Драгоценные камни могут образовываться в Земле буквально за минуты — ученые

Некоторые драгоценные камни могут вырасти в недрах Земли всего за несколько минут, выяснили ученые в исследовании, опубликованном 5 октября в журнале Nature Communications.

Самые большие кристаллические минералы, такие как аквамарин, изумруд, гранат, циркон и топаз, встречаются в основном в пегматитах, которые образуются, когда поднимающаяся магма остывает внутри земли. Ученые из Университета Райса провели исследование, чтобы узнать каким образом такие большие кристаллы образуются в пегматитах.

В магматических минералах размер кристаллов зависит от времени их охлаждения. Магма, которая остывает быстро, содержит, в основном микроскопические кристаллы. И наоборот, если магма будет остывать в течение десятков тысяч лет, она может содержать кристаллы уже намного большего размера.

Однако, по данным ученых, пегматиты остывают относительно быстро, иногда всего за несколько лет, и все же они содержат одни из самых больших кристаллов на земле.

Чтобы разрешить данную задачу, ученые в течение трех лет собирали образцы кристаллов из пегматитового рудника в Южной Калифорнии и провели сотни лабораторных измерений, чтобы точно отобразить химический состав образцов и создать математическую модель, с помощью которой можно было бы определить параметры роста кристаллов.

«Мы исследовали кристаллы шириной в полдюйма и длиной более дюйма, - сказал аспирант Университета Райса Патрик Фелпс. — Мы показали, что они растут в течение нескольких часов, и нет никаких оснований предполагать, что физика будет иной в более крупных кристаллах, длина которых составляет метр или более. Судя по тому, что мы обнаружили, такие крупные кристаллы могут вырасти за считанные дни».

Пегматиты образуются там, где земная кора погружается и перерабатывается в расплавленной мантии планеты. Любая вода, попавшая в кору, становится частью расплава, и по мере того, как расплав поднимается и охлаждается, он дает начало многим видам минералов. Каждый из них образуется и выпадает в осадок из расплава при определенной температуре и давлении. Но вода остается, составляя все более высокий процент в расплаве.

«Оставшиеся элементы в этой водной смеси теперь могут перемещаться намного быстрее Скорость химической диффузии в жидкостях намного выше, и жидкости имеют тенденцию течь быстрее. Поэтому, когда кристалл начинает формироваться, элементы могут добраться до него быстрее, что означает, что он может расти быстрее» — сказал Фелпс.

Быстрый рост кристаллов оказался гораздо выше, чем предполагали учные. «Пегматиты довольно недолговечны, поэтому мы знали, что они должны расти относительно быстро, — отметил Фелпс. — Но мы показали, что это было на несколько порядков быстрее, чем кто-либо предсказывал».