La historia geológica de estos cristales comenzó hace unos 500 millones de años en un mar poco profundo que estaba recibiendo sedimentos de las antiguas montañas Adirondack al norte. Los sedimentos de carbonato de calcio y magnesio se acumularon y se litificaron para formar el lecho de roca de dolomía conocido actualmente como la Formación Little Falls y anteriormente como la Dolostona Little Falls. Mientras estaban enterradas, las cavidades se formaron por aguas ácidas formando los vugs en los que se formaron los cristales de cuarzo. Mientras que la unidad de dolomía es de edad cámbrica, se interpreta que el cuarzo dentro de los vugs se formó durante el Período Carbonífero. El material orgánico ceroso, el dióxido de silicio y la pirita (sulfuro de hierro) estaban presentes como componentes menores de la roca hecha de dolomita y calcita. A medida que el sedimento enterraba la roca y las temperaturas aumentaban, los cristales crecían en las cavidades muy lentamente, dando como resultado cristales de cuarzo de una claridad excepcional. Se pueden encontrar inclusiones en estos cristales que proporcionan pistas sobre los orígenes de los diamantes Herkimer. Dentro de las inclusiones se encuentran sólidos, líquidos (agua salada o petróleo), gases (casi siempre dióxido de carbono), inclusiones de dos y tres fases y cristales negativos (uniaxiales). Un hidrocarburo negro es la inclusión sólida más común.
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