Каждый кусочек природной бирюзы — это результат сложной и долгой геологической истории.
Современная геология рассматривает бирюзу как вторичный гипергенный минерал, образующийся в зонах окисления в результате выветривания горных пород, содержащих медные сульфиды и фосфаты.
Дождевая вода просачивается в толщу пород, кислород окисляет сульфиды, и в недрах формируются кислые растворы, насыщенные медью, железом, серой и целым набором других элементов.
Бирюза — это водный фосфат меди и алюминия
CuAl₆(PO₄)₄(OH)₈·4H₂O
Возникает логичный вопрос: откуда берутся ингредиенты для её образования?
Источники основных компонентов бирюзы:
- Медь (Cu), как уже было сказано, поступает при окислении и разложении медных сульфидов — прежде всего медистого пирита и халькопирита.
- Алюминий (Al) высвобождается при выветривании полевых шпатов, глин и других алюмосиликатов во вмещающих породах.
- Фосфор (P) чаще всего поступает из апатита, а в ряде месторождений — из чёрных сланцев, которые служат источником элементов для последующей миграции и осаждения.
Растворы, обогащённые этими компонентами, движутся по трещинам и разломам, возникшим в результате тектонической активности.
Однако даже наличие растворов и трещин ещё не гарантирует «рождение» бирюзы. Здесь необходим тонкий баланс химических условий.
На ранних стадиях окисления породы становятся настолько кислыми, что в них формируются минералы вроде ярозита и алунита — типичные спутники кислой среды.
Бирюза же появляется позже, когда агрессивные растворы встречают буферную породу — богатую полевыми шпатами или карбонатами. Кислота частично нейтрализуется, pH повышается, и элементы, долгое время мигрировавшие в растворе, начинают осаждаться уже в другом сочетании. Сначала формируются фосфаты, а затем — собственно бирюза.
Как правило, этот процесс происходит неглубоко, в пределах первых десятков метров от поверхности, и в условиях сухого климата, где вода не смывает продукты реакции слишком быстро.
В отечественных источниках часть исследователей придерживается версии гидротермального происхождения бирюзы.
Согласно этой модели, переносчиками вещества выступают горячие растворы и флюиды, поднимающиеся из глубин в результате магматической активности. Они несут медь, алюминий, фосфор и другие элементы по тем же трещинам и разломам, но при более высоких температурах и давлениях. В результате взаимодействия таких флюидов с вмещающими породами в кварцевых жилах может образовываться бирюза.
Приверженцы этой версии нередко рассматривают процессы в корах выветривания не как стадию образования, а как начало разложения и разрушения уже сформировавшейся бирюзы.
Современные детальные исследования минералогии и геохимии конкретных месторождений не исключают оба сценария, однако именно гипергенные процессы рассматриваются как основные минералообразующие для бирюзы.
Хороший пример — иранский Нишапур, где формирование месторождения происходило в два этапа:
- Гидротермальная стадия — изменение магматических пород (дацитов, трахитов, риолитов), формирование медных сульфидов и фосфатных минералов.
- Гипергенная стадия — выветривание и перераспределение компонентов медь-алюминий-фосфор.
Исследователи отмечают, что значительная часть «персидской» бирюзы добывается именно из зоны окисления, часто окрашенной гидроксидами железа, образовавшимися после разрушения пирита. Распределение минерализации при этом крайне неравномерное — что типично для гипергенного переотложения.
Иными словами, гидротермальные процессы подготавливают среду — изменённые вулканические породы, медьсодержащие сульфиды и источники фосфора. А уже на эту подготовленную основу накладывается гипергенная минерализация по следующей схеме:
- окисление Cu-сульфидов → медь переходит в раствор и мигрирует;
- алюминий поступает из алюмосиликатов вмещающих пород и продуктов их изменения;
- фосфор — из апатита и других фосфатных компонентов системы;
- при изменении pH, испарении или реакции с буферной породой раствор осаждается и формируется бирюза в виде прожилков, корочек и заполнений трещин.
На фото ниже бирюза из месторождения Ащиколь в Казахстане. Присмотритесь, крупные агрегаты состоят из мелких бирюзовых сферолитов.
Набор условий для образования бирюзы в целом одинаков:
нужен источник меди и фосфора, нужна тектоника, создающая пути для растворов, нужна буферная порода, способная «успокоить» агрессивные растворы, и нужен подходящий климат — сухой, с ограниченным стоком вод.
Различаются прежде всего масштабы минерализации и характер вмещающих пород.
Выделяют месторождения бирюзы:
- в магматических породах — Нишапур (Иран), Бирюзакан (Таджикистан), Эрденет (Монголия), Техут (Армения);
- в песчано-сланцевых толщах — Кызылкум (Узбекистан, углеродистые серицит-кремнистые сланцы), месторождения Синайского полуострова в песчаниках.
В нашей стране в начале 1980-х годов бледно-голубая бирюза была обнаружена на Пай-Хое (Полярный Урал) — в углисто-карбонатных сланцах с повышенным содержанием фосфора, залегающих совместно с кремнезёмом, содержащим железо и медно-цинковую сульфидные минералы. Практического значения эти проявления не получили, ибо тут вам не Средняя Азия, «тут климат иной»…