Γεωλογικός σχηματισμός πολύτιμων λίθων πλούσιων σε χρώμιο: ρουμπίνια και σμαράγδια

1. Γεωχημική συμπεριφορά του χρωμίου

Χρώμιο (Cr) είναι α λιθόφιλο στοιχείο, δηλαδή συμπυκνώνεται σε πυριτικό άλας ορυκτά παρά μεταλλικές φάσεις. Η κατανομή του επηρεάζεται έντονα από:

• Ultramafic και Mafic Πετρώματα: Το χρώμιο είναι εμπλουτισμένο στον μανδύα της Γης, ιδιαίτερα σε περιδοτίτες και  χρωμίτες.
• Μετασωματισμός: Υδροθερμικά υγρά μπορεί να μεταφέρει το Cr, ειδικά σε ζώνες βύθισης όπου συμβαίνει σερπεντινοποίηση.
• Κατάσταση οξείδωσης: Το Cr3+ είναι σταθερό στα περισσότερα γεωλογικά περιβάλλοντα, ενώ το Cr6+ (τοξικό, υδατοδιαλυτό) σχηματίζεται σε οξειδωτικά περιβάλλοντα.

Γιατί το Cr δεν εμφανίζεται σε όλους τους πολύτιμους λίθους;

• Ιονική ακτίνα: Το Cr³+ (0.615 Å) ταιριάζει πολύ με το Al³+ (0.535 Å), επιτρέποντας την αλλαγή στο κορούνδιο (ρουμπίνι) και  βηρύλλος (σμαράγδι).
• Μη συμβατό στοιχείο: Το Cr δεν ταιριάζει καλά χαλαζίας or αστριός δομές, εξηγώντας τη σπανιότητά του σε αυτά τα ορυκτά.

---

2. Σχηματισμός ρουμπίνι (Κορούνδιο, AlXNUMXOXNUMX).

Τα ρουμπίνια απαιτούν:

1. Περιβάλλοντα πλούσια σε αλουμίνιο, ελλιπή σε πυρίτιο (π.χ. με μάρμαρο ή που σχετίζεται με βασάλτη καταθέσεις).
2. Πηγή χρωμίου (συνήθως από κοντινούς υπερμαφικούς βράχους).

Σημαντικές γεωλογικές ρυθμίσεις για ρουμπίνια

Α. Ρουμπίνια Μεταμορφωμένα (Μάρμαρα).

• Παράδειγμα: Mogok, Μιανμάρ; Βιετνάμ (Luc Yen).
• Διαδικασία Σχηματισμού:
  • Οι ασβεστόλιθοι (CaCO3) μεταμορφώνονται σε μάρμαρο κάτω από υψηλές θερμοκρασίες.
  • Υγρά από κοντά μαφικά-υπερμαφικά βράχια εισάγετε το Cr σε κορούνδιο πλούσιο σε Al.
  • Βασική αντίδραση:Al3+(in corundum)+Cr3+(from fluids)→Cr-doped Al2O3(ruby)Al3+(in corundum)+Cr3+(from fluids)→Cr-doped Al2​O3​(ruby)

Β. Ρουμπίνια που σχετίζονται με βασάλτη

• Παράδειγμα: Ταϊλάνδη, Καμπότζη, Αυστραλία.
• Διαδικασία Σχηματισμού:
  • Οι αλκαλικοί βασάλτες μεταφέρουν ρουμπινί ξενοκρύστες από τον μανδύα.
  • Το Chromium προέρχεται από περιδοτίτες του μανδύα or εκλογίτες.

Γ. Υδροθερμικά ρουμπίνια

• Παράδειγμα: Ορισμένα αφρικανικά κοιτάσματα (π.χ. Μαλάουι).
• Διαδικασία Σχηματισμού:
  • Ρευστά πλούσια σε Cr κυκλοφορούν μέσα από κατάγματα, εναποθέτοντας ρουμπίνι σε ζώνες διάτμησης.

---

3. Σχηματισμός σμαραγδιού (Beryl, BeXNUMXAlXNUMXSiXNUMXOXNUMX)

Τα σμαράγδια απαιτούν:

1. Βηρύλλιο (Be) + Χρώμιο (Cr) στο ίδιο περιβάλλον (σπάνιος!).
2. Συγκεκριμένες Τεκτονικές Ρυθμίσεις (Συνήθως πηγματίτες κοντά σε υπερμαφικά πετρώματα or κοιτάσματα που φιλοξενούνται σε μαύρο σχιστόλιθο).

Σημαντικές γεωλογικές ρυθμίσεις για σμαράγδια

Α. Σμαράγδια που φιλοξενούνται σε μαύρο σχιστόλιθο

• Παράδειγμα: Κολομβία (Muzo, Chivor).
• Διαδικασία Σχηματισμού:
  • Πλούσιοι σε οργανικά σχιστόλιθοι απελευθερώνουν Cr κατά τη μεταμόρφωση.
  • Το Be εισάγεται από υδροθερμικά ρευστά από κοντινούς γρανίτες.
  • Βασική αντίδραση:Be2++Al3++Cr3++SiO44−→Be3Al2Si6O18:Cr3+(emerald)Be2++Al3++Cr3++SiO44−​→Be3​Al2​Si6​O18​:Cr3+(emerald)

Β. Σμαράγδια που σχετίζονται με Πηγματίτες

• Παράδειγμα: Ζάμπια, Βραζιλία.
• Διαδικασία Σχηματισμού:
  • Το Cr από κοντινούς σερπεντινίτες αντιδρά με πλούσια σε Be πηγματιτικά υγρά.

Γ. Σμαράγδια Τεκτονικής Ζώνης Διάτμησης

• Παράδειγμα: Μαδαγασκάρη, Αφγανιστάν.
• Διαδικασία Σχηματισμού:
  • Η διάτμηση δημιουργεί μονοπάτια για Cr και Be-φέροντα υγρά.

---

4. Γιατί μερικά σμαράγδια είναι γαλαζοπράσινα (βανάδιο εναντίον χρωμίου);

• Κολομβιανά Σμαράγδια: Καθαρό Cr³⁺ → έντονο πράσινο.
• Σμαράγδια Βραζιλίας/Ζάμπιας: Συχνά περιέχουν Fe2+/Fe3+, τροποποιώντας το χρώμα σε γαλαζοπράσινο.
• Vanadian Emeralds (π.χ. Βραζιλία): Το V3+ μπορεί να υποκαταστήσει το Cr3+, παράγοντας ελαφρώς διαφορετικές πράσινες αποχρώσεις.

---

5. Επιπτώσεις εξερεύνησης

• Ρουμπίνια: Κοιτάξτε κοντά μαρμάρινες/υπερταφικές επαφές or αλκαλικοί βασάλτες.
• Σμαράγδια: Επικεντρωνομαι σε Πλούσιοι πηγματίτες κοντά σε πετρώματα που φέρουν Cr or μαύρος σχιστόλιθος ζώνες.

Μελέτη περίπτωσης: Colombian Emeralds

• Γεωλογική Παραδοξότητα: Η τεκτονική συμπίεση των Άνδεων ανάγκασε τους Be-γρανίτες έναντι των Cr-σχιστόλιθων, δημιουργώντας ιδανικές συνθήκες σχηματισμού σμαραγδιού.

---

Συμπέρασμα

Η παρουσία του Cr σε ρουμπίνια και σμαράγδια είναι απόδειξη σπάνιες γεωλογικές συμπτώσεις— όπου τα συστήματα Al/Be-rich τέμνονται με πηγές Cr. Η κατανόηση αυτών των διαδικασιών βοηθά τους γεμολόγους να εντοπίσουν την προέλευση και βοηθά τους ανθρακωρύχους στην εξερεύνηση.