Сапфір – дорогоцінний камінчик, формування якого відбувається глибоко в товщі земної кори. Процес утворення відбувається під впливом високих температур та величезного тиску.
Головний компонент кожного сапфіру – це корунд (оксид алюмінію). До нього під час утворення додаються мікроелементи з товщі земної кори, а саме: кобальт, титан, хром, свинець, ванадій, бор, магній та кремній. Розкішний синій колір камінчика обумовлений взаємодією заліза, кобальта та титану із кристалічною решіткою. Ці мікроелементи добре поглинають хвилі світла жовтого та червоного кольору, а відбиті промені залишаються переважно синіми.
Під час експериментального дослідження науковці з Гайдельберзького університету вивчали 223 сапфіри, які було знайдено на заході Німеччини. Камінчики народилися десь посеред гірського хребта Ейфель.
Цей хребет знаходиться у вулканічному регіоні, де магма із земної мантії майже 700 тисяч років просочувалася у земну кору. Цікаво, що вчені знайшли більшу частину сапфірів у річковому мулі. Це свідчить про те, що дорогоцінні камінці мають високу міцність та стійкі до вивітрювання.
Утворення сапфірів у природних умовах відбувається з давньої вулканічної породи. Вона насичена калієм та натрієм, але з мінімальною кількістю діоксиду кремнію.
Науковці проаналізували ізотопи кисню та мікроелементи та зʼясували, що формування сапфірів відбувалося в той самий час, коли в регіоні активізувалися вулкани.
Ізотопний підпис цих сапфірів свідчить про те, що вони могли надовго не залишатися при високих температурах понад +900°С протягом тривалого періоду часу. Цей факт суперечить теорії про те, що сапфіри утворюються в мантії або найнижчих шарах кори Землі.
Деякі з досліджених сапфірів отримали власний ізотопний підпис із розплавленої мантії, змішаної з розпеченими та трохи розплавленими породами земної кори. Формування цих камінців відбувалось на глибині 5-7 км від поверхні землі.
Інші ж сапфіри народилися в природі, коли підземні розплавлені породи вступили в контакт зі скельними стінами, розташованими навколо. Все це посприяло кристалізації дорогоцінних сапфірів.
Провідний дослідник з Гайдельберзького університету Себастьян Шмідт наголосив, що на гірському хребті Ейфель сапфіри кристалізувалися завдяки метаморфічним та магматичним процесам.
Саме під час них висока температура змінювала вихідну породу, перетворюючи її на яскраво-сині сапфіри.