Formacja rubinu (korundu, Al₂O₃)
Do uzyskania rubinów wymagane są:
- Środowiska bogate w aluminium, ubogie w krzemionkę (np. marmurowe lub bazaltowe) depozyty).
- Źródło chromu (zwykle z pobliskich skał ultramaficznych).
Główne środowiska geologiczne dla rubinów
A. Rubiny metamorficzne (osadzone w marmurze)
- Przykład: Mogok, Birma; Wietnam (Luc Yen).
- Proces formowania:
- Wapienie (CaCO₃) ulegają metamorfozie w marmur w wysokich temperaturach.
- Płyny z pobliskiego miejsca skały mafijno-ultramaficzne wprowadzić Cr do korundu bogatego w Al.
- Kluczowa reakcja:Al3+(in corundum)+Cr3+(from fluids)→Cr-doped Al2O3(ruby)Al3+(in corundum)+Cr3+(from fluids)→Cr-doped Al2O3(ruby)
B. Rubiny bazaltopodobne
- Przykład: Tajlandia, Kambodża, Australia.
- Proces formowania:
- Bazalty alkaliczne transportują rubinowe ksenokryształy z płaszcza.
- Chrom pochodzi z perydotyty płaszczowe or ekologity.
C. Rubiny hydrotermalne
- Przykład: Niektóre złoża afrykańskie (np. w Malawi).
- Proces formowania:
- Bogate w chrom płyny krążą przez pęknięcia, osadzając rubin w strefach ścinania.
3. Formacja szmaragdu (berylu, Be₃Al₂Si₆O₁₈)
Do uzyskania szmaragdów wymagane są:
- Beryl (Be) + Chrom (Cr) w tym samym środowisku (rzadki!).
- Specyficzne ustawienia tektoniczne (Zwykle pegmatyty w pobliżu skał ultramaficznych or złoża z łupków czarnych).
Główne środowiska geologiczne dla szmaragdów
A. Szmaragdy w łupkach czarnych
- Przykład: Kolumbia (Muzo, Chivor).
- Proces formowania:
- Bogate w materię organiczną łupki uwalniają Cr podczas metamorfizmu.
- Be jest wprowadzany przez płyny hydrotermalne z pobliskich granitów.
- Kluczowa reakcja:Be2++Al3++Cr3++SiO44−→Be3Al2Si6O18:Cr3+(emerald)Be2++Al3++Cr3++SiO44−→Be3Al2Si6O18:Cr3+(emerald)
B. Szmaragdy związane z pegmatytem
- Przykład: Zambia, Brazylia.
- Proces formowania:
- Cr pochodzący z pobliskich serpentynitów reaguje z płynami pegmatytowymi bogatymi w Be.
C. Szmaragdy strefy ścinania tektonicznego
- Przykład: Madagaskar, Afganistan.
- Proces formowania:
- Ścinanie tworzy ścieżki dla płynów zawierających Cr i Be.
4. Dlaczego niektóre szmaragdy są niebieskozielone (wanad czy chrom)?
- Kolumbijskie szmaragdy: Czysty Cr³⁺ → intensywna zieleń.
- Brazylijskie/Zambijskie szmaragdy: Często zawierają Fe²⁺/Fe³⁺, zmieniając kolor na niebiesko-zielony.
- Szmaragdy wanadyjskie (np. Brazylia): V³⁺ może zastąpić Cr³⁺, dając lekko inne odcienie zieleni.
5. Implikacje eksploracji
- Rubiny: Spójrz w pobliże kontakty marmurowe/ultramaficzne or bazalty alkaliczne.
- szmaragdy: Skupić się na Pegmatyty bogate w chrom w pobliżu skał zawierających chrom or czarny łupek ilasty Strefy.
Studium przypadku: kolumbijskie szmaragdy
- Ciekawostka geologiczna: Tektoniczna kompresja Andów spowodowała zetknięcie się granitów berylowych z łupkami chromowymi, co stworzyło idealne warunki do tworzenia szmaragdów.
Podsumowanie
Obecność Cr w rubinach i szmaragdach jest dowodem rzadkie zbiegi okoliczności geologicznych—gdzie systemy bogate w Al/Be przecinają się ze źródłami Cr. Zrozumienie tych procesów pomaga gemmologom śledzić pochodzenie i pomaga górnikom w eksploracji.
