海德堡大学的研究人员正在研究这种独特的蓝色晶体是如何在火山熔体中形成的。
蓝宝石是一种价值连城的宝石，其本质是氧化铝或刚玉，含有化学杂质。这些通常呈蓝色的晶体主要存在于世界各地硅含量低的火山岩中。人们普遍认为，蓝宝石形成于地壳深处的岩石中，并被上升的岩浆带到地球表面。海德堡大学的地质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级蓝宝石颗粒是在火山活动过程中形成的。
埃菲尔是欧洲中部的一个火山地区，近 70 万年来，地幔岩浆一直渗透到地壳上。熔体中二氧化硅含量低，但钠和钾含量丰富。世界各地的岩浆成分相似，以富含蓝宝石而闻名。
蓝宝石的形成之谜
为什么这种极为罕见的刚玉变体经常出现在这种类型的火山沉积物中一直是个谜。
“一种解释是，地壳中的蓝宝石起源于以前在极高的温度和压力下形成的粘土沉积物，而上升的岩浆只是为晶体形成了到达地表的升降梯，”阿克塞尔·施密特教授解释说。施密特是澳大利亚珀斯科廷大学的研究员，目前担任海德堡大学(他以前所在的大学)地球科学研究所的名誉教授，研究同位素地质学和岩石学。
为了验证这一假设，研究人员共检查了 223 颗来自艾费尔的蓝宝石。他们在从该地区众多采石场的火山沉积物中收集的岩石样本中发现了这些毫米大小的晶体的一部分。然而，大多数蓝宝石来自河流沉积物。“与黄金一样，蓝宝石与其他矿物相比非常耐风化。经过长时间的清洗，这些颗粒会被从岩石中冲刷出来并沉积在河流中。由于它们密度高，因此很容易用淘金盘将它们与较轻的沉积物成分分离，”塞巴斯蒂安·施密特 (Sebastian Schmidt) 解释说，他在海德堡大学攻读硕士学位期间进行了这项研究。
蓝宝石的年龄和来源
研究人员使用铀铅法对蓝宝石中的矿物内含物进行分析，并使用二次离子质谱仪确定了艾费尔蓝宝石的年龄，该质谱仪还可以识别氧同位素的组成。轻同位素 O-16 和重同位素 O-18 的不同相对丰度提供了有关晶体来源的信息，就像指纹一样。深层地壳岩石中的 O-18 比来自地幔的熔体要多。
年龄测定表明，埃菲尔地区的蓝宝石与火山活动同时形成。在某种程度上，它们继承了地幔熔体的同位素特征，地幔熔体受到约五至七公里深处加热和部分熔化的地壳岩石的污染。其他蓝宝石起源于与地下熔体的接触，熔体渗透到相邻的岩石中，从而引发了蓝宝石的形成。“在埃菲尔地区，岩浆和变质过程(温度改变了原始岩石)都在蓝宝石的结晶中发挥了作用，”塞巴斯蒂安·施密特说。