Longtemps, les scientifiques ont avancé que les saphirs se forment dans le manteau terrestre ou dans les couches profondes de la croûte. Cependant, des recherches récentes avancent que ces précieuses gemmes bleues naissent dans les entrailles des volcans, là où le magma se situe à seulement 5 kilomètres de la surface. Pour mener à bien leur étude, les chercheurs ont analysé 223 grains de saphirs provenant de la chaîne de montagnes de l’Eifel.
Les saphirs sont des pierres précieuses constituées principalement de corindon, un oxyde d’aluminium, souvent « contaminé » par divers oligo-éléments tels que le titane, le cobalt, le plomb, le fer, le silicium, le vanadium, le magnésium et le bore. La teinte bleue caractéristique de ces gemmes résulte de l’interaction du fer et du titane dans leur structure cristalline. Quant aux rubis, ils sont également constitués principalement de corindon, mais leur couleur rouge provient de la présence de chrome.
La majorité des saphirs découverts se trouvent dans des régions abritant des roches volcaniques pauvres en silicium, mais riches en sodium et en potassium. Cela suggère que leur formation découle d’un processus naturel complexe au sein de roches volcaniques anciennes. Afin d’éclaircir ce phénomène, des chercheurs de l’Université de Heidelberg ont scruté 223 grains de saphirs issus de l’Eifel, un point chaud volcanique situé dans l’ouest de l’Allemagne. L’activité magmatique y remonte à près de 700 000 ans.
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Bien que certains de ces grains aient été extraits de dépôts de roches volcaniques, la plupart proviennent de sédiments fluviaux. « À l’instar de l’or, le saphir résiste aux intempéries mieux que d’autres minéraux. Au fil du temps, les grains sont libérés des roches et déposés dans les rivières. En raison de leur densité élevée, ils peuvent être aisément séparés des sédiments plus légers à l’aide d’une batée », explique Sebastian Schmidt, co-auteur de l’étude.
Vers une nouvelle compréhension de l’origine des saphirs
« Le champ volcanique de l’Eifel présente de nombreuses similitudes avec des champs volcaniques basaltiques souvent identifiés comme sources de gisements de saphir », déclare Axel Schmitt, géologue à l’Université Curtin en Australie, dans un communiqué. « Cependant, il est beaucoup plus jeune, ce qui en fait un site prometteur pour étudier la chimie et l’âge des saphirs », ajoute-t-il.
Pour déterminer l’âge et l’origine de ces saphirs, Schmitt et son équipe ont utilisé la méthode uranium-plomb sur des inclusions minérales présentes dans les saphirs. Ces inclusions, des imperfections intégrées à la gemme lors de sa formation, ont permis d’analyser la composition isotopique de l’oxygène et des oligo-éléments. Les résultats montrent que les saphirs se sont formés en même temps que l’activité volcanique de la région.
L’étude révèle également que certaines pierres ont acquis leurs signatures isotopiques à partir de fontes du manteau, mêlées à des roches crustales chauffées et partiellement liquéfiées, situées entre 5 et 7 kilomètres de profondeur. D’autres saphirs semblent s’être cristallisés lorsque des matériaux de fonte souterraine ont interagi avec les parois rocheuses voisines, catalysant leur cristallisation. « Dans l’Eifel, les processus magmatiques et métamorphiques ont joué un rôle clé dans la cristallisation des saphirs », souligne Schmitt.
L’examen approfondi de ces pierres précieuses trouvées dans l’Eifel et des conditions de leur formation permet aux géologues de mieux comprendre la dynamique des mouvements magmatiques ainsi que les interactions entre différents matériaux géologiques. Selon Schmitt, la prochaine étape consistera à identifier des « empreintes digitales » minérales pour déterminer l’origine exacte des saphirs.