きらめく青いサファイアは人気の宝石ですが、どのようにして、何から作られたのかは不明です。アイフェル産のサファイアの分析により、その起源についての新たな洞察が得られています。サファイアは数ミリメートルの大きさで、火山岩で発見されることが多いですが、洗い流された粒子としても発見されます。鉱物学的および同位体分析により、アイフェル サファイアは明らかに 2 つの異なる地質学的メカニズムに関連していることが示されています。これらのコランダム鉱物の一部は火成岩の溶融物に遡ることができますが、その他の鉱物は上昇する火山物質によって持ち去られ、再形成された変成岩に遡ります。したがって、この発見は、サファイアがさまざまな方法で形成できることを裏付けています。
鉱物コランダム (Al 2 O 3 ) の青みがかった色の変種は、通常、サファイアと呼ばれます。これらは、鉄、チタン、またはコバルトのイオンがこの鉱物の結晶格子に埋め込まれ、光の屈折が変化するときに発生します。誰もが欲しがる青い宝石は、通常、ケイ素の少ない火山岩で見つかりますが、これらの鉱物がどのように形成されたかについては、個々のケースで議論の余地があることがよくあります。これに関連して、サファイアは地殻深部の岩石から生じ、上昇するマグマによって偶然に地表に到達したと広く信じられています。 「一つの説明は、サファイアは地殻内でかつての粘土質の堆積物から非常に高圧かつ高温で形成され、上昇するマグマは結晶を地表へ上昇させるエレベーターを形成するだけだということです」とハイデルベルク大学の上級著者アクセル・シュミット氏は言う。 。しかし、少なくとも一部のサファイアは上部マントルまたは下部地殻のより深いマグマ溜まりから産出される可能性があるという仮定もあります。
アイフェル産のサファイア
より明確にするために、ハイデルベルク大学のセバスティアン・シュミット率いる研究者らは現在、アイフェル産の223個の小さなサファイアをより詳細に検査した。この火山地帯は大陸内の中央ヨーロッパ火山州の一部であり、フランスの中央山塊、ボヘミアのエーゲルグラーベン、西カルパティア山脈も含まれます。約 70 万年にわたり、地球のマントルからのマグマが上部の地殻に浸透してきました。抽出された溶融岩にはケイ酸塩は少ないですが、ナトリウムとカリウムが豊富に含まれており、サファイアも含まれることがよくあります。この火山州の他の地域とは異なり、アイフェル火山活動の最後の大規模な噴火は、地質学的基準からすると、それほど昔ではありません。それは、12,000 年ほど前のラーチャー湖の噴火とともに起こりました。これは、サファイアの周囲の岩に簡単にアクセスできることを意味します。
さらに、アイフェル川の堆積物からも小さなサファイアの粒子が見つかります。 「サファイアは、金と同様に、他の鉱物に比べて風化に非常に強いです。長い時間をかけて、穀物は岩から洗い流され、川に堆積します」とシュミット氏は説明します。 「密度が高いため、砂金採り皿を使用して軽い堆積物成分から分離できます。」研究のために、研究者らは岩石や堆積物から 223 個のサファイアのサンプルを収集し、ウランと鉛の崩壊系列を使用してそれらの年代を測定しました。宝石がどのように形成されたかについての情報を得るために、彼らはコランダムと周囲の岩石の組成を分析し、二次イオン質量分析計を使用して埋め込まれた酸素同位体の比率を調べました。軽い同位体 O-16 と重い同位体 O-18 の相対周波数の違いから、サファイアが形成された深さを明らかにすることができます。これは、地殻の岩石には、地球のマントルから溶け出すものよりも比例して多くの O-18 が含まれるためです。
同様に
分析の結果、アイフェルのサファイアの大部分は火山活動と同時に成長しただけであることがわかりました。シュミット氏らの報告によると、それらの年齢と組成によれば、それらは深さ約5～7キロメートルで加熱され部分的に溶けた地殻岩石によって汚染された地球のマントルの溶融物で形成されたという。ただし、サファイアの中には、異なる起源を示す異なる特徴を示すものもあります。したがって、これらの宝石の粒子は地下の溶融物の蓄積の接触領域で形成され、溶融物は周囲の岩石を通過してサファイアの形成を引き起こします。 「アイフェルでは、温度によって元の岩石が変化するマグマと変成の両方のプロセスが、サファイアの結晶化に役割を果たしました」とシュミット氏は言います。
出典: Sebastian Schmidt (ハイデルベルク大学) 他、鉱物学および岩石学への貢献、 doi: 10.1007/s00410-024-02136-x
