تشکیل گوهر (Gem Formation)

بیشتر جواهرات به طور طبیعی به عنوان مواد معدنی در داخل زمین تشکیل می شوند. بیشتر به صورت کریستال، جامداتی که اتم های آنها در الگوهای تکرار شونده بسیار مرتبی به نام سیستم های کریستالی مرتب شده اند، تشکیل می شوند. یادگیری در مورد تبلور مواد معدنی و فرآیندهای زمین شناسی درگیر در تشکیل گوهر، به گوهرشناسان کمک می کند تا برخی از خواصی را که در سنگ های قیمتی با آنها مواجه می شوند درک کنند. در این مقاله به موضوع اصلی و پایه ای در دنیای سنگ های قیمتی می پردازیم که همانا تشکیل گوهر است، و به این پرسش پاسخ می دهیم که سنگهای قیمتی چگونه ایجاد می شوند؟ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

کریستال های خود را بسازید" Make Your Own Crystals"

ساختن کریستال ها برای خودتان راه خوبی برای یادگیری نحوه رشد کریستال ها است. ساده ترین روش شامل کریستال کردن شکر برای تهیه آب نبات سنگی است. یک قابلمه آب بردارید و تا جایی که می توانید شکر را به آن اضافه کنید. وقتی می بینید که مواد در ته قابلمه نشست می شود و دیگر حل نمی شود، به نقطه اشباع رسیده است و آب تمام قندی را که می تواند جذب کرده است. این حالت فوق اشباع نامیده می شود. بعد، قابلمه را بگذارید تا بجوشد. در زمان جوش، سطح اشباع تغییر می کند. محلول دیگر فوق اشباع نیست. اکنون می توانید به میزان قابل توجهی شکر بیشتری اضافه کنید. بنابراین، شکر بیشتری اضافه کنید تا دوباره به سطح فوق اشباع برسید.

قابلمه را از روی اجاق گاز بردارید. با سرد شدن آب و رسیدن به دمای اتاق، مقدار شکری که می تواند در حالت تعلیق نگه دارد به سطح قبلی باز می گردد. شکر اضافی باید از محلول خارج شود. همانطور که این عمل انجام می شود، متبلور می شود. یک رشته یا چوب باریک در محلول شکر آویزان کنید تا کریستال ها روی آن رشد کنند. (یک وزنه در پایین نخ قرار دهید تا صاف بماند). اگرچه این فرآیند به اندازه کافی سریع نیست که بتوان بدون کمک آن را مشاهده کرد، اما هر چند دقیقه یک بار تغییراتی را در کریستال ها مشاهده خواهید کرد. زمانی که محلول به دمای اتاق برسد، کریستال های شکر روی رشته یا چوب را می پوشانند. آب دوباره فوق اشباع خواهد شد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تبلور مواد معدنی: مبانی "Mineral Crystallization: The Basics"

این تمرین ساده در ساختن کریستال ها، در واقع شما را با چهار مورد از پنج شرط لازم برای بلور شدن مواد معدنی آشنا می کند، که عبارتند از:

.عناصر"Ingredients"

.درجه حرارت"Temperature"

.فشار"Pressure"

.زمان"Time"

.فضا"Space"

در داخل زمین، مواد تشکیل دهنده کریستال ها پیچیده تر و متعددتر از محلول قند ما هستند. محلول ها ممکن است حاوی مواد معدنی مختلف باشند. در دمای کافی و بالا، یک محلول می تواند بسیاری از مواد معدنی را در حالت تعلیق نگه دارد. با کاهش دما، مقدار مواد جامدی را که می تواند در سوسپانسیون نگه دارد نیز کاهش می یابد. هنگامی که این اتفاق می افتد، کریستال ها تشکیل می شوند. در واقع، مواد معدنی مختلف در یک محلول در دماهای مختلف متبلور می شوند. برای مثال، کوراندوم" corundum" ممکن است ابتدا متبلور شود. همانطور که محلول به سرد شدن ادامه می دهد، ممکن است توپاز" topaz" و سپس کوارتز" quartz" تشکیل شود.

فشار هیچ تأثیری بر تشکیل آب نبات سنگی ندارد. با این حال، ترکیب مناسب فشار و دما برای کریستال شدن مواد معدنی لازم است. جواهراتی که در زیر زمین متبلور می شوند معمولاً به فشار و دمای بسیار بالایی نیاز دارند. زمان و مکان، الزامات نسبتاً ساده ای هستند. ترکیب مناسب مواد، حرارت و فشار باید به اندازه کافی دوام داشته باشد تا مواد معدنی متبلور شوند. آنها همچنین به فضایی برای رشد نیاز دارند. بدیهی است که نمی توانید یک کریستال به طول 3 سانتی متر را در حفره ای به طول 3 میلی متر رشد دهید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

محیط زیرزمینی"The Underground Environment"

بیایید نگاهی بیندازیم به شرایطی که در زیر زمین وجود دارد که تبلور و تشکیل گوهر را ممکن می کند.

ضخامت پوسته زمین از 3 مایل (حدود 4.8 کیلومتر) در زیر بستر دریا تا 25 مایل (حدود 40 کیلومتر) در زیر قاره ها متغیر است. در زیر پوسته، گوشته با ضخامت تقریبی 1860 مایل (حدود 2993 کیلومتر) قرار دارد. گوشته 83 درصد از حجم زمین را تشکیل می دهد و از سنگ مذابی به نام ماگما تشکیل شده است، که در موارد نادری که به سطح می رسد، آن را گدازه می نامیم. گوشته در نزدیکی مرکز زمین داغ ترین است و جریان های گرمایی آن را در حرکت ثابت نگه می دارند.

پوسته و گوشته در یک منطقه متلاطم با فشار و دمای بالا به هم می رسند. چندین صفحه پوسته را تشکیل می دهند و روی گوشته مایع شناور می شوند. همانطور که آنها به یکدیگر برخورد می کنند، برخی به پایین رانده می شوند، در حالی که برخی دیگر به کوه ها بلند می شوند. ماگما نیز در حرکت دائمی است. حرکت و فشار آن به طور مداوم بر روی کف پوسته اثر می گذارد و باعث سایش و شکستگی می شود، در نتیجه سنگ ها از پوسته جدا می شوند و به ماگمای مایع منتقل می شوند. بیشتر این مواد سنگی ذوب می شوند و شیمی ماگمای مجاور را تغییر می دهند. برخی از ذرات کوچکتر قرار است در جواهرات آینده گنجانده شوند.

سطح زیرین پوسته به شدت شکسته شده و دارای حفره های متعددی است. مایعات خارج شده از ماگما از طریق این شکستگی ها و حفره ها جریان می یابد. در اینجا ما شرایط مناسب برای رشد کریستال را پیدا می کنیم. مایعات غنی از مواد شیمیایی، مواد لازم را تأمین می کنند. حفره ها فضایی را برای رشد فراهم می کنند. دما و فشار اینجا بالاست. هنگامی که مایع از میان پوسته حرکت می کند، به اندازه کافی خنک می شود تا کریستالیزاسیون رخ دهد. تنها شرط باقی مانده زمان است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

چگونه وقفه در رشد کریستال بر تشکیل گوهر تأثیر می گذارد؟"How Interruptions to Crystal Growth Affect Gem Formation"

ممکن است فکر کنید که از نظر زمین شناسی، زمان برای تشکیل کریستال کافی است. با این حال، در این محیط پرآشوب، معابر مدام باز می شوند و فرو می ریزند. اغلب، کریستال ها شروع به تشکیل می کنند، سپس مسیر تغذیه مایع غنی از مواد معدنی به حفره بسته می شود. در این مرحله، تمام رشد متوقف می شود. در صورت بازگشایی مجدد، رشد از سر گرفته می شود. در بیشتر موارد، این الگوی رشد خاموش و روشن، در یک کریستال غیرقابل تشخیص است. با این حال، در برخی موارد اثرات قابل توجهی دارد.

.منطقه بندی رنگ"Color Zoning"

گاهی اوقات، لایه های متوالی رشد، ترکیبات شیمیایی کمی متفاوت خواهند داشت. هنگامی که این اتفاق می افتد، ممکن است منطقه بندی رنگ را در کریستال مشاهده کنید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.دوقلو"Twinning"

گاهی اوقات، لایه های جدید جهت گیری متفاوتی خواهند داشت. این باعث دوقلو شدن می شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.جداسازی"Parting"

در برخی از کریستال های دوقلو، لایه های جدید به طور کامل به یکدیگر متصل نمی شوند. برای مثال وقتی جدا شدن را روی یک یاقوت ستاره ای" star ruby" می بینید، لایه ها به هم نمی چسبند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.نمونه های کریستال متشکل از مواد معدنی مختلف"Crystal Specimens Composed of Different Minerals"

حتی اگر یک گذرگاه بسته دوباره باز شود و مایع دوباره وارد یک حفره شود، یک ماده معدنی کاملاً متفاوت ممکن است بر روی ماده موجود متبلور شود. در واقع، دما، فشار و شیمی محلول سیال، اغلب در طول زمان متفاوت است. شرایط مختلف باعث تولید کریستال های معدنی مختلف در یک حفره می شود. هنگام باز کردن یک کانسار، معمولاً مواد معدنی مختلفی را می بینید که لایه های قبلی را می پوشانند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.آخال ها یا اینکلوژن ها"Inclusions"

چنین تغییراتی در شرایط درون یک حفره، یکی از دلایل گنجاندن سنگ های قیمتی است. یک کریستال جدید ممکن است روی یک بلور قدیمی و بزرگتر شروع به رشد کند و فقط روند رشد آن متوقف شود. اگر شرایطی که به کریستال اصلی اجازه رشد می دهد از سر گرفته شود، کریستال قدیمی نسبت به کریستال جدید رشد خواهد کرد. گاهی اوقات، دو ماده معدنی مختلف به طور همزمان متبلور می شوند. اگر یکی بلند شود و سریعتر شروع به رشد کند، دیگری را فرا خواهد گرفت. اینگونه است که کریستال های پیریت در داخل زمرد قرار می گیرند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در شرایط دیگر، ناخالصی های شیمیایی می توانند در داخل یک کریستال وجود داشته باشند. اگر دما و یا فشار تغییر کند، ناخالصی ها می توانند در درون کریستال میزبان متبلور شوند. (در واقع، کریستال میزبان به عنوان یک حفره نگهدارنده برای موادی عمل می کند که فقط به شرایط مناسب برای کریستال شدن نیاز دارند). به این ترتیب روتایل در داخل کوارتز و کوراندوم تشکیل می شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.فانتوم ها"Phantoms"

در برخی شرایط نادر، کریستال های فانتوم ممکن است رخ دهد. این زمانی اتفاق می افتد که یک لایه جدید از کریستال ها روی یک کریستال شفاف رشد می کند. به عنوان مثال، یک لایه ریز از فلدسپات ممکن است یک کریستال کوارتز را بپوشاند. متعاقباً شرایط دوباره تغییر می کند و رشد کریستال شفاف اصلی از سر گرفته می شود. این بار لایه جدیدی از کوارتز، فلدسپات را می پوشاند. سنگ جواهر به دست آمده طرح کلی آن لایه کریستالی ثانویه ظریف را به صورت یک شکل نامشخص، مانند یک شبح تقریباً شفاف نشان می دهد، از این رو این نام را به خود اختصاص داده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.بهبود شکستگی"Healing Fractures"

در طول تغییرات خشن و چشمگیر در پوسته، بسیاری از کریستال ها شکسته می شوند. با این حال، اگر شرایط برای رشد فراهم باشد، مواد می توانند به داخل شکستگی ها نفوذ کرده و متبلور شوند. در واقع، این شکستگی را با رشد دوباره کریستال به هم بهبود می بخشد. با این حال، این شکستگی ها هرگز به طور کامل بهبود نمی یابند. حفره های ظریف پر از گاز در شکاف قبلی باقی می مانند. ما این نوع انکلوزیون"inclusion" را شکستگی در حال بهبودی می نامیم. حفره های ریز باقی مانده ممکن است شبیه اثر انگشت باشد، بنابراین گوهرشناسان به این اجزاء به عنوان "اثر انگشت" یا " fingerprints" نیز می گویند.

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

.کشش"Strain"

فشارهای فوق العاده در محیط زیرزمینی تشکیل جواهر، بسیاری از بلورها را فراتر از اندازه طبیعی آنها فشرده می کند. این فشار همچنین می تواند سنگ را مستعد شکستگی کند. تورمالین، گارنت و حتی الماس ممکن است این سطح از فشار را داشته باشند. نیروهای داخل سنگ به معنای واقعی کلمه باعث انفجار آن می شود.

 

فرآیندهای زمین شناسی و تشکیل گوهر"Geological Processes and Gem Formation"

گوهرشناسان اکنون تبلور مواد معدنی را به خوبی درک می کنند. پیشرفت در زمین شناسی و همچنین ساخت جواهرات مصنوعی، برخی از این اسرار طبیعت را آشکار کرده است. (ایجاد جواهرات در آزمایشگاه ها مستلزم تقلید از شرایطی است که در زیر زمین وجود دارد و تنها زمان مورد نیاز را بسیار کاهش می دهد).

 

به طور سنتی، به ما آموزش داده شد که سه نوع فرآیند تشکیل سنگ وجود دارد:

.سنگ های آذرین با گرما در اعماق زمین ایجاد می شوند.

.سنگ‌های دگرگونی زمانی تشکیل می‌شوند که شرایط گرما و فشار، کانی‌های موجود را به چیزی جدید تبدیل می‌کنند.

.سنگ های رسوبی از رسوبات تشکیل می شوند.

 

امروزه، زمین شناسان ترجیح می دهند تشکیل سنگ را شامل چهار فرآیند توصیف کنند:

.سنگ مذاب و سیالات مرتبط"Molten rock and associated fluids"

.تغییرات محیطی"Environmental changes"

.آب های سطحی"Surface water"

.تشکیل گوهر در گوشته زمین"Gem formation in the Earth’s mantle"

ما بررسی خواهیم کرد که چگونه هر یک از این فرآیندها بر شکل گیری جواهر تأثیر می گذارد. با توجه به دانش ما، تشکیل مواد معدنی و گوهرها هم سخت است و هم ساده. مواد معدنی و جواهرات به طور مداوم در "چرخه سنگ" یا "Rock Cycle"، که در نمودار زیر نشان داده شده است، نابود و بازسازی می شوند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

سنگ مذاب و سیالات مرتبط"Molten Rock and Associated Fluids"

از نظر فنی، گوهرها به ندرت در خود ماگمای زمین تشکیل می شوند. بلکه از سیالاتی که از آن خارج می شوند، مانند سنگ های قیمتی از رسوبات هیدروترمال و پگماتیت ها تشکیل می شوند. اول، ما دو استثناء در این فرآیند را پوشش خواهیم داد: ماگما و تبلور گاز.

 

تبلور ماگما"Magma Crystallization"

ماگما حاوی عناصر مختلفی است. با سرد شدن، عناصر ترکیب می شوند و مواد معدنی را تشکیل می دهند. هر بار که یک ماده معدنی تشکیل می شود، مواد موجود تغییر می کند (از آنجایی که برخی از مواد به کریستال کشیده می شوند). همانطور که ماگما مراحل مختلف تغییر دما، فشار و شیمی را طی می کند، کانی های مختلفی تشکیل می شوند.

 

سنگدانه"Aggregates"

با این حال، تا زمانی که شرایط مناسب نباشد، کریستال ها تشکیل نمی شوند. در عوض، ماگما به سادگی به یک توده جامد از بلورهای کوچک و به هم پیوسته سرد می شود، چیزی که گوهرشناسان آن را سنگدانه می نامند.

 

فنوکریست ها"Phenocrysts"

در برخی موارد، یک ماده معدنی به خوبی متبلور می شود. سپس، قبل از اینکه بلورهای بیشتری تشکیل شوند، ماگما در پوسته شکاف پیدا می کند و به سمت سطح می رود. در اینجا، فشار و دما بسیار پایین است که اجازه کریستال شدن را نمی دهد. در عوض، بقیه ماگما به شکل سنگ‌های ریزدانه سرد می‌شود و کریستال‌های اصلی در سراسر فضای داخلی پخش می‌شوند. به اینها فنوکریست می گویند. کوراندوم، سنگ ماه، گارنت و زیرکون اغلب به عنوان فنوکریست یافت می شوند. مناطق Chanthaburi و Trat در تایلند دارای ذخایر بزرگی از یاقوت سرخ و یاقوت کبود هستند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تبلور الماس"Diamond Crystallization"

الماس در دمای بالاتر از سایر مواد معدنی متبلور می شود. اکنون دانشمندان بر این باورند که بیشتر الماس ها ممکن است در ماگما، نزدیک پوسته زمین، جایی که سردترین است، تشکیل شوند. اگر درست باشد، این بدان معناست که شرایط برای تبلور الماس رایج ترین شرایط زیرزمینی است. الماس ها ممکن است در واقع فراوان ترین کریستال های روی زمین باشند، ولی دسترسی به آنها ساده ترین راه نیست.

 

تبلور گاز"Gas Crystallization"

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چرا برخی از کریستال ها دو برابر می شوند، در حالی که اکثر آنها در پایه شکسته می شوند؟ بیشتر کریستال ها روی پایه جامدی از مواد معدنی دیگر رشد می کنند. با این حال، تعداد کمی در داخل حباب های گاز رشد می کنند! این جواهرات پس از رسیدن ماگما به سطح تشکیل می شوند. در طول یک فوران آتشفشانی، ماگمای در حال افزایش، تحت فشار و افت سریعی قرار می گیرد. این باعث ایجاد حباب های گاز می شود، درست مانند برداشتن چوب پنبه از یک بطری نوشابه گازدار. گاهی اوقات، این حباب ها حاوی غلظت بالایی از عناصر خاص هستند. اگر ترکیب مناسب دما و فشار برای مدت زمان کافی و طولانی وجود داشته باشد، کریستال هایی با اندازه دو برابر تشکیل می شوند.

برخی از بهترین نمونه های شناخته شده کریستالیزاسیون گاز، الماس های هرکیمر"Herkimer diamonds" نامیده می شوند. این کریستال‌های کوارتز، نیمه اول نام مستعار خود را از منبع خود، هرکیمر نیویورک"Herkimer, NY" گرفته‌اند. برای برخی از علاقه مندان به جواهر، شفافیت و شکل شفاف آب این جواهرات، ظاهر الماس را تداعی می کند و از این رو نیمه دوم نام مستعار آنها است. (البته جواهرات کوارتز الماس نیستند). گارنت، توپاز و اسپینل نیز ممکن است از طریق کریستالیزاسیون گاز تشکیل شوند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ذخایر هیدروترمال"Hydrothermal Deposits"

همانطور که از نام آن پیداست، تبلور هیدروترمال شامل آب و گرما است. همانطور که آب در زمین نفوذ می کند، مواد معدنی را حل می کند. (همانطور که با شکر موجود در آب نبات سنگی شما این کار را کرد). در اعماق زمین، با ماگما برخورد می کند. سپس مایعات ویژه ای از ماگما خارج می شوند که حاوی آب، دی اکسید کربن و مواد فرار (موادی که گاز می دهند) هستند. این سیالات هیدروترمال از طریق شکستگی در پوسته حرکت می کنند. در طول مسیر، آنها ممکن است مواد معدنی را حل کنند یا با سایر آب های زیرزمینی ترکیب شوند. این مایعات غنی از مواد معدنی در "رگها" یا "veins" شروع به خنک شدن می کنند. با ترکیب مناسب دما، فشار، زمان و مکان، کریستال ها تشکیل می شوند. ذخایر هیدروترمال خاص هستند، زیرا می توانند ترکیباتی از عناصری داشته باشند که در جاهای دیگر یافت نمی شوند. یکی از مهم ترین ذخایر هیدروترمال سنگ های قیمتی، میدان زمرد موزو"Muzo emerald" در کلمبیا است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

پگماتیت ها"Pegmatites"

ماگما در قسمت بالایی گوشته، گاهی اوقات با مواد فرار متمرکز می شود. این ماگمای غنی از مواد فرار، گاهی اوقات به زور وارد حفره ای می شود که در آن سرد می شود و به پگماتیت تبدیل می شود. پگماتیت ها با رگه های گرمابی متفاوت هستند، زیرا ماگما به جای آب به عنوان عامل اولیه عمل می کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تغییرات محیطی"Environmental Changes"

تنش های بزرگ در داخل زمین وجود دارد. تحت شرایط مناسب، دما و فشار می تواند به حدی افزایش یابد که مواد معدنی موجود نتوانند پایدار بمانند. این می تواند باعث شود که مواد معدنی بدون ذوب به گونه های مختلف تبدیل شوند. این به عنوان دگرگونی شناخته می شود.

دو نوع دگرگونی وجود دارد: تماسی و منطقه ای "There are two types of metamorphism: contact and regional."

 

دگرگونی تماسی"Contact Metamorphism"

دگرگونی تماسی زمانی اتفاق می‌افتد که ماگما وارد یک سازند سنگی می‌شود. در زیر گرمای شدید، سنگ های موجود شروع به ذوب شدن می کنند و در نهایت به عنوان گونه های جدید، تبلور مجدد می یابند. اینها در دماهای بالاتر پایدار هستند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

دگرگونی منطقه ای"Regional Metamorphism"

دگرگونی منطقه ای در مقیاس بسیار گسترده تری از دگرگونی تماسی رخ می دهد. این بر تنوع بسیار بیشتری از مواد معدنی تأثیر می گذارد. قطعات بزرگی به نام "صفحات قاره ای" یا "continental plates" ، سطح زمین را تشکیل می دهند. آنها روی گوشته شناورند و در مقیاس زمانی زمین شناسی حرکت می کنند. با این حال، همه آنها در یک جهت حرکت نمی کنند. حتی برخی از آنها برای یک فضا رقابت می کنند. در جایی که این سازه‌های عظیم به هم چسبیده‌اند، یکی به زیر فشار داده می‌شود و دیگری به سمت بالا رانده می‌شود. این روش اصلی سیاره ما برای ساختن کوه است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نیروهای فشرده سازی عظیمی در جایی که این توده های زمین با هم جمع می شوند وجود دارد. این باعث ایجاد ناحیه ای از گرما و فشار شدید می شود. با نزدیک شدن دما به نقطه ذوب سنگ، مواد معدنی منطقه ناپایدار می شوند. با گذشت زمان (احتمالاً میلیون ها سال)، آنها به گونه های جدیدی تغییر می کنند. شرق آفریقا یک نمونه عالی از یک منطقه دگرگونی منطقه ای است. برخی از مواد معدنی موجود در آنجا در هیچ جای دیگری وجود ندارند، مانند تانزانیت و تساوریت "tanzanite and commercial-quality tsavorite" با کیفیت تجاری.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

چگونه گونه های معدنی تغییر می کنند"How Mineral Species Change"

برای درک برخی از تغییراتی که در کانی ها در طول دگرگونی رخ می دهد، به خاطر داشته باشید که چه چیزی یک گونه معدنی را تعریف می کند: هم فرمول شیمیایی و هم ساختار کریستالی آن. گاهی اوقات در حین دگرگونی، در یک کانی، یکی از این ویژگی ها تغییر می کند، اما دیگری تغییر نمی کند. این عامل باعث تغییر در گونه ها می شود. چنین تغییراتی باعث ایجاد گونه هایی می شود که به عنوان چند شکل و شبه شکل شناخته می شوند.

 

چند شکلی"Polymorphs"

کانی هایی که دارای ترکیب شیمیایی مشابهی هستند، اما ساختارهای کریستالی متفاوتی دارند، چند شکل نامیده می شوند. جفت‌های چندشکلی کانی‌ها را گاهی دو شکل " dimorphs or dimorphous" می‌نامند. به عنوان مثال، آندالوزیت، کیانیت و سیلیمانیت "andalusite, kyanite, and sillimanite" همگی دارای ترکیب شیمیایی یکسانی هستند، Al2SiO5. در طول دگرگونی، زمانی که ترکیبات شیمیایی آنها به ساختارهای کریستالی جدید تبدیل می شوند، به طور منظم و به یکدیگر، چند شکلی می شوند. بنابراین، آنها به گونه های مختلف، اما چند شکلی تبدیل می شوند.

 

شبه شکل ها"Pseudomorphs"

کانی هایی که بدون تغییر شکل کریستالی خارجی، ترکیب شیمی خود را تغییر می دهند، شبه مورف"pseudomorphs" نامیده می شوند. در طول دگرگونی، برخی از کانی‌ها ممکن است تغییر شیمی داشته باشند، اما در عادت‌های کریستالی مرسوم خود متبلور شوند و هیچ ویژگی غیرطبیعی از خود نشان ندهند. با این حال، گاهی اوقات یک کریستال بدون تبلور مجدد، شیمی را تغییر می دهد. این کانی‌های منحصر به ‌فرد " شبه مورف " نامیده می‌شوند. شبه شکل، جایگزینی اتم به اتم یک کانی با کانی دیگر بدون تغییر شکل بیرونی کانی اصلی است.

 

چشم ببر"Tiger’s eye" نمونه بارز شبه شکل"pseudomorph" است. در این جواهرات، کوارتز جایگزین کروسیدولیت"crocidolite" اصلی (نوعی آزبست) شده است، اما ساختار فیبری کروسیدولیت"fibrous structure of crocidolite" را حفظ می کنند.

هنگامی که یک کانی به صورت شبه مورف تشکیل می شود، به عنوان کانی جدید "پس از" یا "after" کانی اصلی توصیف می شود. بنابراین، ممکن است با "پیریت پس از مارکازیت(pyrite after marcasite)"، "گچ پس از مارکازیت(gypsum after marcasite)"، "مالاکیت پس از آزوریت(malachite after azurite)" و غیره مواجه شویم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

آب های سطحی"Surface Water"

باران نقش مهمی در بازیافت مواد معدنی دارد. فرسایش سنگ ها را می شکند و آنها را به مکان های جدید منتقل می کند. هنگامی که آب باران روی زمین است، در شکل گیری جواهر جدید نقش اساسی دارد.

 

تشکیل فسیل"Fossil Formation"

هنگامی که آب از زمین عبور می کند، مواد شیمیایی را جذب می کند که آن را به اسید ضعیف تبدیل می کند. اگر حرارت داده شود یا با مواد شیمیایی مناسب مخلوط شود، می تواند به شدت خورنده شود. این به آب توانایی حل کردن مواد معدنی بیشتری را می دهد. همانطور که آب در زمین نفوذ می کند، بسیاری از مواد تشکیل دهنده را نیز می گیرد. گاهی اوقات، آنقدر اشباع می شود که نمی تواند بیشتر حمل شود، بنابراین مازاد آن را در شکاف ها و منافذ سنگ های موجود باقی می گذارد. اینگونه است که فسیل ها و چوب های سنگ شده ایجاد می شوند.

در شرایط دیگر، آب با ترکیبی از مواد معدنی مواجه می شود که یک واکنش شیمیایی ایجاد می کند. سپس کانی های محلول به عنوان کانی های جدید در درزها و حفره ها رسوب می کنند. این گونه است که عقیق، فیروزه، آزوریت و مالاکیت"opal, turquoise, azurite, and malachite" ایجاد می شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تشکیل اوپال"Opal Formation"

در طول دوره کرتاسه، بیشتر مناطق مرکزی استرالیا توسط یک دریای داخلی پوشیده شده بود. هنگامی که خشک شد، منطقه را با ماسه های غنی از سیلیس لایه ای ترک کرد. میلیون ها سال است که باران سیلیس را حل می کند. در طول تابستان های گرم و خشک، آب زیرزمینی به حدی تبخیر می شود که آب باقی مانده نمی تواند سیلیس را در حالت معلق نگه دارد. اضافی در درزها و حفره ها نه چندان دور، زیر سطح رسوب می کند. این رسوبات سیلیس، اوپال هستند.

 

مواد معدنی موجود در آب می توانند رنگ های جواهری ایجاد کنند"Waterborne Minerals Can Create Gem Colors"

برخی از سنگ های قیمتی، رنگ خود را عمدتاً از مواد معدنی ضروری برای ترکیب شیمیایی خود می گیرند. به عنوان مثال، فیروزه، آزوریت و مالاکیت"turquoise, azurite, and malachite" ، همگی رنگ خود را از مسی که توسط آب آورده می شود دریافت می کنند. آب غنی از مس باید از سنگ آهک عبور کند تا آزوریت یا مالاکیت ایجاد شود. فیروزه همچنین نیاز دارد که آب در طول مسیر مقداری فسفر بگیرد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جواهراتی که در گوشته زمین تشکیل شده اند"Gems Formed in the Earth’s Mantle"

دانش ما از گوشته زمین هنوز نسبتاً محدود است. با این حال، شواهد نشان می دهد که برخی از جواهرات در واقع در گوشته شکل می گیرند. برای انجام این کار، آنها باید در دمای بسیار بالا متبلور شوند. برجسته‌ترین نمونه‌های جواهری که در گوشته زمین شکل گرفته‌اند، الماس و پریدوت"diamond and peridot" هستند. (به اندازه کافی عجیب است، زیرا هر دوی این جواهرات می توانند در خارج از زمین نیز وجود داشته باشند. هر دو در شهاب سنگ ها یافت شده اند).

 

تشکیل گوهر پریدوت"Peridot Gem Formation"

از مطالعه نهشته‌های پریدوت در آریزونا، زمین‌شناسان اکنون بر این باورند که برخی از پریدوت‌ها بر روی سنگ‌های شناور در گوشته، تقریباً 20 تا 55 مایلی (تقریباً 32 تا 89 کیلومتری) زیر سطح ایجاد شده‌اند. یک فوران انفجاری آنها را به سطح زمین نزدیک کرد. متعاقباً، هوازدگی و فرسایش در نهایت آنها را به اندازه کافی به سطح زمین نزدیک کرد تا مردم بتوانند آنها را پیدا کنند.

 

تشکیل جواهر الماس"Diamond Gem Formation"

اکنون تشکیل الماس بهتر درک می شود. همانطور که قبلاً ذکر شد، اکثر الماس ها در واقع در ماگمای زیر پوسته متبلور می شوند. با این حال، سازندهای ماگمایی که الماس ها در آنها یافت می شوند، ترکیب شیمیایی متفاوتی دارند. آنها ممکن است از اعماق بیشتر، 110 تا 150 مایل (تقریباً 177 تا 241 کیلومتر) زیر سطح بیایند. در این عمق، دما بالاتر است و ماگما بسیار سیال است. این ماگمای داغ و سیال می‌تواند سریع‌تر و شدیدتر از سایر فوران‌های آتشفشانی از میان پوسته عبور کند. در طی این فرآیند، سنگ های گوشته پایینی را می شکند و حل می کند و سپس آنها را به سطح می برد. اگر ماگما کندتر بالا می رفت، الماس احتمالاً زنده نمی ماند. تغییر دما و فشار باعث تبخیر یا تبلور مجدد آنها به عنوان گرافیت می شود. سرعت افزایش ماگما ممکن است آنقدر سریع باشد که الماس ها زمانی برای تبدیل شدن نداشته باشند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

چگونه ساختمان و فرسایش کوهستان، جواهرات را به سطح می آورد؟ "How Mountain Building and Erosion Bring Gems to the Surface"

همانطور که قبلاً گفتیم، چند نوع جواهرات در طول فوران های آتشفشانی به سطح می آیند. با این حال، در مورد بسیاری دیگر که در زیر زمین متبلور می شوند، چطور؟ بیشتر این گوهرها از طریق کوه سازی و فرسایش به سطح زمین می رسند. در طول دوره های زمانی وسیع، حرکت صفحات قاره ای باعث بالا آمدن کوه ها می شود. سپس، سال‌ها هوازدگی کوه را پایین می‌آورد و رسوبات جواهر را نزدیک سطح می‌گذارد. البته این روند میلیون ها سال طول می کشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

حال که با تشکیل روش های مختلف گوهرها آشنا شدید، آگاهی شما از ایجاد سنگ های قیمتی سرآغازی خواهد بود در مسیر شناخت تک به تک آنها، و اینکه هر کدام در کدام دسته از نظر پیدایش قرار می گیرند و چرا این متفاوت بودن در نحوه شکل گیری آنها بر روی ارزش هر کدام و مقاومتشان تأثیر می گذارد.