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Composición, propiedades, características cristalográficas e instrumentos de prueba de las piedras preciosas
Bases geológicas de las piedras preciosas, composición química, propiedades físicas y 9 instrumentos de prueba
Introducción:
Descubra los secretos de las piedras preciosas con nuestra guía sobre los fundamentos de la gemología y el procesamiento. Explore los conceptos básicos de los tipos de gemas, sus orígenes geológicos y su composición química. Conozca las propiedades físicas que definen a cada gema y aprenda a identificarlas utilizando diversos instrumentos de prueba.
La mayoría de las piedras preciosas se transforman en facetas
Índice
Sección I Conceptos básicos de las piedras preciosas
Las piedras preciosas se refieren a materiales que poseen belleza, durabilidad y rareza y que se pueden convertir en joyas o artesanías, incluidas las piedras preciosas naturales y las piedras preciosas sintéticas, denominadas colectivamente gemas (en un sentido amplio). La clasificación de las piedras preciosas se muestra en la Tabla 1-1.
Cuadro 1-1 Clasificación de las piedras preciosas
| Piedras preciosas | Piedras preciosas naturales | Piedra natural |
| Jade natural | ||
| Piedra natural orgánica | ||
| Piedra artificial para joyería | Gema sintética | |
| Piedra artificial | ||
| Gema compuesta | ||
| Piedra preciosa reconstruida |
Las piedras preciosas naturales son aquellas producidas por la naturaleza, caracterizadas por su belleza, durabilidad y rareza, incluidas las gemas naturales, el jade natural y las gemas orgánicas naturales. Entre ellas, las gemas naturales (denominadas gemas en sentido estricto) son cristales minerales simples o dobles, como los diamantes, los zafiros (Figura 1-1) y las esmeraldas. El jade natural (jade) está formado por agregados minerales o sustancias amorfas, como la jadeíta, el jade de Hetian y el ágata (Figura 1-2). Las gemas orgánicas naturales (gemas orgánicas) son materiales de joyería generados por organismos vivos, compuestos parcial o totalmente de materia orgánica, como las perlas, los corales y el ámbar (Figura 1-3).
Figura 1-1 Cristales de zafiro natural y la roca que los rodea
Figura 1-2 Ágata en bruto
Figura 1-3 Ámbar crudo
Las piedras preciosas artificiales son materiales (excluidos los metales) parcial o totalmente producidos o fabricados como joyas o artesanía, incluidas las piedras preciosas sintéticas, las piedras preciosas artificiales, las piedras ensambladas y las piedras preciosas reconstruidas. Las piedras preciosas sintéticas son materiales producidos artificialmente que tienen homólogos conocidos en la naturaleza, con propiedades físicas y composiciones químicas coherentes con sus homólogos naturales, como los rubíes sintéticos, las esmeraldas sintéticas (Figura 1-4) y las circonitas cúbicas sintéticas (Figura 1-5). Las piedras preciosas artificiales son materiales producidos artificialmente sin sus equivalentes, como la ferrita de estroncio sintética y el vidrio. Las piedras preciosas ensambladas se refieren a materiales creados uniendo artificialmente dos o más piezas de material de piedra preciosa para dar una impresión general, comúnmente visto en ópalos ensamblados (Figura 1-6) y esmeraldas. Las piedras preciosas reconstruidas se refieren a materiales creados fundiendo y sinterizando artificialmente fragmentos o restos de piedras preciosas para formar un material con una apariencia general, como el ámbar reconstruido y la turquesa reconstruida.
Figura 1-5 Formación de cristales de óxido de circonio cúbico
Figura 1-6 Ópalo montado
Sección II La base geológica de las piedras preciosas
1. Los tres grandes tipos de rocas y la producción de piedras preciosas
Los minerales son elementos o compuestos naturales formados por procesos geológicos, con composiciones químicas y estructuras internas específicas, y son relativamente estables en determinadas condiciones. Las rocas son agregados de minerales o materiales amorfos formados por procesos geológicos, que poseen determinadas estructuras y texturas. Las rocas pueden clasificarse en tres grandes categorías en función de su origen: ígneas, sedimentarias y metamórficas. En la Tabla 1-2 se indican los orígenes geológicos de las piedras preciosas más comunes.
Tabla 1-2 Origen geológico de las piedras preciosas más comunes
| Tipo de roca | Nombre de la piedra producida |
|---|---|
| Roca ígnea | Diamantes, rubíes, zafiros, topacios, espinelas, esmeraldas, aguamarinas, granates, peridotos, cristales, obsidianas, etc. |
| Roca metamórfica | Jade, granate, rubíes, zafiros, madera petrificada, etc. |
| Roca sedimentaria | Ópalo, calcedonia, turquesa, malaquita, ágata, etc. |
Se han descubierto más de 4.000 tipos de minerales en la Tierra, pero sólo más de 200 tipos pueden utilizarse como piedras preciosas, como se muestra en la Figura 1-7. Entre ellos, los minerales con características bellas, duraderas y raras pueden utilizarse como piedras preciosas. Entre ellos, los minerales con características bellas, duraderas y poco comunes pueden utilizarse como piedras preciosas, mientras que algunas rocas con textura fina y aspecto bello pueden utilizarse como jade (Figuras 1-8 a 1-10). Por lo general, las piedras preciosas se diseñan principalmente con forma facetada para reflejar su brillo y fuego, mientras que el jade se diseña principalmente con forma curva para reflejar su color y aspecto cálido, como se muestra en las Figuras 1-11 y 1-12.
Figura 1-7 Relación proporcional entre las piedras preciosas naturales y los minerales
Figura 1-8 Cristales de aguamarina
Figura 1-9 Roca ordinaria (ortoclasa)
Figura 1-10 Serpentina bruta
Figura 1-11 Piedras preciosas transformadas principalmente en facetas
Figura 1-12 El jade se transforma a menudo en formas curvas
2. Zonas comunes de producción de piedras preciosas
Las cinco piedras preciosas más preciadas del mundo son los diamantes, los rubíes, los zafiros, las esmeraldas y los crisoberilos. Comercialmente, las piedras preciosas distintas de los diamantes se denominan colectivamente piedras preciosas de color o piedras de fantasía.
Rusia, Australia, Sudáfrica, Congo y Botsuana son las cinco principales zonas productoras de diamantes del mundo. Las cinco principales zonas productoras de piedras preciosas de color son Myanmar, Tailandia, Sri Lanka, Madagascar y Brasil. Myanmar y Mozambique son las principales fuentes comerciales de rubíes, mientras que Tailandia, Sri Lanka, Vietnam, Afganistán, Rusia, Pakistán, Tanzania, Australia, Camboya y Madagascar también los producen. Las principales fuentes de zafiros son Sri Lanka, Tailandia, Australia, China, India, Camboya, Vietnam y Estados Unidos. Colombia y Zambia son las principales fuentes de esmeraldas, aunque Brasil, Zimbabue, Rusia, India y Canadá también las producen. Las principales fuentes de ojo de gato y alejandrita son Brasil y Sri Lanka, y también contribuyen India, Madagascar, Zimbabue, Zambia y Myanmar.
El jade de alta calidad incluye la jadeíta y el jade de Hetian. Actualmente, la única fuente comercialmente viable de jadeíta es Myanmar, con más de 95% del mercado, y en los últimos años también ha entrado en el mercado jadeíta de Guatemala. Hay muchas fuentes de jade de Hetian, siendo las principales fuentes nacionales Xinjiang, Qinghai, Liaoning y Taiwán. Al mismo tiempo, hay fuentes extranjeras en Rusia, Corea del Sur, Australia, Canadá y Nueva Zelanda.
3. Principales mercados de comercio de gemas
A escala internacional, los principales mercados de piedras preciosas en bruto son Madagascar, Sri Lanka, etc., mientras que los mercados secundarios son Tailandia, India, Kenia y Hong Kong (China). Entre ellos, Tailandia cuenta principalmente con dos mercados de gemas en Bangkok y Chanthaburi; Bangkok se centra en las piedras en bruto y los productos acabados, y Chanthaburi tiene muchas fábricas de procesamiento de piedras preciosas, que se dedican principalmente a las piedras en bruto, los productos acabados y las materias primas. El mercado tailandés de gemas ofrece una gran variedad; Jaipur, en la India, es un centro de procesamiento y distribución de esmeraldas, principalmente en bruto y acabadas; Kenia es un centro emergente de distribución de gemas en bruto, centrado principalmente en gemas de gama media, como turmalina, aguamarina, granate, etc.; Hong Kong, en China, se dedica principalmente a materiales para abalorios de gama media y baja.
En la actualidad, no existe un mercado especializado en materiales para tallar piedras preciosas en China continental. El condado de Haifeng, en la provincia de Guangdong, cuenta con un mercado de materias primas y fábricas de procesamiento de piedras preciosas que se dedican principalmente a las de gama baja, como la turmalina, el granate y el cristal.
Sección III Cristalografía de los minerales gema
1. Cristales y sólidos amorfos
Los cristales son sólidos con una estructura reticular, en la que las partículas internas están dispuestas en un patrón regular y se repiten periódicamente en el espacio tridimensional, formando externamente una determinada forma geométrica, como el granate, la esmeralda y el cristal. Los cristales tienen seis propiedades fundamentales.
- Autolimitante: Los cristales pueden crecer espontáneamente hasta convertirse en poliédricos geométricos en determinadas condiciones, como se muestra en las figuras 1-13 y 1-14.
- Uniformidad: Las propiedades físicas y químicas de todas las partes del cristal son las mismas.
- Simetría: Los cristales presentan simetría y regularidad en la disposición de sus partículas internas y sus características externas.
- Anisotropía: Ciertas propiedades físicas pueden variar con diferentes direcciones en el cristal, como la variación de la dureza.
- Energía interna mínima: En determinadas condiciones, en comparación con las sustancias amorfas, los líquidos y los gases de la misma composición, los cristales tienen la energía interna mínima.
- Estabilidad: Al tener una energía interna mínima, los cristales tienen la mayor estabilidad en comparación con las sustancias amorfas, los líquidos y los gases de la misma composición.
La figura 1-13 muestra la estructura reticular de los cristales de fluorita.
Figura 1-14 Formas geométricas de los cristales de fluorita
Los sólidos amorfos (Figuras 1-15, 1-16) son sólidos que no tienen una estructura reticular, con sus partículas internas dispuestas de forma irregular, por lo que aparecen macroscópicamente como formas geométricas irregulares y no facetadas.
La figura 1-15 muestra que la estructura de los sólidos amorfos no tiene estructura reticular.
Figura 1-16 Ópalo sin forma geométrica
2. Clasificación de los cristales
Basándose en las características de la simetría cristalina, los cristales pueden dividirse en tres grandes familias cristalinas y siete grandes sistemas cristalinos, como se muestra en la Tabla 1-3.
Cuadro 1-3 Clasificación de los cristales
| Familia de cristal | Sistema de cristales | Piedra preciosa |
|---|---|---|
| Familia de cristales avanzados | Sistema isométrico de cristales | Diamante, granate, espinela, fluorita, sodalita, etc. |
| Familia de cristales intermedios | Cristal hexagonal | Apatita, berilo y benitoita, etc. |
| Sistema trigonal | Zafiro, rubí, turmalina, cuarzo, rodocrosita, etc. | |
| Cristal tetragonal | Circón, rutilo, casiterita, escapolita e idocrasa, etc. | |
| Familia de cristales de bajo nivel | Ortorrómbico | Olivina, topacio, zoisita, iolita, crisoberilo, andalucita, kornerupina y danburita, etc. |
| Sistema monoclínico | Jade (jadeíta dura), diópsido, nefrita (tremolita), malaquita, ortoclasa y espodumeno, etc. | |
| Sistema triclínico | Plagioclasa, turquesa, rodonita, axinita, etc. |
3. Orientación y hábitos de cristalización de los cristales
(1) Orientación de los cristales y constantes cristalinas
La orientación del cristal es la determinación de un sistema de coordenadas dentro de un cristal, seleccionando ejes de coordenadas (también conocidos como ejes del cristal) y determinando la relación de longitudes unitarias (longitudes de eje) a lo largo de cada eje del cristal (relación de ejes). Los ejes del cristal se refieren a tres líneas rectas que se cruzan en el centro del cristal, que se denominan eje X, eje Y y eje Z (o representados por eje a, eje b y eje c). Los sistemas de cristales trigonal y hexagonal requieren un eje u adicional, siendo el extremo anterior negativo y el posterior positivo.
El ángulo del eje se refiere al ángulo entre los extremos positivos de los ejes del cristal, representados por α(YˆZ), β(ZˆX), γ(XˆY); la relación del eje se determina basándose en los métodos de la cristalografía geométrica: a: b: c. La relación del eje a : b: c y el ángulo del eje α : β: γ se denominan colectivamente constantes del cristal.
(2) Hábitos de cristalización de los cristales
Los hábitos de cristalización se refieren a las formas cristalinas que suelen presentar los minerales gema y a las proporciones en que los cristales se extienden en el espacio tridimensional. La orientación cristalina de los siete sistemas cristalinos principales y los hábitos de cristalización de los minerales gema comunes se muestran en la Tabla 1-4. En condiciones ideales, los minerales gema pueden crecer en cristales ideales según la disposición regular de las partículas internas. Sin embargo, en la mayoría de los casos, las actividades geológicas conducen a entornos de crecimiento inestables para los minerales gema, lo que da lugar a su crecimiento común como cristales distorsionados. Los agregados minerales (como el jade) no suelen presentar formas geométricas regulares, sino que a menudo aparecen como bloques irregulares, como la jadeíta y el ágata.
Al diseñar el estilo de talla de las piedras preciosas, hay que tener en cuenta los hábitos de cristalización de los cristales de la gema para conservar la calidad al máximo. Por ejemplo, los rubíes suelen tener forma de barril o cilíndrica corta, y suelen diseñarse en forma ovalada o de lágrima; las esmeraldas y las turmalinas suelen ser cilíndricas largas, y suelen diseñarse en estilos rectangulares de talla escalonada; los granates son cristales granulares, por lo que suelen diseñarse en forma redonda, de corazón u ovalada.
Tabla 1-4 Orientación cristalográfica de los siete principales sistemas cristalinos y minerales gema comunes
| El Grupo Crystal | Sistema de cristales | Esquema de orientación del cristal | Constantes cristalinas | Ejemplos de minerales comunes | ||
| Hábitos de cristalización | Diagrama de minerales | |||||
| El grupo cristalino superior | Sistema de cristal equiaxial |
|
a=b=c; α=β=γ=90° | Espinela | A menudo agregados octaédricos, octaédricos y dodecaédricos rómbicos agregados octaédricos y cúbicos, o biocristales octaédricos de contacto |
|
| Granate | A menudo dodecaedro rómbico, trisoctaedro tetragonal y la agregación de los dos, la superficie cristalina se puede ver líneas de crecimiento |
|
||||
| El Grupo Crystal | Sistema de cristales | Esquema de orientación del cristal | Constantes cristalinas | Ejemplos de minerales comunes | ||
| Hábitos de cristalización | Diagrama de minerales | |||||
| Grupo de cristales intermedios | Sistema cristalino hexagonal |
|
a=b≠c; α=β=90°, γ=120° | Beryl | A menudo en forma de columnas hexagonales con líneas longitudinales o fosas rectangulares desarrolladas en las caras de las columnas. |
|
| Sistema cristalino tripartito |
|
a=b≠c; α=β=90°, γ=120° | Corindón | A menudo columnares, en forma de tonel o de placa, de sección hexagonal, con líneas transversales desarrolladas en las caras de las columnas. |
|
|
| Turmalina | A menudo columnar, de sección transversal redondeada-triangular, con líneas longitudinales desarrolladas |
|
||||
| Cristal | A menudo prismáticas, hexagonales, o en grupos, rómbicas o bipiramidales triangulares, con líneas transversales conspicuas en las caras de las columnas. |
|
||||
| Sistema cristalino tetragonal |
|
a=b≠c; α=β=γ=90° | Zircón | A menudo agregados cortos columnares, cónicos, o columnares y cónicos |
|
|
| El Grupo Crystal | Sistema de cristales | Esquema de orientación del cristal | Constantes cristalinas | Ejemplos de minerales comunes | ||
| Hábitos de cristalización | Diagrama de minerales | |||||
| Familia de cristales de baja calidad | Sistema cristalino romboédrico |
|
a≠b≠c； α=β=γ=90° | Crisoberilo | A menudo bicristales platinados, columnares cortos o verticilados (cristales tripletes pseudohexagonales), con rayas que se desarrollan en la superficie inferior. |
|
| Peridoto | A menudo columnar corto, desarrollando líneas longitudinales |
|
||||
| Topacio | A menudo romboédrica: desarrollo de líneas longitudinales |
|
||||
| Zoisita (Tanzanita) | A menudo columnar o platicolumnar |
|
||||
| Sistema cristalino monoclínico |
|
a≠b≠c； a =γ=90°, β≠90° | Liofolita, Turbidita, Jadeíta | A menudo romboédrica |
|
|
| Sistema cristalino triclínico |
|
a≠b≠c； α≠β≠γ≠90° | Turquesa, axinita, piedra solar, cianita | Paralelo bifacial |
|
|
Sección IV Composición química de las piedras preciosas
1. Clasificación química de las piedras preciosas
Los minerales gema pueden dividirse en dos categorías en función de su composición química: compuestos y elementos. Los compuestos pueden subdividirse en óxidos y sales que contienen oxígeno (como silicatos, fosfatos y carbonatos). La composición química y la clasificación de las piedras preciosas más comunes se muestran en la Tabla 1-5.
Tabla 1-5 Composición química y clasificación de las piedras preciosas más comunes
| Categoría | Piedra preciosa | Composición química | ||
|---|---|---|---|---|
| Categoría elemental | Diamante | C, puede contener oligoelementos como N, B, H, etc. | ||
| Categoría compuesta | Categoría de óxido | Corindón (rubí, zafiro) | Al2O3 puede contener oligoelementos como Fe, Ti , CT, V, etc. | |
| Crisoberilo (ojo de gato, alejandrita, crisoberilo ordinario, etc.) | BeAl2O4 puede contener oligoelementos como Fe, Cr, Ti, etc. | |||
| Espinela | MgAl2O4 puede contener oligoelementos como Cr , Fe, Zn, etc. | |||
| Cuarzo (Cristal) | SiO2 puede contener oligoelementos como Ti, Fe, Al, etc. (algunos libros lo clasifican como silicatos). | |||
| Tipos de sales de oxígeno | Silicato | Berilo (esmeralda, aguamarina, morganita, etc.) | Sea3Al2Si6O18 puede contener oligoelementos como Cr, V, Fe, Ti, etc. | |
| Turmalina (Berilo) | (Na, K, Ca)(Al, Fe, Li, Mg, Mn)3(Al, Cr, Fe, V)6(BO3)3(Si6O18)(OH, F)4 | |||
| Zircón | ZrSiO4 puede contener oligoelementos como U, Th, etc. | |||
| Granate | A3B2(SiO4)3, A为Ca2+ 、 Mg2+ 、 Fe2+ 、 Mn2+ y así sucesivamente； B为Al3+, 、 Fe3+、 Ti3+ 、 Cr3+etc. | |||
| Peridoto | (Mg,Fe)2[SiO4] | |||
| Topacio | Al2SiO4(F,OH)2puede contener oligoelementos como Cr, Li, Be, etc. | |||
| Zoisita(Tanzanita) | Ca2Al3(SiO4)3(OH) , que puede contener oligoelementos como V, Cr, Mn, etc. | |||
| Jade | NaAlSi2O6 que puede contener oligoelementos como Cr, Fe, Ca, etc. | |||
| Fosfato | Turquesa | CuAl6(PO4)4(OH)8 - 5H2O | ||
| Carbonato | Malaquita | Cu2CO3(OH)2 | ||
La composición química de los minerales gema puede dividirse en componentes químicos principales y componentes químicos traza. Los componentes químicos principales mantienen la estructura de un mineral gema. Al mismo tiempo, los oligoelementos pueden variar dentro de un rango pequeño sin cambiar la estructura principal, lo que da lugar a propiedades físicas como el índice de refracción y las variaciones de densidad relativa. Los cambios en los oligoelementos también pueden hacer que las piedras preciosas formen diferentes colores y bandas de color. Por ejemplo, el principal componente del corindón es el Al2O3; cuando el corindón no contiene trazas de elementos, parece incoloro; cuando el corindón contiene trazas de Cr3+aparece rojo (cuando alcanza la calidad de gema, puede llamarse rubí); cuando el corindón contiene trazas de Fe2+ y Ti4+aparece azul (cuando alcanza la calidad de gema, puede llamarse zafiro); cuando el corindón contiene trazas de Fe3+El berilo es una piedra preciosa de color amarillo (cuando alcanza la calidad de gema, puede denominarse zafiro amarillo). El principal componente de un berilo es el Be3Al2Si6O18Cuando un berilo no contiene trazas de elementos, parece incoloro; cuando un berilo contiene trazas de Cr3+(cuando alcanza la calidad de gema, puede denominarse esmeralda); cuando un berilo contiene trazas de Fe2+La aguamarina es una piedra preciosa de color azul (cuando alcanza la calidad de gema, puede denominarse aguamarina). Las piedras preciosas cuyos colores son causados por oligoelementos se denominan "piedras preciosas de color alocromático", que generalmente tienen varios colores. Por ejemplo, el componente principal del peridoto es (Mg, Fe)2[SiO4], donde Fe2+ hace que el peridoto parezca amarillo verdoso. Las gemas cuyos colores están causados por elementos principales se denominan "gemas idiocromáticas", que suelen tener una sola variedad de color.
La composición química y la estructura de los minerales de las piedras preciosas pueden afectar a su durabilidad. En general, los minerales de silicato y óxido tienen mayor durabilidad, como el granate y el crisoberilo; los minerales de carbonato reaccionan fácilmente con los ácidos, por lo que su durabilidad es menor, como la malaquita, por lo que hay que tener cuidado para evitar el contacto con los ácidos durante el procesamiento y el almacenamiento. Los minerales hidratados de las gemas deben protegerse de las temperaturas excesivas durante el procesado para evitar la pérdida de agua, como la turquesa (CuAl6(PO4)4(OH)8-5H2O), que contiene agua de cristalización (H2O) y agua estructural (OH–). Cuando la temperatura alcanza los 100~200℃, el agua de cristalización se escapa, y cuando la temperatura alcanza los 600~1000℃, el agua estructural se escapa, pudiendo ambos dañar irreversiblemente la estructura de la turquesa. Casos similares son los de la turmalina(OH–) y tanzanita (OH–).
2. Inclusiones y clasificación de las piedras preciosas
El concepto de inclusiones en piedras preciosas puede dividirse en una definición amplia y otra restringida. La definición estrecha se refiere a otros componentes minerales que quedan encapsulados dentro de defectos cristalinos durante el crecimiento de la piedra preciosa. La definición amplia abarca todas las características que afectan a la uniformidad general de los minerales de las piedras preciosas, incluidas las inclusiones estrechas y las diferencias en la estructura y las características físicas de las piedras preciosas, como las bandas de color, la macla y el clivaje. Las inclusiones de piedras preciosas pueden clasificarse en función de su fase y tiempo de formación.
(1) Clasificación por fases
Las inclusiones de gemas pueden clasificarse en sólidas, líquidas y gaseosas en función de su fase.
① Inclusiones sólidas
Las inclusiones sólidas se refieren a las inclusiones que existen en forma sólida dentro de las piedras preciosas. Las inclusiones sólidas pueden formarse antes de la piedra preciosa o simultáneamente con ella. Por ejemplo, las inclusiones de rutilo en forma de aguja en el cuarzo (Figura 1-17).
② Inclusiones líquidas
Las inclusiones líquidas se refieren a las inclusiones en estado líquido dentro de las piedras preciosas, compuestas principalmente de agua (Figura 1-18).
Figura 1-17 Inclusiones en forma de aguja de rutilo en el cristal
Figura 1-18 Inclusiones líquidas en las piedras preciosas
③ Inclusiones gaseosas
Las inclusiones gaseosas son aquellas que existen en estado gaseoso dentro de las piedras preciosas. Por ejemplo, es frecuente encontrar burbujas en el ámbar y el vidrio (Figura 1-19).
④ Inclusiones multifásicas
Las inclusiones multifásicas se refieren a inclusiones en piedras preciosas que existen en múltiples fases, incluyendo inclusiones bifásicas sólido-líquido, inclusiones bifásicas gas-líquido e inclusiones trifásicas sólido-líquido-gas, etc. (Figuras 1-20, 1-21).
Figura 1-20 Inclusión trifásica sólido-líquido-gas
Figura 1-21 Inclusión bifásica gas-líquido
(2) Clasificación por tiempo de formación
Las inclusiones gema pueden clasificarse, en función de su tiempo de formación, en inclusiones primarias, singenéticas y epigenéticas.
① Inclusiones primarias
Las inclusiones primarias son inclusiones que se forman antes de la formación del cristal de la gema. Estas inclusiones son sólidas y pueden ser de la misma sustancia que la piedra preciosa o de una sustancia diferente.
② Inclusiones singenéticas
Las inclusiones primarias se forman simultáneamente con el cristal de la gema, que puede estar en estado sólido, líquido o gaseoso.
③ Inclusiones secundarias
Las inclusiones secundarias o postformación se forman después de que se haya formado el cristal de la gema. Por ejemplo, las inclusiones en forma de lirio del olivino se forman bajo tensión.
(3) Inclusiones comunes en las piedras preciosas
El estudio de las inclusiones en las piedras preciosas es uno de los mejores métodos para identificar variedades de piedras preciosas, distinguir entre piedras preciosas naturales y sintéticas, determinar si una piedra preciosa ha sido tratada e investigar el origen de las piedras preciosas. Por ejemplo, los rubíes birmanos suelen contener abundantes inclusiones de agujas de rutilo; las esmeraldas colombianas suelen incluir inclusiones trifásicas de gas-líquido-sólido; las aguamarinas pueden tener inclusiones en forma de lluvia; el olivino contiene inclusiones características en forma de nenúfar; los rubíes sintéticos por flameado suelen presentar líneas de crecimiento en forma de arco, burbujas y polvo; la jadeíta, si ha sido tratada con resina o teñida, puede mostrar patrones de grabado ácido y una distribución del color parecida a una malla.
Antes de procesar las piedras preciosas, debe realizarse una observación exhaustiva de sus características internas y externas, como la distribución de las inclusiones, las líneas de crecimiento y las grietas. En general, al colocar las piedras preciosas hay que procurar evitar los defectos y mejorar el rendimiento y la calidad de las gemas. En casos especiales, ciertas variedades de gemas requieren que se conserven las inclusiones, como la demantoide, en la que las inclusiones completas en forma de cola en la tabla aumentan significativamente su valor. Además, las gemas de alta claridad suelen diseñarse en facetas, mientras que las de baja claridad, poca transparencia y grietas desarrolladas suelen diseñarse en cabujones.
Sección V Propiedades físicas de las piedras preciosas
1. Propiedades mecánicas de las piedras preciosas
(1) Escisión
El clivaje es la propiedad de los minerales de las piedras preciosas de dividirse a lo largo de planos lisos en su estructura cristalina cuando se someten a una fuerza externa; estos planos lisos se denominan planos de clivaje. El clivaje de las piedras preciosas se clasifica en cinco niveles en función de la suavidad de los planos de clivaje: clivaje perfecto, clivaje completo, clivaje regular, clivaje imperfecto y clivaje imperfecto.
El clivaje perfecto se caracteriza porque la gema se divide fácilmente bajo una fuerza externa, con superficies de clivaje completas y lisas, como la mica y el grafito (Figura 1-22). El clivaje completo muestra que la gema puede dividirse fácilmente en planos bajo fuerza externa, con superficies de clivaje relativamente completas y lisas, como la fluorita y la calcita (Figura 1-23).
Figura 1-22 Escisión perfecta de la mica
Figura 1-23 Escisión completa de la calcita
El clivaje moderado indica que la gema puede dividirse en planos bajo fuerza externa, con superficies de clivaje perceptibles pero no suficientemente lisas, como el feldespato (Figura 1-24). El clivaje incompleto se caracteriza por la dificultad de la gema para dividirse en planos bajo una fuerza externa, con superficies de clivaje pequeñas y desiguales, como el olivino, visibles de forma intermitente. El clivaje incompleto, o sin clivaje, se refiere a gemas difíciles de dividir en planos bajo fuerza externa, como el cuarzo (figura 1-25).
Figura 1-24 Escisión media del feldespato
Figura 1-25 El clivaje extremadamente imperfecto del cuarzo
Cuando se desarrolla el clivaje de una gema, puede dividirse a lo largo de la dirección de clivaje, como el clivaje completo del octaedro de la fluorita. Durante el pulido, las direcciones de hendidura pueden producir hendiduras continuamente, dando lugar a facetas que no se pueden pulir hasta que queden brillantes. Por lo tanto, cuando se diseña la talla, se debe evitar que la tabla de la gema y la mayoría de las facetas sean paralelas a la dirección de clivaje, formando en su lugar un pequeño ángulo con el plano de clivaje, como se muestra en el diseño de la talla del topacio amarillo en las Figuras 1-26 y 1-27.
Figura 1-26 El diseño de la encimera de topacio debe formar un pequeño ángulo con la hendidura de la superficie inferior
Figura 1-27 Topacio en bruto y sus productos acabados
(2) Despedida
La separación se refiere a la propiedad de una piedra preciosa de partirse a lo largo de sus planos estructurales específicos cuando se somete a fuerzas externas. Estas estructuras incluyen los límites de los cristales gemelos o ciertas inclusiones. El clivaje es una propiedad inherente a las piedras preciosas, y los planos de clivaje suelen ser más lisos que las superficies de separación.
Cuando las piedras preciosas se parten, debido a su menor transparencia, son propensas a partirse en la dirección de la partición. Para garantizar la durabilidad de la gema, debe diseñarse con forma curva en lugar de facetada. Entre las piedras preciosas que suelen presentar esta característica se encuentran las de la familia del corindón, como los rubíes (figura 1-28) y los zafiros.
(3) Fractura
La fractura es una rotura irregular que se produce aleatoriamente en las piedras preciosas bajo una fuerza externa. Entre los tipos más comunes de fracturas se incluyen las fracturas concoidales, las fracturas escalonadas, las fracturas irregulares y las fracturas dentadas, como se muestra en las figuras 1-29 a 1-31. La mayoría de las piedras preciosas presentan fracturas concoidales, como el cuarzo, la aguamarina y el peridoto; la mayoría de las piedras de jade presentan fracturas irregulares, como la jadeíta y la nefrita. Al seleccionar los materiales de las piedras preciosas, el tipo de fractura puede utilizarse para distinguir a grandes rasgos entre las distintas variedades de piedras preciosas.
Figura 1-28 La escisión del rubí
Figura 1-29 Fractura en forma de concha del cuarzo
Figura 1-30 Fractura escalonada del cuarzo
Figura 1-31 Fractura irregular del feldespato potásico
(4) Arnés
La dureza de una piedra preciosa se refiere a su capacidad para resistir la presión, el rayado o el pulido. El método más utilizado para expresar la dureza de los minerales de las piedras preciosas es la escala de dureza de Mohs. La dureza Mohs es una medida relativa de la dureza, dividida en diez niveles, representados por diez minerales como patrones, según se detalla en la Tabla 1-6.
Tabla 1-6 Escala de dureza de Mohs
| Nivel de dureza | Muestra estándar Mineral | Nivel de dureza | Muestra estándar Mineral |
|---|---|---|---|
| 1 | Talco | 6 | Ortoclasa |
| 2 | Yeso | 7 | Cuarzo |
| 3 | Calcita | 8 | Jade amarillo |
| 4 | Piedra amarilla | 9 | Zafiro |
| 5 | Apatita | 10 | Diamante |
Algunos minerales de piedras preciosas tienen dureza variable en diferentes direcciones, lo que se conoce como dureza diferencial. Para las piedras preciosas con una dureza diferencial significativa, la dirección de la faceta de corte debe diseñarse razonablemente de acuerdo con la dirección de la dureza diferencial. Por ejemplo, la dureza de la cianita a lo largo de la dirección paralela de extensión del cristal es de 4,5 〜5, mientras que la dureza en la dirección perpendicular de extensión del cristal es de 6,5 〜7. El diseño de la mesa debe ser paralelo a la dirección de mayor dureza.
Las piedras preciosas de gran dureza pueden rayar y esmerilar las de menor dureza. Por lo tanto, durante el procesamiento deben seleccionarse abrasivos y herramientas más duros, como muelas de diamante y polvo de pulir de diamante, que pueden esmerilar y pulir la mayoría de las piedras preciosas. Dado que hay un alto contenido de dióxido de silicio (dureza 7) en el aire, las piedras preciosas con una dureza superior a 7 no se rayan fácilmente durante el uso, lo que les permite mantener su brillo durante mucho tiempo y tener una gran durabilidad. Las piedras preciosas con una dureza inferior a 7 son propensas a la fricción con el dióxido de silicio del aire durante el uso, lo que provoca finos arañazos en la superficie que reducen el brillo y causan un importante desgaste de los bordes. Por ello, las piedras preciosas con una dureza superior a siete suelen procesarse en formas facetadas para mostrar su brillo y lustre, y las de dureza inferior a 7 suelen procesarse en formas curvas para reducir la fricción entre los bordes y el aire, alargando su vida útil. Los minerales gema con una dureza inferior a 3 no suelen tenerse en cuenta para su selección como materiales gema.
(5) Dureza y fragilidad
La dureza de una piedra preciosa se refiere a su capacidad para resistir el desgarro y la rotura bajo fuerzas externas. La propiedad de romperse con facilidad se denomina fragilidad. Por ejemplo, la nefrita y el corindón tienen una gran dureza y no se rompen fácilmente cuando se someten a fuerzas externas; las esmeraldas tienen una fragilidad relativamente alta y, para evitar que se rompan fácilmente durante el engaste y el uso, a menudo se procesan con formas de talla esmeralda.
(6) Densidad y densidad relativa
La masa de una gema por unidad de volumen se denomina densidad. En la identificación de gemas se utiliza principalmente la densidad relativa. La densidad relativa es la relación entre la masa de una sustancia en el aire y la masa de un volumen igual de agua a 4℃. La abreviatura inglesa es SG, y no tiene unidades.
Densidad relativa≈(masa de la gema en el aire / (masa de la gema en el aire - masa de la gema en el agua)).
Cuando se seleccionan materiales de piedras preciosas, al "pesar" las piedras preciosas, se puede juzgar aproximadamente su densidad relativa y seleccionar rápidamente piedras preciosas con densidades relativas demasiado altas o demasiado bajas de una pila mezclada, como se muestra en la Figura 1-32.
2. Propiedades ópticas de las piedras preciosas
(1) Fuentes luminosas utilizadas en la identificación de gemas
La luz natural se refiere a la luz emitida por fuentes reales, como la luz solar y la iluminación artificial. La característica de la luz natural es que dentro del plano perpendicular a la dirección de propagación de la onda luminosa, existen vibraciones luminosas de igual amplitud en todas las direcciones, como se muestra en la Figura 1-33.
La luz polarizada se refiere a la luz que vibra en una dirección fija, con la dirección de vibración perpendicular a la dirección de propagación de la onda luminosa. También se conoce como luz polarizada plana o luz polarizada, como se muestra en la Figura 1-34.
La luz visible se refiere a la luz del espectro electromagnético que puede ser percibida por el ojo humano, generalmente con longitudes de onda entre 380 ~ y 760nm.
(2) El color de las piedras preciosas
El color de las piedras preciosas es el resultado de la absorción selectiva de ciertas longitudes de onda de luz visible por la piedra preciosa, siendo la luz visible restante percibida por el ojo y el cerebro humanos, como se muestra en la Figura 1-35.
① Pleocroísmo
El pleocroísmo de las piedras preciosas se refiere al fenómeno por el cual las piedras preciosas no homogéneas absorben selectivamente la luz visible en diferentes direcciones, haciendo que las piedras muestren diferentes colores desde diferentes ángulos. Sólo las piedras preciosas no homogéneas, coloreadas y transparentes muestran pleocroísmo; los cristales uniaxiales pueden mostrar dicroísmo, mientras que los cristales biaxiales pueden mostrar tricroísmo. Generalmente, el pleocroísmo es más pronunciado a lo largo de la dirección del eje óptico o en el plano del eje óptico; no muestra pleocroísmo en la dirección perpendicular al eje óptico. Las piedras preciosas con pleocroísmo intenso son la tanzanita, la iolita y la turmalina.
En términos generales, en el diseño de corte de piedras preciosas, la tabla de piedras preciosas debe ser vertical o paralela a la dirección del eje óptico, permitiendo que la tabla muestre el mejor color. Por ejemplo, en los rubíes, si el color aparece rojo brillante a lo largo de la dirección paralela del eje c y rojo anaranjado a lo largo de la dirección vertical del eje c, la tabla de la piedra preciosa debe hacerse vertical al eje C durante el diseño para que uno pueda observar el color rojo brillante desde la dirección de la tabla, como se muestra en la Figura 1-36. En la turmalina verde más oscura, el color aparece más oscuro a lo largo de la dirección paralela del eje c y más claro a lo largo de la dirección vertical del eje c, por lo que la tabla de la piedra preciosa debe hacerse paralela al eje c durante el diseño, permitiendo observar un color verde adecuado desde la dirección de la tabla.
② Bandas de color, manchas de color, formas de color.
Las partes que presentan una diferencia de color significativa con respecto al cuerpo principal de la gema pueden denominarse bandas de color, manchas de color, formas de color, etc. Las bandas de color de las piedras preciosas suelen aparecer en forma de franja o línea direccional. Cuando se diseñan cortes de piedras preciosas, se debe intentar evitar que aparezcan bandas de color desiguales, formas de color, etc., en la tabla de la piedra preciosa, como se muestra en la Figura 1-37. Por ejemplo, los rubíes y zafiros a menudo tienen bandas de color hexagonales que son perpendiculares al eje c, y en general, cuando se diseñan cortes de piedras preciosas, uno debe tratar de hacer la tabla de piedras preciosas paralela al eje c.
(3) Brillo de las piedras preciosas
El brillo de las piedras preciosas se refiere a la capacidad de su superficie para reflejar la luz. El brillo puede clasificarse en brillo metálico, brillo submetálico, brillo adamantino y brillo vítreo, como se muestra en las figuras 1-38 a 1-41. Los brillos especiales de las piedras preciosas incluyen el brillo aceitoso, el brillo resinoso, el brillo sedoso y el brillo nacarado. Los brillos especiales de las piedras preciosas incluyen el brillo aceitoso, el brillo resinoso, el brillo sedoso y el brillo nacarado, como se muestra en las Figuras 1-42 y 1-43. Para la misma variedad de piedras preciosas, la calidad del pulido es uno de los factores importantes que afectan a la intensidad del brillo; cuanto mejor sea el pulido, más intenso será el brillo.
Figura 1-38 Brillo metálico
Figura 1-39 Brillo submetálico
Figura 1-40 Lustre Adamantino
Figura 1-41 Brillo del vidrio
Figura 1-42 Lustre resinoso
Figura 1-43 Brillo nacarado
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(4) Efectos ópticos especiales
Los efectos ópticos especiales de las piedras preciosas incluyen principalmente el efecto ojo de gato, el efecto luz de estrella, el efecto juego de colores y el efecto cambio de color, así como fenómenos como el efecto halo, el efecto luz de luna y el efecto oro de arena. Las piedras con efectos ópticos especiales suelen procesarse en formas curvas, excepto en el caso del efecto de cambio de color.
① Efecto ojo de gato y efecto luz de estrella
El Efecto Ojo de Gato se refiere al fenómeno en el que una gema de superficie curva muestra una línea brillante debido a la reflexión y refracción de la luz, parecida a un ojo de gato. El Efecto Luz de Estrella se refiere al fenómeno en el que una gema de superficie curvada muestra dos o más líneas brillantes debido a la reflexión y refracción de la luz, parecidas a la luz centelleante de una estrella.
Condiciones para que una gema presente el Efecto Ojo de Gato o el Efecto Luz de Estrella: En primer lugar, la gema debe contener un conjunto (para el Efecto Ojo de Gato) o varios conjuntos (para el Efecto Luz de Estrella) de inclusiones o estructuras fibrosas, en forma de aguja o tubulares, densamente dispuestas y orientadas. En segundo lugar, al diseñar la talla de la gema, la superficie inferior de la gema debe ser paralela al plano de las inclusiones. La altura curvada de la gema debe coincidir con el punto focal de la luz reflejada por las inclusiones, y la línea brillante producida por la gema debe ser perpendicular a la dirección de las inclusiones. Por último, la superficie curva debe pulirse, mientras que la superficie inferior suele dejarse sin tratar o sin pulir, como se muestra en las figuras 1-44 a 1-46.
Figura 1-45 Ojo de gato de vidrio con un conjunto de inclusiones fibrosas dispuestas en paralelo
Figura 1-46, el efecto de los ojos de gato de cristal
② Juego de efecto de color
El efecto de juego de colores se refiere al fenómeno en el que se producen varias manchas de color en la misma piedra preciosa debido principalmente a la interferencia y difracción de la luz, y los colores de las manchas cambian con el ángulo de observación.
El ópalo puede exhibir el efecto de juego de colores, y la superficie inferior de la piedra preciosa debe ser paralela a la mayoría de los planos de manchas de color. Elija la parte con colores vibrantes como el centro de la piedra preciosa, principalmente diseñado en forma curva, como se muestra en la Figura 1-47.
③ Adularescencia, Efecto piedra de luna, Efecto piedra de sol
Las gemas del grupo de los feldespatos pueden producir diversos efectos ópticos especiales, como la adularescencia de la labradorita, el efecto de piedra lunar de la piedra lunar y el efecto de piedra solar de la piedra solar. La adularescencia de la labradorita se refiere al fenómeno en el que la luz interfiere y se difracta entre las finas capas de cristales maclados de labradorita o las inclusiones orientadas en forma de placa y de aguja, mostrando colores como el rojo, el amarillo y el azul cuando se gira la gema. El efecto de piedra lunar de la labradorita se refiere al fenómeno en el que la luz sufre reflexión difusa o interferencia y difracción entre las capas de feldespato potásico y feldespato sódico o entre las capas de cristales maclados, presentando tonos azules y blancos que recuerdan a la luz de la luna cuando se gira la gema. El efecto de piedra solar de la piedra solar se refiere al fenómeno en el que la luz se refracta y refleja entre las inclusiones en forma de placa y en forma de aguja orientadas aproximadamente, mostrando muchos reflejos deslumbrantes cuando se gira la piedra preciosa, como se muestra en la figura 1-48.
Los efectos ópticos especiales del grupo de los feldespatos están relacionados con la estructura en capas de las piedras preciosas; por lo tanto, al diseñar piedras preciosas, la superficie inferior debe ser paralela a su estructura en capas y pulida en forma curva para presentar mejor los efectos ópticos especiales.
(5) Refracción e índice de refracción de los minerales gema
Los fenómenos de reflexión y refracción se producen en la interfase cuando la luz pasa de un medio a otro.
Ley de refracción: Cuando la luz entra en un medio más denso (mayor índice de refracción) desde un medio más raro (menor índice de refracción) en un ángulo, el rayo refractado, el rayo incidente y la normal se encuentran en el mismo plano, con el rayo refractado y el rayo incidente en lados opuestos de la normal; el ángulo de refracción es menor que el ángulo de incidencia, y a medida que el ángulo de incidencia aumenta, el ángulo de refracción también aumenta. Cuando la luz entra en un medio más raro desde un medio más denso en un ángulo, el ángulo de refracción es mayor que el ángulo de incidencia. A medida que aumenta el ángulo de incidencia, aumenta también el ángulo de refracción. Cuando el rayo de luz incide perpendicularmente sobre la superficie del medio, la dirección de propagación permanece invariable, y la trayectoria de la luz es reversible en refracción (Figura 1-49).
Ley de la reflexión: Cuando la luz incide sobre un límite, el rayo reflejado, el rayo incidente y la normal se encuentran en el mismo plano, con el rayo reflejado y el rayo incidente en lados opuestos de la normal, y el ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia (Figura 1-50).
Reflexión interna total: Cuando las ondas luminosas penetran en un medio menos denso procedentes de un medio más denso, el aumento del ángulo de incidencia hace que la luz incidente ya no se refracte, sino que se refleje por completo en el medio más denso. Este fenómeno se denomina reflexión interna total, y el ángulo de incidencia correspondiente se conoce como ángulo crítico para la reflexión total, como se muestra en la Figura 1-51.
Sea el índice de refracción del medio menos denso n1el índice de refracción del medio más denso será n2 (n2 > n1), y el ángulo crítico para la reflexión total sea ɸ, sinɸ=n1/n2.
La birrefringencia es la diferencia entre los índices de refracción máximo y mínimo de las piedras preciosas heterogéneas. Para las piedras preciosas con alta birrefringencia, el diseño de la talla debe garantizar que la tabla sea perpendicular al eje óptico. Cuando se observa a lo largo del eje óptico, la gema no muestra birrefringencia, evitando que se produzcan reflejos en los bordes de las facetas que podrían afectar a su apariencia, como se muestra en las Figuras 1-52 y 1-53.
Figura 1-52 Olivino en bruto (izquierda) y su producto acabado (derecha)
Figura 1-53 Doble refracción facetada del olivino 6. Dispersión de minerales gema
(6) Dispersión de minerales de piedras preciosas
El fenómeno por el que la luz blanca se descompone en diferentes longitudes de onda de luz coloreada al atravesar un material se denomina dispersión. Por ejemplo, un haz de luz blanca se descompone en colores constituyentes debido a los diferentes índices de refracción, como se muestra en la figura 1-54. Entre las piedras preciosas con alta dispersión se encuentran la espesartita 0,027, el circón 0,039, el diamante 0,044, la esfena 0,051, la demantoide 0,057 y la circonita cúbica 0,065.
Las gemas con índices de refracción y valores de dispersión altos, como los rubíes, los granates y las olivinas, suelen diseñarse en talla brillante para resaltar su brillo y fuego. Las que tienen índices de refracción o valores de dispersión más bajos, como las esmeraldas y las aguamarinas, suelen diseñarse en talla escalonada para resaltar su color.
(7) Otras propiedades físicas de las piedras preciosas
① Conductividad térmica
La conductividad térmica se refiere a la capacidad de un material para conducir el calor. Los metales tienen la conductividad térmica más alta, seguidos de los cristales, mientras que los materiales amorfos tienen la conductividad térmica más baja. Por ejemplo, el oro tiene una gran conductividad térmica y al tocarlo se siente frío, mientras que el plástico tiene una conductividad térmica baja y al tocarlo se siente calor. Entre los cristales de las piedras preciosas, los diamantes tienen la mejor conductividad térmica, por lo que se inventó un medidor de conductividad térmica para distinguir los diamantes de otras piedras preciosas similares.
② Conductividad eléctrica
La conductividad eléctrica se refiere a la capacidad de un material para conducir la carga eléctrica. En general, los metales tienen mayor conductividad eléctrica que los no metales. Entre las piedras preciosas comunes, los diamantes azules naturales son semiconductores, mientras que los diamantes azules irradiados no conducen la electricidad, lo que puede ayudar a su identificación. Al mismo tiempo, los semiconductores pueden utilizarse para desarrollar componentes electrónicos, como los diamantes de tipo IIb (diamantes), que pueden utilizarse como semiconductores.
③ Piezoelectricidad
La piezoelectricidad se refiere a la propiedad de un material de generar una carga eléctrica cuando se somete a una fuerza externa. Los minerales con propiedades piezoeléctricas pueden aplicarse en radiotecnia y electrónica de cuarzo, como los cristales de cuarzo.
④ Termoelectricidad
La termoelectricidad se refiere a la propiedad de un material de generar una carga eléctrica cuando se calienta. Por ejemplo, la turmalina tiene propiedades termoeléctricas.
⑤ Electrostática
La electrostática se refiere a la propiedad de un material de generar carga eléctrica estática cuando se somete a fricción. Por ejemplo, el ámbar y el plástico tienen propiedades electrostáticas.
⑥ Magnetismo
La presencia de elementos metálicos como el hierro, el cobalto y el níquel en los minerales de las piedras preciosas provoca principalmente el magnetismo. Por ejemplo, una cantidad significativa de inclusiones de magnetita en la labradorita puede ayudar a su identificación.
Sección VI Instrumentos de análisis de piedras preciosas
1. Lupa Gemstone 10x
(1) Estructura de la lupa Gemstone 10x
La lupa de 10 aumentos para piedras preciosas que se utiliza habitualmente es una lente de tres componentes que consta de tres partes: una lente cóncavo-convexa superior y otra inferior y una lente biconvexa intermedia, como se muestra en la figura 1-55.
Figura 1-55 El objeto físico de la lupa 10x para piedras preciosas y su estructura óptica
(2) Cómo utilizar la lupa de 10 aumentos para piedras preciosas
- Limpie la muestra.
- Sujete la lupa cerca de los ojos, manteniendo ambos ojos abiertos para evitar la fatiga en poco tiempo.
- Utiliza pinzas para gemas para coger la muestra y apóyala contra la mano que sujeta la lupa, observando a una distancia de unos 2,5 cm de ella.
- En primer lugar, observe las características externas e internas de la gema en su conjunto y, a continuación, céntrese en observaciones específicas.
(3) El uso de una lupa de 10 aumentos para las gemas
Con una lupa de 10 aumentos se pueden observar las características internas y externas de las gemas, como la distribución de las inclusiones, las bandas de color, las líneas de crecimiento, el clivaje y la calidad del procesado.
(4) Precauciones
- La muestra debe limpiarse antes de su uso para evitar confundir las manchas superficiales y el polvo con las características de la superficie.
- La observación de la muestra desde múltiples ángulos es necesaria para observar de forma exhaustiva diversos fenómenos.
- Cuando se utiliza una lupa para gemas, es importante conseguir los "tres apoyos": los codos sobre la mesa, las manos juntas y la mano que sujeta la lupa contra la mejilla para garantizar la máxima estabilidad.
- Las lentes de cristal tienen una dureza relativamente baja y deben retraerse rápidamente y cubrirse con una funda protectora después de su uso.
2. Microscopio para gemas
(1) Estructura del microscopio óptico para gemas (Figura 1-56)
Sistema óptico: incluye el sistema de oculares, el sistema de objetivos, el sistema de zoom, etc.
Sistema de iluminación: incluye una fuente de luz inferior, una fuente de luz superior, un interruptor de encendido, un mando de ajuste de la intensidad de la luz, etc.
Sistema mecánico: incluye soporte, base, mando de ajuste de la distancia focal, bloqueo del diafragma, porta-gemas, etc.
(2) Método de utilización de un microscopio para gemas
- Limpie el espécimen y colóquelo en la pinza para gemas.
- Ajuste el objetivo en la posición más baja y encienda la luz de iluminación del microscopio.
- Ajuste el ocular en función de la distancia interpupilar; el campo de visión se convertirá en un círculo completo, lo que indica que el ajuste se ha completado.
- En primer lugar, ajuste la distancia focal para que el campo de visión del ocular de enfoque fijo sea nítido; a continuación, ajuste la distancia focal del ocular de enfoque variable para que el campo de visión sea nítido y, por último, ajuste el mando de enfoque para enfocar.
- Elija el método de iluminación adecuado según sea necesario, observe primero el estado general del espécimen y, a continuación, siga aumentando el aumento del objetivo para la observación local.
- Después de observar, guarde ordenadamente las piedras preciosas, reajuste el microscopio y coloque la tapa.
(3) Los métodos de iluminación de los microscopios para piedras preciosas
Los principales métodos de iluminación para microscopios de piedras preciosas son la iluminación reflejada, la iluminación de campo oscuro y la iluminación de campo claro. La iluminación reflejada utiliza una fuente de luz superior y se emplea principalmente para observar las características externas de las piedras preciosas. La iluminación de campo oscuro utiliza una fuente de luz inferior junto con una pantalla negra, principalmente para observar las características internas de las piedras preciosas. La iluminación de campo claro utiliza la fuente de luz inferior integrada en el microscopio y elimina la pantalla, y se utiliza para observar inclusiones internas o líneas de crecimiento en piedras preciosas más oscuras. Además de los métodos mencionados, también se utilizan la iluminación de luz difusa, la iluminación de luz puntual, la iluminación horizontal, la iluminación de enmascaramiento y la iluminación de luz polarizada, como se muestra en la Figura 1-57.
(4) Los usos de los microscopios para piedras preciosas
Con un microscopio para gemas se pueden observar de forma exhaustiva las características internas y externas de los materiales de las gemas, como grietas, inclusiones, bandas de color y líneas de crecimiento.
(5) Precauciones
- Cuando utilice el microscopio, manipule las piezas mecánicas con cuidado.
- No toque el ocular ni la lente del objetivo con las manos; utilice papel especial para lentes para limpiarlos.
- Después de utilizar el microscopio, ajuste el brillo de la fuente de luz al valor más bajo y desconecte la alimentación.
- Después del uso, el tubo de la lente del objetivo debe ajustarse rápidamente a la posición más baja para evitar que se afloje la perilla de ajuste.
3. Refractómetro
(1) Principio del refractómetro
El principio del refractómetro de gemas se basa en la ley de la refracción y en el principio de la reflexión interna total, como se muestra en la figura 1-58.
(2) Estructura del refractómetro
El refractómetro de gemas consta principalmente de un prisma de alto índice de refracción, espejos, lentes, polarizadores, fuentes de luz y escalas, como se muestra en la Figura 1-59. Actualmente, la mayoría de los prismas de refractómetro del mercado están hechos de vidrio de plomo, y la fuente de luz generalmente utiliza luz amarilla con una longitud de onda de 589,5 nm. Dado que hay una fina capa de película de aire entre la gema y el prisma, se necesita un líquido de contacto (aceite de refracción) para asegurar un buen contacto óptico entre ambos.
(3) Método de utilización del refractómetro
Dependiendo de la situación específica de la gema, puede elegirse el método de cerca o el de lejos. En general, las gemas facetadas se miden sobre todo con el método miope, mientras que las facetas pequeñas o las gemas curvadas se miden sobre todo con el método hipermétrope.
① Método de la miopía
- Limpie la muestra y la plataforma de ensayo.
- Encienda la alimentación y deje caer el aceite de refracción en el centro de la plataforma de ensayo del prisma, con un diámetro de gota de aproximadamente 1 〜2 mm.
- Seleccione la faceta más grande que haya sido pulida y empújela suavemente sobre la gota de aceite situada en el centro de la plataforma de pruebas del prisma.
- Acerca los ojos al ocular, gira la gema, observa el movimiento de la línea de sombra hacia arriba y hacia abajo, y lee y anota las medidas.
- Una vez finalizado el ensayo, los especímenes y la plataforma de ensayo deben limpiarse rápidamente, los especímenes deben recogerse y la alimentación debe desconectarse.
② Método de la hipermetropía
- Limpie las muestras y la plataforma de ensayo.
- Encienda el aparato y deje caer una cantidad adecuada de aceite de refracción sobre la superficie metálica próxima a la plataforma de ensayo.
- Coloque la piedra preciosa con la superficie curvada hacia abajo de modo que la superficie curvada de la piedra preciosa entre en contacto con la cantidad adecuada de aceite refractivo.
- Coloque la gema con una cantidad adecuada de aceite de refracción en el centro de la mesa de pruebas.
- Mueve los ojos hacia delante y hacia atrás para observar el contorno de la gema.
- Mueve los ojos hacia arriba y hacia abajo para observar los cambios de luz y oscuridad dentro del contorno de la gema, y registra las lecturas en el límite donde está medio claro y medio oscuro.
- Después del ensayo, limpie inmediatamente la probeta y la mesa de ensayo, recupere la probeta y desconecte la alimentación.
(4) Finalidad del refractómetro
Puede comprobar el índice de refracción, la birrefringencia, las propiedades axiales y las propiedades ópticas de las piedras preciosas.
(5) Precauciones
- La piedra preciosa debe tener una buena superficie pulida; si la superficie inferior de una piedra preciosa curva está bien pulida, se puede utilizar el método de la faceta para realizar la prueba.
- El índice de refracción de las piedras preciosas orgánicas y porosas no debe comprobarse con un refractómetro.
- Limpie la mesa de pruebas y la piedra preciosa antes de realizar la prueba.
- Para obtener valores precisos del índice de refracción doble, es necesario medir varias facetas.
- Presta atención a distinguir entre el índice de refracción de las piedras preciosas y el índice de refracción del aceite refractario.
- Tenga cuidado de proteger la plataforma de pruebas del refractómetro para evitar arañazos de piedras preciosas o pinzas que podrían afectar a la vida útil de la plataforma de pruebas. La precisión de los resultados de las pruebas depende de varios factores, como el estado de pulido de la piedra preciosa, la cantidad de aceite refractométrico utilizado y la precisión del propio refractómetro.
- Después de la prueba, limpie rápidamente cualquier líquido de contacto residual en la plataforma de pruebas para evitar la corrosión.
4. Filtro polarizador
(1) El principio de los polarizadores
Cuando la luz natural pasa a través del polarizador inferior, produce luz polarizada paralela al polarizador inferior. Cuando las direcciones de vibración de los polarizadores superior e inferior son paralelas, la vista es más brillante; cuando las direcciones de vibración son perpendiculares, la vista es más oscura, como se muestra en la figura 1-60.
(2) La estructura de los polarizadores
La estructura principal del polarizador incluye el polarizador superior, el polarizador inferior, la etapa de gema y la fuente de luz, como se muestra en la Figura 1-61.
(3) Cómo utilizar un polarizador
- Limpie la piedra preciosa que vaya a probar.
- Enciende la fuente de luz, gira el polarizador superior para que la luz polarizada vertical y horizontal sea perpendicular, y observa el campo de visión desde arriba para encontrar el punto más oscuro.
- Coloque la piedra preciosa que va a probar en el escenario.
- Girar la piedra preciosa (platina) 360°, observar los cambios de brillo de la piedra preciosa, registrar y concluir los fenómenos observados con el microscopio polarizador, y las conclusiones se muestran en la Tabla 1-7.
- Proteja la gema que va a probar y desconecte la alimentación.
Tabla 1-7 Fenómenos observados con el microscopio polarizador y conclusiones
| Operación | Fenómeno | Conclusión |
|---|---|---|
| Bajo polarizadores cruzados, girar la gema 360°. | Cuatro claros y cuatro oscuros | Cuerpo óptico heterogéneo |
| Bajo polarizadores cruzados, girar la gema 360°. | Extinción completamente oscura/anormal | Cuerpo óptico homogéneo |
| Rotación de la gema bajo luz polarizada ortogonal 360 | Totalmente brillante | Agregado óptico heterogéneo |
(4) Usos del filtro polarizador
Utilizando un filtro polarizador para gemas, puede comprobar las características ópticas y las propiedades axiales y observar el pleocroísmo de la gema.
(5) Precauciones
- Las gemas opacas, demasiado pequeñas o con muchas grietas o inclusiones no son aptas para la prueba.
- Durante la prueba, la gema debe observarse desde varias direcciones para evitar que afecte a la conclusión.
5. 5. Balanza electrónica
El principio de la utilización de una balanza electrónica para comprobar la densidad relativa de las piedras preciosas
(1) El principio de Arquímedes consiste en utilizar una balanza electrónica para comprobar la densidad relativa de las piedras preciosas.
Densidad relativa (d)≈ la masa de la piedra preciosa en el aire / (la masa de la piedra preciosa en el aire - la masa de la piedra preciosa en el agua).
(2) Estructura de la balanza electrónica
La balanza electrónica consta de un plato de pesaje, patas niveladoras y una pantalla, como se muestra en la Figura 1-62.
(3) Método de uso de la balanza electrónica
① Método de medición de la masa
- Ajuste las patas niveladoras de modo que la burbuja del nivel quede centrada en el anillo.
- Utilice unas pinzas para colocar la gema en el platillo de la balanza, espere a que los datos se estabilicen y, a continuación, lea y registre la medición.
- Una vez finalizado el pesaje, guarde las piedras preciosas y apague el instrumento.
② Comprobación de la densidad relativa mediante el método de pesaje en agua limpia.
- Limpie la piedra preciosa que vaya a probar.
- Encienda la balanza electrónica y calíbrela a cero.
- Coloca la piedra preciosa en la balanza y anota su masa G空 en el aire.
- Utiliza unas pinzas para retirar la gema y ajusta la balanza a cero.
- Coloca suavemente la gema en la cesta metálica con unas pinzas, asegurándote de que tanto la gema como la cesta metálica quedan completamente sumergidas en el agua, y mide la masa de la gema en agua G水.
- Sustituye el valor medido en la fórmulaSG≈G空/ (G空 - G水), para obtener la densidad relativa de la gema.
- Saca la gema, sécala, guárdala y apágala.
(4) Usos de las balanzas electrónicas
La balanza electrónica de uso común puede leer con precisión hasta el cuarto decimal, y se utiliza principalmente para pesar piedras preciosas y determinar la densidad relativa.
(5) Precauciones
- Las gemas porosas con muchas grietas o demasiado pequeñas (menos de 0,3 ct) no deben someterse a la prueba de densidad relativa mediante el método de pesaje en agua limpia.
- Las burbujas de aire deben eliminarse al sumergir en agua la cuchara metálica y la piedra preciosa que se va a examinar.
- La balanza electrónica debe colocarse sobre una superficie estable, con las puertas y ventanas cerradas para evitar interferencias.
6. Dicroscopio
(1) El principio del dicroscopio
Cuando la luz natural entra en una piedra preciosa heterogénea, se divide en dos haces de luz polarizada con vibración perpendicular y diferentes direcciones de propagación. La gema heterogénea absorbe la luz de forma diferente en función de la dirección de vibración, separando estos dos tipos de luz, que pueden revelar colores diferentes. Sólo las gemas heterogéneas coloreadas y transparentes (permeables a la luz) pueden presentar pleocroísmo.
(2) La estructura del dicroscopio
El dicroscopio consta principalmente de una lente objetivo, una calcita y un ocular, como se muestra en las figuras 1-63 y 1-64.
(3) Cómo utilizar el dicroscopio
- Transmitir luz blanca a través de la muestra de gema.
- Coloque el dicroscopio cerca de la piedra preciosa para asegurarse de que la luz que entra en el dicroscopio es luz transmitida.
- Acerca los ojos al dicroscopio y observa las diferencias de color en las dos ventanas del dicroscopio mientras lo giras.
- Registre y analice los resultados.
(4) Usos del dicroscopio
Observe el pleocroísmo de la piedra preciosa, como se muestra en la figura 1-65.
(5) Precauciones
- Sólo las piedras preciosas de color y transparentes pueden presentar pleocroísmo.
- Las observaciones deben realizarse desde múltiples direcciones.
- Absténgase de llegar a conclusiones precipitadas sobre piedras preciosas con pleocroísmo débil; deben utilizarse otros métodos de verificación.
- Evite confundir la distribución desigual del color en las piedras preciosas con el pleocroísmo.
7. Lámpara fluorescente ultravioleta
(1) Principio de la lámpara fluorescente ultravioleta
La lámpara fluorescente ultravioleta puede emitir luz ultravioleta de onda larga con una longitud de onda principal de 365 nm y luz ultravioleta de onda corta con una longitud de onda de 253,7 nm, lo que permite observar las características luminiscentes de las piedras preciosas bajo luz ultravioleta de onda larga y onda corta.
(2) Estructura de la lámpara fluorescente ultravioleta
La lámpara fluorescente ultravioleta consta principalmente de fuentes de luz ultravioleta de onda larga y onda corta, una caja oscura y un interruptor de encendido, como se muestra en la Figura 1-66.
(3) Cómo utilizar la lámpara fluorescente ultravioleta
- Limpie la piedra preciosa que va a examinar, colóquela bajo la lámpara fluorescente ultravioleta y cierre la caja oscura.
- Encienda la fuente de luz, seleccione luz ultravioleta de onda larga o de onda corta y observe las características luminiscentes de la gema.
- Registre los fenómenos, principalmente la intensidad, el color y la localización de la fluorescencia.
(4) Usos de las lámparas fluorescentes ultravioletas
Observar las características luminiscentes de las piedras preciosas puede ayudar a identificar la variedad, el origen y si han sido tratadas u optimizadas.
(5) Precauciones
- La luz ultravioleta de onda corta puede dañar los ojos y, en casos graves, puede provocar ceguera; debe evitarse la visión directa de las lámparas fluorescentes ultravioletas.
- La luz ultravioleta de onda corta puede causar daños en la piel; está prohibido colocar las manos directamente bajo la lámpara fluorescente ultravioleta durante el funcionamiento.
- Hay que distinguir entre la fluorescencia púrpura y la ilusión de fluorescencia púrpura. La fluorescencia púrpura es la luz emitida por la gema, mientras que la ilusión de fluorescencia púrpura es el reflejo de la luz ultravioleta en la gema.
8. Conductímetro térmico de diamante
(1) Principio del conductímetro térmico de diamante
El medidor de conductividad térmica del diamante está diseñado sobre la base de la conductividad térmica extremadamente alta de los diamantes, y sirve como instrumento para diferenciar rápidamente los diamantes de otras piedras preciosas similares.
(2) Estructura del conductímetro térmico de diamante
El medidor de conductividad térmica de diamante consta principalmente de contactos metálicos, una pantalla de visualización y un interruptor de encendido, como se muestra en la Figura 1-67.
(3) Cómo utilizar el conductímetro térmico Diamond
- Limpie y seque la piedra preciosa que vaya a probar y colóquela en la posición adecuada sobre la placa metálica.
- Encienda el interruptor del medidor de conductividad térmica, ajuste al modo adecuado en función de la temperatura ambiente y el tamaño de la gema, y precaliente.
- Sujete el detector, toque la placa metálica con los dedos, alinéela en ángulo recto con la gema de prueba, aplique cierta presión y el instrumento mostrará señales luminosas y sonoras para obtener los resultados de la prueba.
- Cuando el instrumento de conductividad térmica emite una señal acústica en la zona del diamante, la muestra de ensayo puede ser de diamante o de carburo de silicio sintético, que pueden distinguirse mejor utilizando una lupa. Los diamantes son homogéneos y no presentan manchas en los bordes de las facetas, mientras que el carburo de silicio sintético presenta manchas evidentes en los bordes de las facetas.
(4) Usos del instrumento de conductividad térmica de diamante
El instrumento de conductividad térmica del diamante permite distinguir rápidamente los diamantes de otras piedras preciosas similares.
(5) Precauciones
- Durante el proceso de prueba, hay que tener cuidado de proteger los contactos metálicos y colocar la cubierta protectora inmediatamente después del uso.
- La batería debe sustituirse rápidamente cuando tenga poca carga para evitar que afecte a los resultados de la prueba.
9. Introducción a los grandes instrumentos
(1) Espectrómetro de infrarrojos por transformada de Fourier
Espectrómetro de infrarrojos por transformada de Fourier es el uso de ondas de luz infrarroja irradiación material gema para que el nivel de energía de vibración material salta, la absorción de la luz infrarroja correspondiente y el espectro resultante, para llevar a cabo el análisis de materiales del instrumento. Los métodos de prueba incluyen transmisión y reflexión, proporcionando pruebas convenientes, precisas y no destructivas.
En gemología, las diferencias en los espectros infrarrojos pueden utilizarse para identificar variedades de gemas. Puede detectar materiales artificiales en las gemas, identificando así si hay algún tratamiento de relleno, como la resina epoxi en la jadeíta de grado C. Puede distinguir entre cristales naturales y sintéticos analizando las moléculas de hidroxilo y agua en las gemas. La presencia de átomos de impureza en los diamantes puede comprobarse para clasificar los tipos de diamante, como se muestra en las figuras 168 y 1-69.
(2) Espectrómetro láser Raman
El espectrómetro láser Raman es un instrumento que analiza materiales utilizando la colisión inelástica entre fotones láser y moléculas de material, produciendo espectros de dispersión molecular. Se caracteriza por su alta resolución, sensibilidad y rapidez de análisis no destructivo.
La gemología puede detectar la composición de las inclusiones en las piedras preciosas, especialmente estudiando las inclusiones fluidas individuales de tamaño 1 μm y diversas inclusiones minerales sólidas dentro de la piedra preciosa para analizar sus tipos de génesis. Puede detectar materiales de relleno en las piedras preciosas y distinguir las perlas negras teñidas (ricas en plata) de las perlas negras cultivadas en agua de mar. Las especies de gemas pueden identificarse basándose en los espectros, como se muestra en las figuras 1-70 y 1-71.
(3) Espectrofotómetro ultravioleta-visible
El espectrofotómetro UV-visible es un instrumento que utiliza ondas electromagnéticas ultravioletas-visibles para irradiar materiales, provocando transiciones electrónicas entre niveles de energía y produciendo espectros de absorción para el análisis de materiales, como se muestra en la figura 1-72.
En gemología, las piedras preciosas pueden identificarse en función de las características de sus espectros de absorción. Puede detectar piedras preciosas tratadas artificialmente, como diamantes azules naturales y diamantes azules irradiados; puede distinguir entre algunas piedras preciosas naturales y piedras preciosas sintéticas, como el berilo rojo natural y el berilo rojo sintético; también puede estudiar los mecanismos de coloración de las piedras preciosas.
(4) Instrumento de catodoluminiscencia
El instrumento de catodoluminiscencia utiliza un tubo de rayos catódicos para emitir haces de electrones de alta energía que excitan la superficie de los materiales de las piedras preciosas para hacerlos luminiscentes. También lleva a cabo investigaciones de materiales basadas en las características luminiscentes.
En gemología, los rubíes naturales y sintéticos, los diamantes naturales y sintéticos, el jade natural y el jade tratado pueden clasificarse en función de las características luminiscentes de las gemas, como se muestra en la Figura 1-73.
(5) Analizador de proporción de gemas
El analizador de proporciones de gemas es un instrumento convencional para medir las proporciones de las gemas, que mide las proporciones y las principales desviaciones de simetría de las gemas acabadas a través de la relación entre la imagen proyectada y los gráficos y la escala estándar de la pantalla, como se muestra en las figuras 1-74 y 1-75.
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Merci pour la qualité de l’information