Na początku warto wyjaśnić, że szafir to tak naprawdę nazwa kamienia szlachetnego będącego niebieską odmianą korundu. Minerał ten jest tlenkiem glinu o wzorze chemicznym Al2O3. Kolor kryształów korundu zależy od różnych domieszek. Chrom barwi minerał na czerwono – tę odmianę nazywamy rubinem. Tytan barwi kryształy na niebiesko. Żelazo natomiast daje korundowi barwę od żółtej do brunatnej. W jubilerstwie każdy kryształ korundu o barwie innej niż czerwony nazywamy szafirem.
Czytaj też: W Yellowstone wciąż niespokojnie. Ziemia wybucha tuż przed turystami
Te kamienie szlachetne są wydobywane w wielu miejscach na świecie. Występują zarówno w Queensland w Australii, jak i w Tajlandii, na Sri Lance czy w Stanach Zjednoczonych. Niewielkie ilości szafirów znajdują się także w regionie Eifel w zachodnich Niemczech. Jest to bardzo ciekawy obszar pod względem geologicznym, ponieważ jeszcze 11 tysięcy lat temu wykazywał on aktywność wulkaniczną.
Wulkaniczny rejon u sąsiadów Polski. Dochodzi tam do erupcji od milionów lat
Niemieckie wulkany w regionie Eifel zaczęły powstawać jeszcze 50 milionów lat temu i tak naprawdę ich aktywność ze zmienną częstotliwością trwa do dzisiaj. Pozostałościami minionych erupcji są dzisiaj jeziora kalderowe, które mają owalny kształt i są otoczone zboczami gór. Doskonałym przykładem tego jest jezioro Laacher See, którego okolica wydaje się spokojna i idylliczna. Niemniej pod powierzchnią ziemi wciąż zachodzą procesy magmowe.
Czytaj też: Jest nagranie plazmy wyrzuconej w niedzielę z powierzchni Słońca w stronę Ziemi. Fascynujący widok
Badania naukowe wskazują, że we wnętrzu Ziemi pod regionem Eifel może znajdować się tzw. hot spot, czyli plama gorąca. Taki obszar jest olbrzymim skupiskiem gorącej magmy z płaszcza ziemskiego, który podściela skorupę ziemską i przez szczeliny wydostaje się na powierzchnię. W rzeczywistości Eifel jest wciąż aktywny wulkanicznie. Teren podnosi się tutaj o 1-2 milimetry rocznie, a na dnia Laacher See odkryto mofety (zimne ekshalacje dwutlenku węgla). Biorąc pod uwagę, że ostatnia erupcja wulkanu miała tutaj miejsce 11 tysięcy lat temu, możemy uznać, że miejscowe wulkany są tylko uśpione (drzemiące), ale nie wygasłe.
Skąd się biorą szafiry z regionu Eifel, które można znaleźć w korytach rzek?
Naukowcy z Uniwersytetu w Heidelbergu postanowili przyjrzeć szafirom z regionu Eifel. Tajemnicą wciąż pozostawało to, skąd one się w biorą w skałach ubogich w krzemionkę, ale bogatych w sód i potas. Jedną z hipotez było to, że być może w trakcie procesów wulkanicznych poddawane są wysokiemu ciśnieniu i temperaturom jakieś skały we wnętrzu Ziemi o dużej zawartości glinu.
Z artykułu naukowego na łamach Contributions to Mineralogy and Petrology możemy dowiedzieć się, że do badań wykorzystano łącznie 223 próbki szafirów. Były one pobierane z rozmaitych miejsc. Zarówno z kamieniołomów, gdzie wydobywano skały wulkaniczne, jak również z osadów rzecznych. Te drugie mogą faktycznie nas dziwić jako miejsce występowania kamieni szlachetnych. “Podobnie jak złoto, szafir jest bardzo odporny na warunki atmosferyczne w porównaniu z innymi minerałami. W dłuższych okresach czasu ziarna są wypłukiwane ze skały i osadzane w rzekach” – wyjaśnia Sebastian Schmidt, jeden z badaczy.
Czytaj też: Nabroiliśmy. To ludzie odpowiadają za to, że Ziemia się chwieje, a dni są coraz dłuższe
Uczeni przeprowadzili badania izotopowe, stosując metodę uran-ołów na inkluzjach mineralnych w szafirach – czytamy w informacji prasowej niemieckiej uczelni. Ponadto za pomocą spektrometrii mas jonów wtórnych zidentyfikowali także skład izotopów tlenu, w tym lżejszego 16O i cięższego 18O. Stosunek ich mas daje informację o tym, gdzie dokładnie we wnętrzu Ziemi krystalizowały szafiry.
Analizy wykazały, że kamienie szlachetne powstawały w tym samym czasie, co procesy wulkaniczne i działo się to na głębokości 5-7 kilometrów. Niektóre z szafirów wykrystalizowały dzięki kontaktowi z podziemnymi stopami magmowymi. Sebastian Schmidt konkluduje, że „w górach Eifel zarówno procesy magmowe, jak i metamorficzne, kiedy to pierwotne skały były zmieniane w wyniku działania wysokiej temperatury, odgrywały rolę w krystalizacji szafirów”.
Czytaj też: Robi się gorąco. Ziemia przekroczyła próg 1,5 stopnia Celsjusza co miesiąc przez ostatni cały rok
Wnioski naukowców dokładają cenną cegiełkę do ogółu wiedzy na temat powstawania kamieni szlachetnych. Bardzo cenne niebieskie kryształy okazują się mieć bardziej skomplikowane pochodzenie. Znajdując ich mikroskopijne próbki w korytach rzek, nawet możemy nie pomyśleć, że wykrystalizowały bardzo głęboko pod powierzchnią Ziemi, po czym przebyły długą drogę, by znaleźć się w rzecznym rumoszu.