Земля обращается по орбите вокруг звезды, называемой Солнцем, являясь третьей по счету планетой. Как показало изучение сейсмических волн, распространяющихся от землетрясений, она содержит центральное ядро, мантию и кору. Земное ядро в диаметре достигает около 7000 км, и считается, что оно состоит из двух частей. Внешнее ядро толщиной около 2100 км сложено расплавленными породами — «магмой». Ниже находится твердое внутреннее ядро, диаметр которого около 2700 км; предполагается, что в его состав входят очень плотные породы, содержащие 80% железа и различные количества никеля, кремния и кобальта.
Как все мы знаем между ядром и земной корой находится мантия — промежуточная полурасплавленная зона толщиной порядка 2900 км. Выше мантии находится твердая кора, мощность которой варьирует примерно от 5 км под океанами до 72 км под наиболее высокими горами континентов. Из этих трех структурных зон наибольший интерес для нас представляет земная кора, так как она является местом рождения наших драгоценных камней, а ее геологическое строение — ключом к их нахождению.
Минералы и породы
Рассмотрим, что означают с научной точки зрения понятия «минерал» и «горная порода». Минерал — это вещество, образованное в недрах Земли силами неорганической (т. е. неживой) природы. Оно является однородным, имеет определенные атомное строение и химический состав, а набор физических и оптических характеристик одинаков для всей его массы.
В минералогии известно несколько тысяч минералов, но лишь около 60 из них обладают качествами, необходимыми для того, чтобы их можно было считать драгоценными материалами. Внутри этой избранной группы существует несколько минералов, являющихся металлами. Это — золото, серебро, платина и металлы платиновой группы: родий и иридий (родий используется в качестве яркого защитного покрытия на серебре, иридий — в сплавах с золотом и платиной). Эти благородные металлы, как и алмаз, являются химическими элементами в отличие от других драгоценных камней, представляющих собой соединения нескольких элементов.
Хотя минералы добываются из недр земной коры в различном виде, в большинстве случаев они образуют комбинации, и эти комбинации, или агрегаты, мы называем горными породами. Гранит, например, состоит из полевого шпата, кварца и слюды. В большинстве своем драгоценные камни представлены каким-либо одним минералом, за небольшими исключениями, когда они являются породой, — примером может служить лазурит (ляпис-лазурь), который состоит из смеси собственно лазурита, содалита, кальцита и пирита и, таким образом, считается породой.
Образование драгоценных камней в земной коре
Осадочные породы
Возвращаясь к структуре Земли, мы отчетливо видим, что земная кора состоит из трех четко различимых слоев. Самый верхний тонкий слой сложен в основном тонкозернистыми отложениями песка, гравия и глины, образовавшимися в результате эрозии под воздействием дождя, ветра и водных потоков подстилающих более древних пород соседнего слоя коры и сформировавших в результате уплотнения слои песчаника или известняка. В соответствии с механизмом их образования мы называем эти горные породы осадочными. Если не считать органические вещества, такие, как янтарь и гагат, они не содержат первичных драгоценных материалов. Однако, если подвергшиеся выветриванию более древние горные породы содержали тяжелые минералы (т. е. минералы драгоценных камней), они могли быть вынесены водными потоками и образовать вторичные, или аллювиальные, отложения. Такие драгоценные камни в конце концов превращаются в гальку, и их можно встретить в отложениях гравия Бразилии, Мьянмы (б. Бирма) и Шри-Ланки. Опал также образует осадочные отложения, возникая при вымывании содержащих кремнезем пород с последующим затвердеванием кремнезема в трещинах в виде тонких жил.
Магматические породы
Средний слой земной коры образовался в результате затвердевания расплавленной магмы. Его слагают так называемые магматические (изверженные) породы, главным образов гранит. Нижележащий слой также состоит из магматических пород, но они более темные и плотные и представлены преимущественно базальтами и другими основными (т. е. имеющими низкое содержание кремнезема) горными породами, богатыми железом и магнием. Изверженные породы, в процессе затвердевания, смогли образовать два слоя земной коры — средний и нижний, и получили названия: интрузивные, плутонические или абиссальные (глубинные) породы, вместе с тем породы, внедренные в верхний слой и затвердевшие в результате скорого охлаждения магмы на земной поверхности, названы эффузивными или вулканическими (лавовые потоки).