“受污染”的氧化铝如何变成珍贵的蓝宝石

蓝宝石是价值极高的珍贵宝石，本质上是含有化学杂质的氧化铝或刚玉。这些典型的蓝色晶体主要存在于世界各地贫硅的火山岩中。人们普遍认为，蓝宝石形成于地壳深处的岩石中，并由上升的岩浆搬运到地球表面。海德堡大学的地球科学家通过地球化学分析证明，在德国埃菲尔地区发现的毫米大小的蓝宝石颗粒是在火山活动中形成的。

这颗蓝宝石来自埃菲尔西部 Kyll 河的沉积物。晶体直径约 0.9 毫米。图片来源：Sebastian Schmidt

埃菲尔是欧洲中部的一个火山区，近 70 万年来，来自地幔的岩浆一直渗透到上覆地壳中。熔融物中二氧化硅含量较低，但钠和钾含量丰富。全世界成分相似的岩浆都以盛产蓝宝石而闻名。

为什么这种极其罕见的刚玉变种经常出现在这种火山沉积物中，直到现在这还是一个谜。

澳大利亚珀斯科廷大学（Curtin University）的研究员阿克塞尔-施密特博士（Axel Schmitt）教授解释说："一种解释是，地壳中的蓝宝石起源于之前在极高温度和压力下的粘土沉积物，上升的岩浆只是为晶体形成了通往地表的电梯，"他作为海德堡大学地球科学研究所（海德堡大学是他以前的母校）的名誉教授，正在研究同位素地质学和岩石学。

为了验证这一假设，研究人员对来自埃菲尔地区的共计 223 颗蓝宝石进行了检测。他们在从该地区众多采石场的火山沉积物中采集的岩石样本中发现了一部分毫米大小的晶体。不过，大部分蓝宝石来自河流沉积物。"蓝宝石和黄金一样，与其他矿物相比具有很强的耐候性。经过漫长的时间，蓝宝石颗粒被冲出岩石，沉积在河流中。"塞巴斯蒂安-施密特（Sebastian Schmidt）解释说："由于蓝宝石密度高，因此容易用淘金盘将其从较轻的沉积物成分中分离出来。"

研究人员利用二次离子质谱仪对蓝宝石中的矿物包裹体进行铀铅法测定，从而确定了埃菲尔蓝宝石的年代。轻同位素 O-16 和重同位素 O-18 的相对丰度不同，就像指纹一样提供了晶体来源的信息。地壳深处岩石的 O-18 含量高于地幔熔体。

年龄测定结果表明，埃菲尔地区的蓝宝石是与火山活动同时形成的。在一定程度上，它们继承了地幔熔体的同位素特征，而地幔熔体在大约五到七千米的深度被加热并部分熔化的地壳岩石所污染。其他蓝宝石则起源于与地下熔体的接触，熔体渗透到邻近的岩石中，从而引发了蓝宝石的形成。

塞巴斯蒂安-施密特（Sebastian Schmidt）说："在埃菲尔地区，岩浆和变质过程（温度改变了原始岩石）在蓝宝石的结晶过程中都发挥了作用。"

编译自/ScitechDaily

关键词： 埃菲尔 氧化铝 蓝宝石