tomoyo
22-02-2005, 16:56
الزمرد
تعزي ندرة معدن ما إلى صعوبة توفر العناصر اللازمة لتشكله في موقع ما خلال الزمن الجيولوجي السحيق، وما ينسحب على الأحجار الكريمة. ينسحب على الزمرد، وإن التعرف على نماذج تشكل بلورة الزمرد قد تكفل التميز المباشر بين الزمرد الطبيعي وبين الزمرد المزيف.
نماذج من البيئة الجيولوجية لتشكل الزمرد …
البنية الكيميائية البلورية للزمرد
الزمرد الأخضر هو معدن البيريل BERYL وينتمي هدا المعدن الكريم إلى صف السيليكات الحلقية CYCLOSILICATE، ويتكون هذا الصف من تجمع عدد ما من رباعيات الوجوه، وتتشكل وحدة رباعية الوجوه من فجوة مركزية يحيط بها أربع ذري، إذ يتوضع عنصر الأوكسجين في الذري بينما يحتل عنصر السيليسيوم SI4+4 الفجوة المركزية.
تتجمع كل ست وحدات من رباعيات الوجوه في حلقة SI6O18-12، وترتبط الحلقات فيما بينها بعنصري البيريليوم Be+2 والألمنيوم Al+3، وتنمو هذه الحلقات في اتجاه المحور الشاقولي محدثة فيما بينها قنوات تشغل بعناصر قلوية NA+ ,K+ ,LI+، عندئذ تتخلق بلورة الزمرد من أبعاد وزوايا ومحاور ومستويات متناظرة ومركز وحيد، وتنتمي تلك البلورة إلى نظام التبلور سداسي الزوايا HEAGONAL, وتمثل بلورة الزمرد بموشور، ويعتبر هذا الموشور وحدة الخلية الأولية لبلورة الزمرد.
إن عملية تشكل بلورة الزمرد تتم في بيئات جيولوجية متباينة وضمن ظروف محددة جدا، وإن العمليات الجيولوجية التي تساعد على توفر العناصر الكيميائية المكونة لشبكة الزمرد البلورية هي التي تحدد مواقع انتشار هذا الحجر الكريم، وإن الذي يحدد وجود الزمرد في مكان ما دون غيره هو وفرة العناصر الكيميائية التي تدخل في تركيب بلورة الزمرد، وان الذي يفسر ندرة هذا الحجر الكريم هو تباين أقطار العناصر الكيميائية أولا، ونزعة أو ميل العناصر القلوية إلى التجمع في القشرة القارية من كوكب الأرض وكذلك نزعة الكروم CR+3 والفانديوم V+3 والحديد FE+3 إلى التجمع في منطقة الغلاف من كوكب الأرض ثانيا.
إن اختلاف تركيز العناصر الكيميائية التي تدخل في تركيب بلورة الزمرد هو الذي يسمح بوجود ضروب مختلفة من الزمرد ذات ألوان وجودة متفاوتة، ويعزى ذ لك إلى ظاهرة الإحلال المتماثل ما بين العناصر الكيميائية في الشبكة البلورية للزمرد، كأن يحل عنصر الكروم CR+3 أو عنصر الفانديوم V+3 جزئيا محل عنصر الألمنيوم، كما يمكن لعنصري الحديد FE+3 والمغنيزيوم MG+2 أن يحلا محل عنصر الألمنيوم، وبالمقابل يمكن لعنصر الألمنيوم أن يحل جزئيا محل عنصر السيليسيوم في بعض مراكز رباعيات الوجوه، ولا يمكن أن يحل جزئيا محل عنصر البيريليوم إلا عنصر الليثوم LI+، ويتمخض عن جملة هذه الإحلالات المتماثلة في شبكة الزمرد البلورية اختلال في التوازن الكهربائي للشبكة البلورية، كأن تزيد الشحنة الكهربائية السالبة على حساب الشحنة الكهربائية الموجبة في شبكة الزمرد البلورية، ولكي تكتسب الشبكة صفة الاستقرار لابد من تعويض النقص في الشحنة الموجبة، عندئذ تقوم الشبكة البلورية بجذب بعض العناصر القلوية مثل البوتاسيوم والصوديوم والليثيوم والسيزيوم CS+ من الوسط الجيولوجي المحيط، وينتج عن ذلك موازنة الزيادة في الشحنة السالبة التي نتجت عن ظاهرة الإحلال المتماثل في الشبكة البلورية لمعدن البريل BE3 AL2SI6O18 أو حجر الزمرد الكريم، وتسكن العناصر القلوية وما يصحبها من جزيئات مائية وغازات حبيسة القنوات المحدثة من خلال توضع الحلقات السداسية في اتجاه محور بلورة الزمرد الرئيس.
طرائق تشكل بلورات الزمرد
إن البحث عن طريقة تشكل بلورات الزمرد في بيئة جيولوجية ما من بيئات الكوكب الأرضي، وذلك بغية وضع نموذج جيولوجي قابل للتعميم من أجل بيئات مماثلة، قد يكفل الكشف عن مواقع جديدة قابلة للاستثمار.
طريقة تشكل بلورات الزمرد البرازيلي
يمكن التمييز بين نوعين من نماذج تشكل بلورات الزمرد في البرازيل، إذ يمثل النموذج الأول تفاعل اندفاعي - اندفاعي، ويمثل النموذج الثاني تفاعل رسوبي - اندفاعي.
النموذج الأول:اندفاعي - اندفاعي
يمكن أن يمثل هذا النموذج بتفاعل بين مغماً (مهل) غرانيتية غنية السيليسيوم SI+4 والألمنيوم والبوتاسيوم و البيريليوم وبين صخر اندفاعي قاعدي، وتعرف الصخور القاعدية بفقرها في عنصر السيليسيوم واغتنائها بعنصر الحديد والمغنيزيوم، مثل ذلك صخر البيريدوتيت PERIODOTITE المتكون من معدني البيروكسين PYROXENE والأوليفين OLIVINE، وينتج عن تجوية ذلك الصخر السربنتين SERPENTINE الذي يعرف بلونه الأخضر.
تتدفق المغما الغرانيتية في جيب من الصخور القاعدية الخضراء مثل صخر السربنتين، وتتمايز المغما في تركيبها الكيميائي خلال صعودها من أماكن تشكلها باتجاه الجيب الصخري، ويحصل التمايز بسبب تناقص درجة الحرارة والضغط مع التقدم باتجاه الجيب الصخري، فيترسب الغرانيت GRANITE ثم البغماتيت PEMATITE من بلورات كبيرة من الكوارتز والفلسبار والميكا ثم تتحرر السوائل FLUIDES الحارة الغنية بالعناصر القلوية.
تحصل تحولات كبيرة على الحالة الصلبة في منطقة التفاعل DE REACTION ZONE بين الجيب الصخري المكون من السربنتين والبغماتيت وذلك في وجود السوائل الحارة (o600-400م) والقلوية، وينتج عن هذه التحولات أحزمة من صخور ذات تركيبات معدنية مختلفة على جانبي منطقة التماس، إذ يمكن أن نميز في منطقة التماس وبشكل متوازي ومتناظر لها التركيبات المعدنية التالية: السربنتينيت والتالك شيست والفلوجوبيتيت PHLOGOPITITE (ميكا سوداء غنية بالمغنيزيوم) والبلاجيوكلازيت PLAGIOCLASITE وتعرف هذه التركيبات المعدنية بالصخور الاستحالية.
يصحب التركيبات المعدنية الجديدة في منطقة التماس تحرر كثير من العناصر الكيميائية الضرورية واللازمة لتشكل بلورة الزمرد، وتقوم السوائل الحارة بنقل هذه العناصر مع تلك التي ترد مع المياه الراشحة من القشرة القارية إلى منطقة تشكل الفلوجوبيتيت حيث تتجمع العناصر وتتركز فيترسب معدن البيريل أو بلورة الزمرد الأخضر.
إن عملية تشكل معدن البيريل أو الزمرد الأخضر استوجبت مغما غرانيتية أدت إلى تشكل الغرانيت أولا ثم البغماتيت ثانيا ثم تحرر السوائل الحارة والقلوية ثالثا، وإن توضع البغماتيت في جيب من السربنتين صحبه نقل عناصر كيميائية مثل السيليسيوم والألمنيوم والبيريليوم إلى وسط غني بعاصر الحديد والمغنيزيوم والكروم مما يسمح بترسيب الزمرد والفلوجييت معا خلال فترة التفاعل التي تقدر بمئات السنين.
النموذج الثاني: رسوبي - اندفاعي
يرجع تاريخ تشكل الزمرد البرازيلي إلى فترتين: الأولى حصلت ما بين 2-2.7 مليار سنة والثانية تمت ما بين 510-760 مليون سنة، وبذلك يعتبر الزمرد البرازيلي أقدم ما عرفته البشرية على سطح الكوكب الأرضي.
لم يقتصر تواجد الزمرد الأخضر مع الفلوجوبيت (ميكا سوداء غنية بالمغنيزيوم) على النموذج الأول، بل يعزى في بعض المناجم البرازيلية إلى ظاهرة تشكل الفوالق والانكسارات في القشرة القارية، وإن هذه الظاهرة تسمح برشح المياه السطحية المشحونة بالعناصر القلوية إلى منطقة الصخور الخضراء، فترتفع درجة حرارة المياه بسبب توغلها عمقا، ثم يحصل تفاعل بين المياه الراشحة القلوية والحارة مع مكونات الصخور الخضراء، وينتج عن هذا التفاعل ارتفاع في تركيز العناصر الكيميائية الضرورية واللازمة لتشكل معدن البيريل ومعدن الفلوجوبيت، -ويمثل ذلك بموقع سانتا تيريزينا SANTA TEREZINHA في ولاية جوياس GOIAS البرازيلية- الذي تم اكتشافه عام 1981، ويعتبر هذا الموقع من أكثر المواقع أهمية في البرازيل وربما في العالم إذ قدرت الكمية المستخرجة من ذلك الموقع بنحو 155 طن وذلك خلال الفترة الواقعة ما بين عامي 1981 - 1988، إلا أن تبلور الزمرد كان سيئا والجودة كانت أقل من 1%.
طريقة تشكل بلورات الزمرد الكولومبي
يمكن أن تمثل هذه الطريقة بنموذج واحد لا تتدخل فيه الصخور الاندفاعية، ويمثل جزء من حلقة تطور المادة العضوية العامة في حوض الكورديلير CORDILLERE الرسوبي إذ تقع على تخومه حقول البترول.
نموذج رسوبي - رسوبي
يعتبر هدا النموذج أكثر حداثة من النموذجين السابقين،إذ يرجع تشكله إلى مرحلتين من مراحل تطور الجيولوجيا في كولومبيا، تمت المرحلة الأولى في العصر الكريتاسي الأسفل (65 مليون سنة) والثانية ما بين عصري ايوسين - اوليغوسين (38-32 مليون سنة).
بقي هذا النموذج غامضا إلى عهد قريب من عام 1994، حيث تم التأكد من وجود بلورات الهاليت NACI في فجوات تحوي في نفس الوقت على بلورات مجهرية من الزمرد، وهذا ما يؤكد الأصل التبخيري والرسوبي لطريقة التشكل.
منذ65 مليون سنة لم يكن الكورديلير موجودا في مكانه الحالي، بل كان يوجد في مكانه حوضا رسوبيا،إذ نتج هدا الحوض عن تراكم آلاف الأمتار من الرسوبيات القارية والبحرية، وتضمن هذا الحوض بعض المواقع المالحة والسبخات، ومن ثم خضعت المواد المنقولة في الحوض الرسوبي إلى عمليات رص وتشوه بفعل انفتاح المحيط الأطلسي ودفع أمريكا الجنوبية نحو الغرب، فتكونت الطيات والانكسارات في صخور الشالس الأسود SHALES NOIRS من عصر الكريتاسي الأسفل، مما سهل من رشح وحركة المياه الحارة خلال الطيات المتراكبة إلى الطبقات العميقة من الحوض الرسوبي فترتفع درجة حرارتها إلى o300م تذيب المياه السطحية الراشحة بلورات ملح الطعام NACI والجبس اللامائي CASO4 وترحل هذه الأملاح المنحلة مع المياه الراشحة والحارة إلى منطقة التماس مع الصخر الغضاري الغني بالمادة العضوية (3%) مما يكسبها قدرة عالية على سيادة تفاعلات الاختزال، ويحوي هذا الصخر على العديد من العناصر الكيميائية مثل الحديد (4- 8%) والبيريليوم (4-3 جزء/ المليون) والكروم ( 170-100 جزء/ المليون) والفانديوم (300-140 جزء/ المليون).
تعرف التفاعلات لحظة التماس بين المياه الراشحة والشالس الأسود تحت اسم تفاعلات الاختزال الحراري THERMORDUCTION للكبريتات، وينتج عن ذلك إنتاج كميات كبيرة من غاز كبريتيد الهيدروجين من إرجاع أيون الكبريتات، ويصحب ذلك أكسدة المادة العضوية في الصخر الغضاري إلى غاز الفحم، ويتفاعل الغاز المنطلق SH2 وثاني فحمات HCO3 مع حديد وكلسيوم الصخر الغضاري فيترسب الكلسيت CACO3 والبيريت FeS2 تترسب المادة العضوية على هيئة بلورات غرافيت في بعض العروق، ويتمخض عن هذه التفاعلات تحرر العناصر الضرورية واللازمة مثل البيريليوم والكروم والفانديوم لتشكل بلورة الزمرد في وجود المياه الحارة والقلوية.
تعزي ندرة معدن ما إلى صعوبة توفر العناصر اللازمة لتشكله في موقع ما خلال الزمن الجيولوجي السحيق، وما ينسحب على الأحجار الكريمة. ينسحب على الزمرد، وإن التعرف على نماذج تشكل بلورة الزمرد قد تكفل التميز المباشر بين الزمرد الطبيعي وبين الزمرد المزيف.
نماذج من البيئة الجيولوجية لتشكل الزمرد …
البنية الكيميائية البلورية للزمرد
الزمرد الأخضر هو معدن البيريل BERYL وينتمي هدا المعدن الكريم إلى صف السيليكات الحلقية CYCLOSILICATE، ويتكون هذا الصف من تجمع عدد ما من رباعيات الوجوه، وتتشكل وحدة رباعية الوجوه من فجوة مركزية يحيط بها أربع ذري، إذ يتوضع عنصر الأوكسجين في الذري بينما يحتل عنصر السيليسيوم SI4+4 الفجوة المركزية.
تتجمع كل ست وحدات من رباعيات الوجوه في حلقة SI6O18-12، وترتبط الحلقات فيما بينها بعنصري البيريليوم Be+2 والألمنيوم Al+3، وتنمو هذه الحلقات في اتجاه المحور الشاقولي محدثة فيما بينها قنوات تشغل بعناصر قلوية NA+ ,K+ ,LI+، عندئذ تتخلق بلورة الزمرد من أبعاد وزوايا ومحاور ومستويات متناظرة ومركز وحيد، وتنتمي تلك البلورة إلى نظام التبلور سداسي الزوايا HEAGONAL, وتمثل بلورة الزمرد بموشور، ويعتبر هذا الموشور وحدة الخلية الأولية لبلورة الزمرد.
إن عملية تشكل بلورة الزمرد تتم في بيئات جيولوجية متباينة وضمن ظروف محددة جدا، وإن العمليات الجيولوجية التي تساعد على توفر العناصر الكيميائية المكونة لشبكة الزمرد البلورية هي التي تحدد مواقع انتشار هذا الحجر الكريم، وإن الذي يحدد وجود الزمرد في مكان ما دون غيره هو وفرة العناصر الكيميائية التي تدخل في تركيب بلورة الزمرد، وان الذي يفسر ندرة هذا الحجر الكريم هو تباين أقطار العناصر الكيميائية أولا، ونزعة أو ميل العناصر القلوية إلى التجمع في القشرة القارية من كوكب الأرض وكذلك نزعة الكروم CR+3 والفانديوم V+3 والحديد FE+3 إلى التجمع في منطقة الغلاف من كوكب الأرض ثانيا.
إن اختلاف تركيز العناصر الكيميائية التي تدخل في تركيب بلورة الزمرد هو الذي يسمح بوجود ضروب مختلفة من الزمرد ذات ألوان وجودة متفاوتة، ويعزى ذ لك إلى ظاهرة الإحلال المتماثل ما بين العناصر الكيميائية في الشبكة البلورية للزمرد، كأن يحل عنصر الكروم CR+3 أو عنصر الفانديوم V+3 جزئيا محل عنصر الألمنيوم، كما يمكن لعنصري الحديد FE+3 والمغنيزيوم MG+2 أن يحلا محل عنصر الألمنيوم، وبالمقابل يمكن لعنصر الألمنيوم أن يحل جزئيا محل عنصر السيليسيوم في بعض مراكز رباعيات الوجوه، ولا يمكن أن يحل جزئيا محل عنصر البيريليوم إلا عنصر الليثوم LI+، ويتمخض عن جملة هذه الإحلالات المتماثلة في شبكة الزمرد البلورية اختلال في التوازن الكهربائي للشبكة البلورية، كأن تزيد الشحنة الكهربائية السالبة على حساب الشحنة الكهربائية الموجبة في شبكة الزمرد البلورية، ولكي تكتسب الشبكة صفة الاستقرار لابد من تعويض النقص في الشحنة الموجبة، عندئذ تقوم الشبكة البلورية بجذب بعض العناصر القلوية مثل البوتاسيوم والصوديوم والليثيوم والسيزيوم CS+ من الوسط الجيولوجي المحيط، وينتج عن ذلك موازنة الزيادة في الشحنة السالبة التي نتجت عن ظاهرة الإحلال المتماثل في الشبكة البلورية لمعدن البريل BE3 AL2SI6O18 أو حجر الزمرد الكريم، وتسكن العناصر القلوية وما يصحبها من جزيئات مائية وغازات حبيسة القنوات المحدثة من خلال توضع الحلقات السداسية في اتجاه محور بلورة الزمرد الرئيس.
طرائق تشكل بلورات الزمرد
إن البحث عن طريقة تشكل بلورات الزمرد في بيئة جيولوجية ما من بيئات الكوكب الأرضي، وذلك بغية وضع نموذج جيولوجي قابل للتعميم من أجل بيئات مماثلة، قد يكفل الكشف عن مواقع جديدة قابلة للاستثمار.
طريقة تشكل بلورات الزمرد البرازيلي
يمكن التمييز بين نوعين من نماذج تشكل بلورات الزمرد في البرازيل، إذ يمثل النموذج الأول تفاعل اندفاعي - اندفاعي، ويمثل النموذج الثاني تفاعل رسوبي - اندفاعي.
النموذج الأول:اندفاعي - اندفاعي
يمكن أن يمثل هذا النموذج بتفاعل بين مغماً (مهل) غرانيتية غنية السيليسيوم SI+4 والألمنيوم والبوتاسيوم و البيريليوم وبين صخر اندفاعي قاعدي، وتعرف الصخور القاعدية بفقرها في عنصر السيليسيوم واغتنائها بعنصر الحديد والمغنيزيوم، مثل ذلك صخر البيريدوتيت PERIODOTITE المتكون من معدني البيروكسين PYROXENE والأوليفين OLIVINE، وينتج عن تجوية ذلك الصخر السربنتين SERPENTINE الذي يعرف بلونه الأخضر.
تتدفق المغما الغرانيتية في جيب من الصخور القاعدية الخضراء مثل صخر السربنتين، وتتمايز المغما في تركيبها الكيميائي خلال صعودها من أماكن تشكلها باتجاه الجيب الصخري، ويحصل التمايز بسبب تناقص درجة الحرارة والضغط مع التقدم باتجاه الجيب الصخري، فيترسب الغرانيت GRANITE ثم البغماتيت PEMATITE من بلورات كبيرة من الكوارتز والفلسبار والميكا ثم تتحرر السوائل FLUIDES الحارة الغنية بالعناصر القلوية.
تحصل تحولات كبيرة على الحالة الصلبة في منطقة التفاعل DE REACTION ZONE بين الجيب الصخري المكون من السربنتين والبغماتيت وذلك في وجود السوائل الحارة (o600-400م) والقلوية، وينتج عن هذه التحولات أحزمة من صخور ذات تركيبات معدنية مختلفة على جانبي منطقة التماس، إذ يمكن أن نميز في منطقة التماس وبشكل متوازي ومتناظر لها التركيبات المعدنية التالية: السربنتينيت والتالك شيست والفلوجوبيتيت PHLOGOPITITE (ميكا سوداء غنية بالمغنيزيوم) والبلاجيوكلازيت PLAGIOCLASITE وتعرف هذه التركيبات المعدنية بالصخور الاستحالية.
يصحب التركيبات المعدنية الجديدة في منطقة التماس تحرر كثير من العناصر الكيميائية الضرورية واللازمة لتشكل بلورة الزمرد، وتقوم السوائل الحارة بنقل هذه العناصر مع تلك التي ترد مع المياه الراشحة من القشرة القارية إلى منطقة تشكل الفلوجوبيتيت حيث تتجمع العناصر وتتركز فيترسب معدن البيريل أو بلورة الزمرد الأخضر.
إن عملية تشكل معدن البيريل أو الزمرد الأخضر استوجبت مغما غرانيتية أدت إلى تشكل الغرانيت أولا ثم البغماتيت ثانيا ثم تحرر السوائل الحارة والقلوية ثالثا، وإن توضع البغماتيت في جيب من السربنتين صحبه نقل عناصر كيميائية مثل السيليسيوم والألمنيوم والبيريليوم إلى وسط غني بعاصر الحديد والمغنيزيوم والكروم مما يسمح بترسيب الزمرد والفلوجييت معا خلال فترة التفاعل التي تقدر بمئات السنين.
النموذج الثاني: رسوبي - اندفاعي
يرجع تاريخ تشكل الزمرد البرازيلي إلى فترتين: الأولى حصلت ما بين 2-2.7 مليار سنة والثانية تمت ما بين 510-760 مليون سنة، وبذلك يعتبر الزمرد البرازيلي أقدم ما عرفته البشرية على سطح الكوكب الأرضي.
لم يقتصر تواجد الزمرد الأخضر مع الفلوجوبيت (ميكا سوداء غنية بالمغنيزيوم) على النموذج الأول، بل يعزى في بعض المناجم البرازيلية إلى ظاهرة تشكل الفوالق والانكسارات في القشرة القارية، وإن هذه الظاهرة تسمح برشح المياه السطحية المشحونة بالعناصر القلوية إلى منطقة الصخور الخضراء، فترتفع درجة حرارة المياه بسبب توغلها عمقا، ثم يحصل تفاعل بين المياه الراشحة القلوية والحارة مع مكونات الصخور الخضراء، وينتج عن هذا التفاعل ارتفاع في تركيز العناصر الكيميائية الضرورية واللازمة لتشكل معدن البيريل ومعدن الفلوجوبيت، -ويمثل ذلك بموقع سانتا تيريزينا SANTA TEREZINHA في ولاية جوياس GOIAS البرازيلية- الذي تم اكتشافه عام 1981، ويعتبر هذا الموقع من أكثر المواقع أهمية في البرازيل وربما في العالم إذ قدرت الكمية المستخرجة من ذلك الموقع بنحو 155 طن وذلك خلال الفترة الواقعة ما بين عامي 1981 - 1988، إلا أن تبلور الزمرد كان سيئا والجودة كانت أقل من 1%.
طريقة تشكل بلورات الزمرد الكولومبي
يمكن أن تمثل هذه الطريقة بنموذج واحد لا تتدخل فيه الصخور الاندفاعية، ويمثل جزء من حلقة تطور المادة العضوية العامة في حوض الكورديلير CORDILLERE الرسوبي إذ تقع على تخومه حقول البترول.
نموذج رسوبي - رسوبي
يعتبر هدا النموذج أكثر حداثة من النموذجين السابقين،إذ يرجع تشكله إلى مرحلتين من مراحل تطور الجيولوجيا في كولومبيا، تمت المرحلة الأولى في العصر الكريتاسي الأسفل (65 مليون سنة) والثانية ما بين عصري ايوسين - اوليغوسين (38-32 مليون سنة).
بقي هذا النموذج غامضا إلى عهد قريب من عام 1994، حيث تم التأكد من وجود بلورات الهاليت NACI في فجوات تحوي في نفس الوقت على بلورات مجهرية من الزمرد، وهذا ما يؤكد الأصل التبخيري والرسوبي لطريقة التشكل.
منذ65 مليون سنة لم يكن الكورديلير موجودا في مكانه الحالي، بل كان يوجد في مكانه حوضا رسوبيا،إذ نتج هدا الحوض عن تراكم آلاف الأمتار من الرسوبيات القارية والبحرية، وتضمن هذا الحوض بعض المواقع المالحة والسبخات، ومن ثم خضعت المواد المنقولة في الحوض الرسوبي إلى عمليات رص وتشوه بفعل انفتاح المحيط الأطلسي ودفع أمريكا الجنوبية نحو الغرب، فتكونت الطيات والانكسارات في صخور الشالس الأسود SHALES NOIRS من عصر الكريتاسي الأسفل، مما سهل من رشح وحركة المياه الحارة خلال الطيات المتراكبة إلى الطبقات العميقة من الحوض الرسوبي فترتفع درجة حرارتها إلى o300م تذيب المياه السطحية الراشحة بلورات ملح الطعام NACI والجبس اللامائي CASO4 وترحل هذه الأملاح المنحلة مع المياه الراشحة والحارة إلى منطقة التماس مع الصخر الغضاري الغني بالمادة العضوية (3%) مما يكسبها قدرة عالية على سيادة تفاعلات الاختزال، ويحوي هذا الصخر على العديد من العناصر الكيميائية مثل الحديد (4- 8%) والبيريليوم (4-3 جزء/ المليون) والكروم ( 170-100 جزء/ المليون) والفانديوم (300-140 جزء/ المليون).
تعرف التفاعلات لحظة التماس بين المياه الراشحة والشالس الأسود تحت اسم تفاعلات الاختزال الحراري THERMORDUCTION للكبريتات، وينتج عن ذلك إنتاج كميات كبيرة من غاز كبريتيد الهيدروجين من إرجاع أيون الكبريتات، ويصحب ذلك أكسدة المادة العضوية في الصخر الغضاري إلى غاز الفحم، ويتفاعل الغاز المنطلق SH2 وثاني فحمات HCO3 مع حديد وكلسيوم الصخر الغضاري فيترسب الكلسيت CACO3 والبيريت FeS2 تترسب المادة العضوية على هيئة بلورات غرافيت في بعض العروق، ويتمخض عن هذه التفاعلات تحرر العناصر الضرورية واللازمة مثل البيريليوم والكروم والفانديوم لتشكل بلورة الزمرد في وجود المياه الحارة والقلوية.