Blistavo plavi safiri, koji tako upućuju na prodornu hladnoću, imaju izuzetno vruće poreklo duboko ispod površine.
Godinama su safiri nalazili u vulkanskim naslagama kao što je vulkanski Ajfel, gde magma iz Zemljinog omotača izvire u koru tokom dugog vremenskog perioda, proizvodeći topljenje koje je bogato natrijumom i kalijumom. Ipak, drugi se nalaze u koritima reka, a robusni kristali su očišćeni od izvornih stena.
Dok se čini da vulkanizam igra neku vrstu uloge, tačno poreklo ovih safira duboko u pećnicama naše planete bilo je nešto kao misterija, jer geolozi nisu mogli sa sigurnošću da utvrde da li se formiraju samo u samom plaštu ili su pečeni od drugih minerala na usponu magme.
Novo istraživanje je pronašlo dokaze da se azurni dragulji mogu iskovati u vatri i besu vulkanskih prevrata dok ekstremni procesi zagrevaju i sabijaju aluminijum oksid unutar kore u kristalni oblik koji se zove korund; glavni mineral koji čini safire .
„Jedno od objašnjenja je da safir u Zemljinoj kori potiče iz prethodno glinovitih sedimenata na veoma visokim temperaturama i pritisku, a magme koje se uzdižu jednostavno formiraju lift do površine za kristale“, objašnjava geolog i petrolog Aksel Šmit sa Univerziteta Kertin u Australiji.
Istraživači su želeli da znaju da li je to bio slučaj, da su se safiri formirali u gornjem omotaču ili u donjoj kori i da su pokupljeni i nošeni nagore tako što je magma gurala svoj put ka površini odozdo. Da bi to uradili, morali su sami da proučavaju safire.
Sakupili su 223 mikroskopska safira iz Ajfela i podvrgli ih sekundarnoj jonskoj masenoj spektrometriji. Oni su posmatrali dve različite karakteristike: inkluzije rutila i cirkona zarobljene u safirima dok su se formirali, i odnos izotopa kiseonika u aluminijum oksidu.
Sada se safiri pretežno sastoje od aluminijum oksida u obliku korunda, ali se i drugi elementi mogu mešati.
Duboka plava nijansa po kojoj su safiri poznati potiču od titanijuma i gvožđa koji boje korund, na primer. Gvožđe samo po sebi pravi žute safire, a može nam dati i zeleno kamenje. Hrom pretvara korund u ružičasto ili crveno, i tako dobijamo rubine.
Štaviše, čitavi drugi minerali – kao što su rutil (titanijum dioksid) i cirkon – mogu biti zarobljeni u safirima dok se formiraju.
Naučnici zatim mogu da koriste ove minerale da odrede kada je kristal procvetao. To je zato što, kako se ovi rutil i cirkon formiraju, oni uključuju uranijum, koji se zatim podvrgava radioaktivnom raspadu poznatom brzinom. Naučnici mogu proučavati odnos uranijuma i olova unutar stena kako bi utvrdili koliko dugo taj uranijum propada.
Pored uranijuma, istraživači su proučavali odnos izotopa kiseonika u safirima. Izotop je oblik atoma sa različitim brojem neutrona, a postojala su dva izotopa relevantna za studiju. Kiseonik 16, sa 8 protona i 8 neutrona, je lakši izotop i najzastupljeniji oblik kiseonika na Zemlji. Teži kiseonik-18 ima 8 protona i 10 neutrona i obilniji je mineralima iz duboke kore nego mineralima iz plašta.
Proučavanjem odnosa ovih izotopa, istraživači su uspeli da utvrde da Ajfelovi safiri imaju odnos kiseonika koji se može pratiti i do plašta i do kore.
U međuvremenu, datiranje uranijuma i olova pokazalo je da su se formirali istovremeno sa vulkanizmom koji ih je izbacio na površinu.
Uzeto zajedno, ovo sugeriše da su se safiri formirali u gornjoj kori, ne više od 7 kilometara (4,3 milje) ispod površine. Deo ove formacije nastao je od magme plašta koja je topila stenu dok se kretala, prenoseći odnose izotopa plašta na korund. Drugi safiri koji su nastali kada su otopljeni prožimali stenu oko nje, izazivajući stvaranje safira putem toplote, što je rezultiralo draguljima sa odnosom izotopa tipičnijim za poreklo iz kore.
„U Ajfelu su i magmatski i metamorfni procesi, u kojima je temperatura promenila prvobitnu stenu, odigrali ulogu u kristalizaciji safira“, objašnjava geonaučnik Sebastijan Šmit sa Univerziteta Hajdelberg u Nemačkoj.
Istraživanje je objavljeno u Prilozima mineralogiji i petrologiji.
