Mengungkap Misteri: Bagaimana Aluminium Oksida yang “Terkontaminasi” Berubah Menjadi Safir Berharga

Safir dari endapan di Kyll, sungai di Eifel bagian barat. Kristal tersebut berdiameter sekitar 0,9 mm. Kredit: Sebastian Schmidt

Para peneliti di Universitas Heidelberg sedang menyelidiki bagaimana kristal berwarna biru khas ini terbentuk dalam lelehan gunung berapi.

Safir, yang sangat bernilai sebagai permata berharga, pada dasarnya adalah aluminium oksida, atau korundum, dengan pengotor kimia. Kristal-kristal yang biasanya berwarna biru ini sebagian besar ditemukan di bebatuan vulkanik yang miskin silikon di seluruh dunia. Dipercaya secara luas bahwa safir terbentuk di bebatuan kerak bumi yang dalam dan diangkut ke permukaan Bumi oleh magma yang naik. Ahli geologi di Universitas Heidelberg, melalui analisis geokimia, telah menunjukkan bahwa butiran safir berukuran milimeter yang ditemukan di wilayah Eifel, Jerman, terbentuk bersamaan dengan aktivitas vulkanik.

Eifel adalah wilayah vulkanik di pusat Eropa tempat magma dari mantel Bumi telah menembus kerak di atasnya selama hampir 700.000 tahun. Lelehannya miskin silikon dioksida tetapi kaya natrium dan kalium. Magma dengan komposisi serupa di seluruh dunia dikenal karena banyaknya safir.

Misteri Pembentukan Safir

Mengapa varian korundum yang sangat langka ini sering ditemukan dalam jenis endapan vulkanik ini masih menjadi misteri hingga sekarang.

“Salah satu penjelasannya adalah bahwa safir di kerak bumi berasal dari sedimen tanah liat pada suhu dan tekanan yang sangat tinggi dan magma yang naik hanya membentuk raise ke permukaan untuk kristal,” jelas Prof. Dr Axel Schmitt, seorang peneliti di Curtin College di Perth (Australia) yang sedang menyelidiki geologi isotop dan petrologi sebagai profesor kehormatan di Institute of Earth Sciences di Heidelberg College – bekas institusi asalnya.

Untuk menguji asumsi ini, para peneliti memeriksa whole 223 safir dari Eifel. Mereka menemukan sebagian kristal berukuran milimeter ini dalam sampel batuan yang dikumpulkan dari endapan vulkanik di sejumlah tambang di wilayah tersebut. Namun, sebagian besar safir berasal dari sedimen sungai. “Seperti emas, safir sangat tahan terhadap pelapukan dibandingkan dengan mineral lainnya. Selama periode waktu yang lama, butiran safir tersapu keluar dari batuan dan mengendap di sungai. Karena kepadatannya yang tinggi, safir mudah dipisahkan dari komponen sedimen yang lebih ringan menggunakan panci emas,” jelas Sebastian Schmidt, yang melakukan penelitian sebagai bagian dari gelar masternya di Universitas Heidelberg.

Usia dan Asal Batu Safir

Para peneliti menentukan usia safir dari Eifel menggunakan metode uranium-timbal pada inklusi mineral dalam safir menggunakan spektrometer massa ion sekunder yang juga dapat mengidentifikasi komposisi isotop oksigen. Kelimpahan relatif yang berbeda dari isotop ringan O-16 dan isotop berat O-18 memberikan informasi tentang asal kristal seperti sidik jari. Batuan kerak dalam memiliki lebih banyak O-18 daripada lelehan dari mantel Bumi.

Seperti yang ditunjukkan oleh penentuan usia, safir di Eifel terbentuk pada saat yang sama dengan vulkanisme. Sebagian, safir mewarisi tanda isotopik dari lelehan mantel, yang terkontaminasi oleh batuan kerak yang dipanaskan dan sebagian meleleh pada kedalaman sekitar lima hingga tujuh kilometer. Safir lainnya berasal dari kontak dengan lelehan bawah tanah, di mana lelehan tersebut meresap ke batuan yang berdekatan dan dengan demikian memicu pembentukan safir. “Di Eifel, proses magmatik dan metamorf, di mana suhu mengubah batuan asli, memainkan peran dalam kristalisasi safir,” kata Sebastian Schmidt.

Referensi: “Klasifikasi isotop oksigen yang dikontrol secara petrologi dari safir magmatik dan metamorf kogenetik dari ladang vulkanik Kuarter di Eifel, Jerman” oleh Sebastian Schmidt, Andreas Hertwig, Katharina Cionoiu, Christof Schäfer dan Axel Okay. Schmitt, 7 Mei 2024, Kontribusi terhadap Mineralogi dan Petrologi.
DOI: 10.1007/s00410-024-02136-x

Dukungan untuk pekerjaan tersebut datang dari Asosiasi Dr. Eduard Gübelin untuk Penelitian dan Identifikasi Batu Mulia di Swiss serta Yayasan Penelitian Jerman.