Yıllardır safirler, Dünya'nın mantosundan gelen magmanın uzun bir süre boyunca yerkabuğuna sızarak sodyum ve potasyum açısından zengin eriyikler ürettiği Volkanik Eifel gibi volkanik yataklarda ortaya çıkmıştır. Diğerleri ise nehir yataklarında bulunur ve sağlam kristaller bulundukları kaynak kayalardan kazınarak temizlenir.
Volkanizmanın bir tür rol oynadığı açık olsa da, gezegenimizin fırınlarının derinliklerindeki bu safirlerin tam kaynağı bir gizemdi ve jeologlar bunların yalnızca mantonun kendisinde mi oluştuğunu yoksa magmanın yükselişi sırasında diğer minerallerden mi pişirildiğini kesin olarak belirleyemiyorlardı.
Yeni araştırmalar, masmavi mücevherlerin volkanik kargaşanın ateşi ve öfkesi içinde dövülebileceğine dair kanıtlar buldu; çünkü aşırı süreçler kabuktaki alüminyum oksidi ısıtıyor ve sıkıştırarak korindon adı verilen kristal bir forma dönüştürüyor; safirleri oluşturan ana mineral.
Avustralya'daki Curtin Üniversitesi'nden jeolog ve petroloji uzmanı Axel Schmitt, "Bir açıklama, yerkabuğundaki safirin çok yüksek sıcaklık ve basınçta daha önce killi olan çökeltilerden kaynaklandığı ve yükselen magmaların kristaller için yüzeye çıkan bir asansör oluşturduğudur" diyor.
Araştırmacılar durumun böyle olup olmadığını, safirlerin üst mantoda mı yoksa alt kabukta mı oluştuğunu ve aşağıdan yüzeye doğru ilerleyen magma tarafından alınıp yukarı doğru taşınıp taşınmadığını bilmek istediler. Bunu yapmak için safirlerin kendilerini incelemeleri gerekiyordu.
Eifel'den 223 mikroskobik safir topladılar ve bunları ikincil iyon kütle spektrometrisine tabi tuttular. İki farklı özelliğe bakıyorlardı: oluşurken safirlerin içine hapsolmuş rutil ve zirkon kalıntıları ve alüminyum oksitteki oksijen izotoplarının oranları.
Şimdi, safirler ağırlıklı olarak korundum formundaki alüminyum oksitten oluşur, ancak diğer elementler de karışabilir.
Örneğin safirin bilinen koyu mavi tonu, titanyum ve demirin korundumu renklendirmesinden gelir. Demir tek başına sarı safir yapar ve bize yeşil taşlar da verebilir. Krom, korindonu pembe veya kırmızıya dönüştürür ve bu şekilde yakut elde ederiz.
Dahası, rutil (titanyum dioksit) ve zirkon gibi diğer tüm mineraller oluşurken safirlerin içinde hapsolabilir.
Bilim insanları daha sonra bu mineralleri kristalin ne zaman çiçek açtığını belirlemek için kullanabilir. Çünkü bu rutil ve zirkonlar oluşurken uranyum içerirler ve bu da bilinen bir oranda radyoaktif bozunmaya uğrar. Bilim insanları, uranyumun ne kadar süredir bozunduğunu belirlemek için kayaların içindeki uranyum-kurşun oranlarını inceleyebilir.
Araştırmacılar uranyuma ek olarak safirlerin oksijen izotop oranlarını da inceledi. İzotop, bir atomun farklı sayıda nötrona sahip şeklidir ve çalışmayla ilgili iki izotop vardı. Oksijen 16, 8 proton ve 8 nötron ile daha hafif izotoptur ve Dünya'da en bol bulunan oksijen formudur. Daha ağır olan oksijen-18'in 8 protonu ve 10 nötronu vardır ve derin kabuktaki minerallerde mantodaki minerallerden daha bol bulunur.
Araştırmacılar bu izotopların oranlarını inceleyerek, Eifel safirlerinin hem mantoya hem de kabuğa kadar izlenebilen oksijen oranlarına sahip olduğunu belirleyebildiler.
Bu arada, uranyum-kurşun tarihlemesi, safirlerin onları yüzeye çıkaran volkanizma ile aynı zamanda oluştuğunu gösterdi.
Birlikte ele alındığında, bu durum safirlerin üst kabukta, yüzeyin en fazla 7 kilometre altında oluştuğunu göstermektedir. Bu oluşumun bir kısmı, manto magmasının hareket ederken kayayı eritmesi ve manto izotop oranlarını korindona aktarmasından kaynaklanıyordu. Diğer safirler ise eriyiğin etrafındaki kayaya nüfuz ederek ısı yoluyla safir oluşumunu tetiklemesiyle oluşmuş ve daha tipik bir kabuk kökenli izotop oranlarına sahip mücevherler ortaya çıkmıştır.
Almanya'daki Heidelberg Üniversitesi'nden yerbilimci Sebastian Schmidt, "Eifel'de, sıcaklığın orijinal kayayı değiştirdiği hem magmatik hem de metamorfik süreçler safirin kristalleşmesinde rol oynadı" diyor.
Araştırma Contributions to Mineralogy and Petrology dergisinde yayımlandı.