De ani de zile, safirele au fost descoperite în depozite vulcanice precum Eifel vulcanic, unde magma din mantaua terestră pătrunde în crustă pe o perioadă lungă de timp, producând topituri bogate în sodiu și potasiu. Altele se găsesc în albia râurilor, cristalele robuste fiind curățate de rocile lor sursă, scrie sciencealert.com.
În timp ce vulcanismul pare să joace un anumit rol, proveniența exactă a acestor safire din adâncul cuptoarelor planetei noastre a fost un mister, geologii neputând determina cu certitudine dacă acestea se formează exclusiv în manta sau dacă sunt fierte din alte minerale în timpul ascensiunii magmei. Noile cercetări au găsit dovezi că pietrele prețioase azurii pot fi forjate în focul și furia tulburărilor vulcanice, deoarece procesele extreme încălzesc și comprimă oxidul de aluminiu din crustă într-o formă cristalină numită corindon; principalul mineral care formează safirele. „O explicație este că safirul din scoarța terestră provine din sedimente argiloase anterioare, la temperaturi și presiuni foarte ridicate, iar magmele ascendente formează pur și simplu liftul către suprafață pentru cristale”, explică geologul și petrologul Axel Schmitt de la Universitatea Curtin din Australia.
Cercetătorii au vrut să afle dacă așa stau lucrurile, dacă safirele s-au format în mantaua superioară sau în scoarța inferioară și au fost ridicate și purtate în sus de magma care își croiește drum de jos spre suprafață.Pentru a face acest lucru, ei au trebuit să studieze safirele în sine. Ei au colectat 223 de safire microscopice din Eifel și le-au supus spectrometriei de masă cu ioni secundari.Aceștia au analizat două caracteristici diferite: incluziunile de rutil și zircon prinse în safire la formarea lor și raportul izotopilor de oxigen din oxidul de aluminiu.
Safirele sunt alcătuite predominant din oxid de aluminiu sub formă de corindon, dar alte elemente pot fi amestecate. De exemplu, nuanța de albastru intens pentru care sunt cunoscute safirele provine din titan și fier care colorează corindonul.Fierul singur produce safire galbene și ne poate oferi și pietre verzi. Cromul transformă corindonul în roz sau roșu, și astfel obținem rubinele. Minerale întregi, cum ar fi rutilul și zirconul, pot rămâne prinse în safire pe măsură ce se formează Mai mult, alte minerale întregi – cum ar fi rutilul (dioxid de titan) și zirconul – pot rămâne prinse în safire pe măsură ce se formează. Oamenii de știință pot folosi apoi aceste minerale pentru a determina când a înflorit cristalul. Acest lucru se datorează faptului că, pe măsură ce rutilul și zirconul se formează, acestea încorporează uraniu, care apoi suferă o dezintegrare radioactivă cu o rată cunoscută. Oamenii de știință pot studia raportul dintre uraniu și plumb din interiorul rocilor pentru a determina de cât timp se descompune uraniul. În plus față de uraniu, cercetătorii au studiat raportul izotopilor de oxigen din safire. Un izotop este o formă a unui atom cu un număr diferit de neutroni și au existat doi izotopi relevanți pentru studiu. Oxigenul 16, cu 8 protoni și 8 neutroni, este izotopul mai ușor și cea mai abundentă formă de oxigen de pe Pământ. Oxigenul 18, mai greu, are 8 protoni și 10 neutroni și este mai abundent în mineralele din crusta profundă decât în mineralele din manta. Studiind raporturile acestor izotopi, cercetătorii au putut determina că safirele din Eifel aveau raporturi de oxigen care puteau fi atribuite atât mantalei, cât și crustei. În același timp, datarea cu plumb uraniu a arătat că acestea s-au format în același timp cu vulcanismul care le-a adus la suprafață. Luate împreună, toate acestea sugerează că safirele s-au format în crusta superioară, la cel mult 7 kilometri sub suprafață. O parte din această formare a fost cauzată de topirea rocii de către magma mantalei pe măsură ce se deplasa, transferând raportul izotopilor mantalei în corindon. Alte safire s-au format pe măsură ce topitura a pătruns în roca din jurul său, declanșând formarea safirului prin intermediul căldurii, rezultând pietre prețioase cu rapoarte izotopice mai tipice unei origini crustale. „În Eifel, atât procesele magmatice, cât și cele metamorfice, în care temperatura a modificat roca inițială, au jucat un rol în cristalizarea safirului”, explică geoscientistul Sebastian Schmidt de la Universitatea Heidelberg din Germania. Cercetarea a fost publicată în Contributions to Mineralogy and Petrology.