地质学家破解距今1.34亿年的紫水晶形成之谜

哥廷根大学的最新研究发现，乌拉圭的紫水晶晶洞是在低温下由类似地下水的流体形成的，并根据广泛的地质调查和创新的分析方法提出了一个新的形成模型。紫水晶是石英的紫色品种，几个世纪以来一直被用作宝石，是乌拉圭北部的重要经济资源。 晶洞是中空的岩层，内部通常有石英晶体，如紫水晶。

在乌拉圭，人们在冷却的熔岩流中发现了紫水晶晶洞，其历史可以追溯到大约 1.34 亿年前冈瓦纳超级大陆的最初解体。 然而，它们的形成一直是个谜。

现在，哥廷根大学领导的一个研究小组利用尖端技术研究了乌拉圭北部紫水晶晶洞的形成。 研究人员发现，紫水晶晶洞的形成温度出乎意料地低，只有 15 至 60 °C。 这一发现与其他结果相结合，使研究人员能够提出一种新的模型来解释它们的形成。

哥廷根大学的研究人员在乌拉圭一个巨大的紫水晶晶洞前。 这样的晶洞是在冷却的熔岩流中发现的，可追溯到约 1.34 亿年前冈瓦纳超级大陆最初解体时。 从左至右 Klaus Wemmer 博士、Fiorella Arduin Rode 博士、Graciela Sosa 博士、Alfons van den Kerkhof 博士。 图片来源：Fiorella Arduin Rode

这项发表在Mineralium Deposita上的研究是在乌拉圭的Los Catalanes地区进行的，该地区开采紫水晶已有150多年的历史。 该地区以深紫色和高品质的宝石以及有时高达 5 米以上的巨型晶洞而闻名。 这里的矿藏被评为世界 100 大地质遗产之一，彰显了其科学和自然价值。 然而，由于对这些大地矿石的形成过程了解有限，因此主要依靠矿工的经验来确定这些矿石的位置非常具有挑战性。

为了解决这个问题，研究人员对 30 多个活跃矿井进行了广泛的地质调查，分析了地矿矿物、地矿水和地下水。 研究小组利用成核辅助微测温初始单相流体包裹体和三重氧同位素地球化学等先进技术，对这些珍贵的晶洞是如何形成的进行了深入研究。 除了发现紫水晶晶洞是在出乎意料的低结晶温度下形成的，研究人员还发现，矿化流体的盐度和同位素比例都很低，与来自自然天气循环的水相一致，这些水可能来自附近岩石中的地下水。

哥廷根大学研究员 Fiorella Arduin Rode 在乌拉圭北部 Los Catalanes 矿区的露天矿工作。 这些地区与巴西南部的南阿米蒂斯塔矿区（Ametista do Sul）是世界上主要的宝石矿区，这些宝石来自火山熔岩，如紫水晶和玛瑙晶。 图片来源：圣地亚哥-格雷罗-切尔马

"这些新技术的精确性和准确性使我们能够有把握地估计矿化流体的温度和成分，"第一作者、哥廷根大学地球科学中心博士研究员Fiorella Arduin Rode说。"我们的发现支持了这些紫水晶在低温下从类似地下水的流体中结晶出来的观点"。

来自洛斯卡塔拉尼斯（Los Catalanes）的紫晶方解石，已在工作室加工并准备出售。 图片来源：Fiorella Arduin Rode

这项研究提出了一个模型，在这个模型中，紫水晶等矿物相是在一种被称为玄武岩的深色岩石中的火山腔内结晶的，并受到地壳温度区域变化的影响。 Arduin Rode 补充说："了解紫水晶形成的条件--如成矿流体的温度和成分、硅石来源、成矿时间及其与主岩的关系--对于揭示这一过程至关重要。 这将极大地改进勘探技术，并在未来制定可持续的采矿战略"。

编译自/SciTechDaily