Presentación de gemas monocristalinas optimizadas como el zafiro, el berilo y el diamante

Explore los tratamientos de piedras preciosas, como el calor para rubíes y zafiros y la irradiación para azules. Descubra cómo estos procesos pueden potenciar el color y la claridad de las gemas, haciéndolas más atractivas para los amantes de la joyería y los coleccionistas.

Desvelar piedras preciosas monocristalinas Optimize como el zafiro, el berilo y el diamante

Optimización e identificación de gemas de corindón zafiro y rubí, gemas de la familia del berilo y diamante

Los cristales gema dispuestos en un patrón periódico según ciertas reglas por átomos o moléculas se denominan gemas monocristalinas. Existen muchas gemas monocristalinas, como rubíes, zafiros, diamantes, esmeraldas, turmalinas, cristales y circones. Las gemas monocristalinas suelen tener una gran transparencia y un brillo intenso. El tratamiento de optimización de las gemas monocristalinas se utiliza principalmente para mejorar el color y la transparencia de las gemas de colores alocromáticos. La mayoría de las gemas coloreadas por oligoelementos pueden mejorar su color y aumentar su transparencia mediante el tratamiento de optimización. Los distintos métodos de tratamiento de optimización se seleccionan en función de la composición química, la estructura y el mecanismo de color de las gemas monocristalinas. Por ejemplo, las esmeraldas y rubíes naturales con muchas fisuras suelen utilizar inyección de aceite incoloro o coloreado para rellenarlas. Existen muchos métodos de tratamiento de optimización para gemas de corindón, y casi todos pueden aplicarse a gemas de corindón. Los métodos de tratamiento de optimización para otros tipos de gemas monocristalinas deben elegirse según el principio de color de las gemas.

Además, algunas gemas monocristalinas coloreadas por sus componentes, como el granate, la malaquita y el peridoto, no pueden utilizar métodos de tratamiento de optimización para cambiar el color de las gemas.

Sección I Sapphire & Ruby Corundum Gemstone

1. Características gemológicas de las gemas de corindón

Las gemas de corindón son un término general para las gemas monocristalinas de α- Al₂O₃. Los cristales puros son incoloros, pero a menudo presentan diferentes colores debido a la presencia de trazas de iones de metales de transición (Tabla 5-1). Los iones de cromo colorean de rojo sangre de paloma los rubíes más preciosos, los zafiros azules suelen colorearse con iones de hierro y titanio, y los iones clave, etc., con zafiros que cambian de color. Rubíes, zafiros, diamantes, esmeraldas y piedras de ojo de gato son las cinco principales piedras preciosas. Los centros de color, como los zafiros amarillos, colorean algunas gemas de corindón.

Tabla 5-1 Colores de las gemas de corindón producidos por diferentes iones colorantes

Tipos de impurezas	Color de la gema
Cr₂O₃	Rojo claro, rosa, rojo intenso
TiO₂ + Fe₂O₃	Azul
NiO + Cr₂O₃	Amarillo dorado
NiO	Amarillo
Cr₂O₃ + V₂O₅ + NiO	Verde
V₂O₅	Cambio de color (azul púrpura bajo luz fluorescente, rojo púrpura bajo luz de tungsteno)

Las gemas de corindón se presentan en varios colores, como rojo, morado, verde, azul, amarillo y negro (Figura 5-1). Los rubíes se limitan a las variedades de color rojo medio a intenso que contienen cromo, mientras que las de color rosa claro a amarillo anaranjado suelen denominarse gemas Padma. El resto de corindones coloreados de calidad gema se conocen colectivamente como zafiros. Cuando se nombran las gemas de corindón, el color de la gema se antepone al zafiro, por ejemplo zafiro amarillo. Si no se escribe ningún color específico, se puede asumir que es azul, y a veces también se refiere al término general.

2. Tratamiento de optimización y métodos de identificación de las gemas de corindón

Hace mucho tiempo, la gente empezó a utilizar métodos de tratamiento térmico para mejorar el color de las gemas de zafiro. Según los registros pertinentes, alrededor de 1045 apareció un método de tratamiento térmico a baja temperatura para las piedras preciosas de zafiro, que consistía en calentarlas con oro fundido, la mayor parte del cual puede calentarse por encima de 1100℃. Aunque este método se utiliza desde hace mucho tiempo, aún se emplea hoy en día, aunque con ligeras variaciones. El objetivo es debilitar o eliminar los tonos púrpura de rubíes y zafiros rosas.

En la década de 1970, los zafiros Geuda lechosos de Sri Lanka cambiaron de color a azul tras calentarse a altas temperaturas de 1500℃, pasando de ser adoquines baratos a zafiros de calidad gema. A partir de 2001, los zafiros tratados con difusión de berilio aparecieron en grandes cantidades en el mercado, y no fue hasta principios de 2002 cuando los gemólogos identificaron estas piedras como zafiros con difusión de berilio.

También existe un método de alta temperatura y alta presión para tratar zafiros de color más claro, que aumenta significativamente la concentración y la saturación del color tras el tratamiento.

2.1 Clasificación de los métodos de tratamiento de optimización de las gemas de zafiro

Los zafiros analizados en esta sección incluyen rubíes, zafiros padparadscha, zafiros de varios colores y zafiros estrella diversos. Las gemas de corindón son un tipo común de gema y existen muchos métodos de tratamiento de optimización. Casi todos los métodos de tratamiento de optimización pueden aplicarse a las piedras preciosas de corindón, que actualmente pueden dividirse en tres categorías principales (tratamiento térmico, irradiación e igualación aditiva del color) y doce métodos, como se muestra en la Tabla 5-2.

Tabla 5-2 Clasificación de los tratamientos de optimización de las piedras preciosas de corindón

Primer tipo de método de tratamiento térmico	(1) La transformación del color en las gemas de corindón que contienen iones de hierro de incoloro, amarillo claro a amarillo, naranja
	(2) La intensificación del color en las gemas de corindón incoloro o azul claro que contienen iones de hierro y titanio y el aclaramiento del color en las gemas de corindón azul intenso.
	(3) La eliminación de los tonos púrpura y azul en los rubíes
	(4) La precipitación, eliminación y reformación de la luz de las estrellas y las inclusiones fibrosas.
	(5) La introducción de patrones de crecimiento y relieve de piedras preciosas sintéticas, así como inclusiones similares a huellas dactilares.
	(6) Difusión del corindón incoloro en varios colores o luz de estrella
El segundo tipo de método de irradiación	(7) Incoloro que se vuelve amarillo, rosa que se vuelve naranja, azul que se vuelve verde, y la eliminación de los centros de color mediante irradiación radiactiva.
Tercer tipo de método de realce del color	(8) Colorear y teñir, precipitar materiales colorantes en las fisuras de las piedras preciosas.
	(9) Relleno incoloro o coloreado, comúnmente utilizando cera, aceite o plástico.
	(10) Sobrecrecimiento, crecimiento de una capa de corindón sintético en la superficie de piedras preciosas de corindón sintético o natural.
	(11) Piedras compuestas, utilizando piedras preciosas de tipo corindón u otros tipos de piedras preciosas para empalmar, aumentando el peso o mejorando el color.
	(12) Revestimiento, sustrato, recubrimiento superficial o laminación, pegado o grabado estelar

Entre los 12 métodos de tratamiento de optimización mencionados anteriormente, los más utilizados son seis métodos de tratamiento térmico. A continuación, analizaremos uno por uno cada método y principio de tratamiento de optimización.

2.2 Método de tratamiento térmico

(1) Intercambio de gemas de corindón que contienen iones de hierro de incoloro y verde amarillento claro a amarillo y naranja.

Cuando los iones de hierro existen como divalentes en el corindón, la gema es incolora o ligeramente verdosa. En condiciones de oxidación a alta temperatura, el hierro divalente puede oxidarse a hierro trivalente mediante difusión gaseosa. Con un contenido variable de hierro trivalente, la piedra preciosa puede mostrar diferentes grados de amarillo [Figura 5-2 (a)].

Cuando el contenido de hierro en las piedras preciosas supera con creces el del titanio, domina la transferencia de carga entre los iones de hierro, y la piedra preciosa puede seguir pareciendo amarilla. Aun así, el amarillo que se forma con el titanio es mucho más oscuro que el que se forma sin titanio.

Cuando los iones de hierro coexisten con los iones de cromo, y el hierro es divalente, la gema es de color rosa; al oxidarse y calentarse, el hierro se vuelve trivalente, y la gema aparece de color rojo anaranjado [Figura 5-2 (b)].

La temperatura necesaria para el tratamiento térmico de las piedras preciosas de corindón es relativamente alta, generalmente superior a 1500℃, cerca pero por debajo del punto de fusión del corindón (2050℃). Durante el calentamiento debe haber un buen sistema de control de la temperatura; de lo contrario, la piedra preciosa puede fundirse parcial o totalmente. La atmósfera durante el tratamiento térmico es oxidante, y a menudo se utiliza un crisol abierto para oxidar el Fe²⁺ a Fe³⁺El tratamiento térmico, realizado en condiciones de oxidación débil en el aire, permite obtener gemas de corindón de colores más vivos. Debido a la alta temperatura durante el calentamiento, para evitar que la piedra preciosa se agriete, se debe prestar atención a la velocidad de calentamiento y enfriamiento, lo que requiere cambios lentos de temperatura, y también se pueden añadir agentes químicos para aliviar los cambios de temperatura.

(2) El color de las gemas de corindón incoloro o azul claro que contienen iones de hierro y titanio se intensifica, mientras que el color de las gemas de corindón azul intenso se aclara.

Los iones cromóforos de hierro y titanio producen los colores azul y verde de los zafiros. Los distintos estados de valencia y concentraciones de los iones de hierro y titanio en los zafiros dan lugar a colores diferentes. La transferencia de carga del hierro y el titanio es la razón principal del cambio de color en las piedras preciosas de corindón azul.

Fe²⁺ + Ti⁴⁺ -> Fe³⁺ + Ti³⁺(5-1)

(Baja energía) (Alta energía)

Cuando la luz incide en la piedra preciosa, los electrones individuales absorben la energía luminosa y la transfieren del hierro al titanio, lo que hace que la ecuación avance hacia la derecha. La absorción de la energía de los electrones individuales forma una amplia banda de absorción que va del amarillo al rojo, produciendo así el azul. Esta característica de transferencia de carga que genera el color tiene una alta probabilidad de fuerte absorción de la luz, lo que da lugar a colores vibrantes.

En el primer proceso, el color se intensifica. El hierro en el corindón incoloro o de color claro que contiene hierro y titanio existe generalmente en forma divalente, mientras que el titanio existe en forma del compuesto TiO₂. Para llevar la ecuación a la derecha, el titanio TiO₂ debe existir en forma iónica en el corindón, lo que requiere un tratamiento térmico a alta temperatura.

Un ejemplo típico es el tratamiento térmico del corindón "Geuda" en Sri Lanka. Este corindón, cuyo color varía del crema al marrón amarillento o lechoso con un tinte azul, puede tratarse a altas temperaturas para producir diversos grados de azul, algunos de los cuales pueden alcanzar incluso el color más fino del zafiro (Figura 5-3).

Debido a las numerosas fisuras de las gemas de corindón natural, es importante evitar que las gemas estallen durante el proceso de tratamiento térmico. Antes del tratamiento térmico, el material en bruto de la gema debe ajustarse para eliminar algunas fisuras superficiales e inclusiones de mayor tamaño; durante el tratamiento térmico, a menudo se añaden algunos productos químicos para evitar el estallido durante el calentamiento y acelerar la velocidad del cambio de color. Cuando la temperatura de calentamiento es más baja, es necesario prolongar el tiempo de mantenimiento; cuando se utiliza una temperatura más alta, sólo se requiere un breve tiempo de mantenimiento.

El segundo proceso es el aclaramiento de los colores profundos. Se trata de la reacción al primer proceso, principalmente cambiando y ajustando el contenido y la proporción de elementos de impureza como el hierro y el titanio que forman el color azul profundo o incluso azul negro del zafiro.

Algunos ejemplos son el corindón producido en Shandong (China), la isla de Hainan (China) y Australia. La mejora de esta piedra preciosa es teóricamente factible, pero aún no se ha encontrado un método ideal en la práctica.

(3) Eliminación de los tonos púrpura y azul en los rubíes

La finalidad del tratamiento térmico de los rubíes es cambiar el contenido y el modo de aparición de las impurezas (normalmente hierro y titanio) que causan las variaciones de color en los rubíes, de modo que las impurezas no presenten color, haciendo así más vivo el color rojo que presentan los iones de cromo en la piedra preciosa.

Por ejemplo, los rubíes suelen tener tonos azules o morados debido a las impurezas de iones de hierro. El tratamiento térmico de los rubíes es relativamente bajo en temperatura, generalmente inferior a 1000℃, y en una atmósfera oxidante, puede eliminar los tonos azul-púrpura de los rubíes, haciendo que el color rojo de los rubíes sea más vibrante (Figura 5-4). Esta gema de corindón tratada térmicamente tiene buena estabilidad, no se decolora bajo la luz y el calor, y no contiene componentes añadidos, lo que permite venderla como gema natural sin necesidad de anotarlo en el certificado, nombrándola directamente como gema natural.

La temperatura de este tratamiento térmico es mucho más baja que la del tratamiento térmico del zafiro, pero si el objetivo es eliminar las inclusiones fibrosas del rubí, se requiere una temperatura más alta.

(4) Eliminación, precipitación y reformación de inclusiones estrelladas y fibrosas.

Los cristales pueden formar soluciones sólidas con impurezas a determinadas temperaturas. Cuando la temperatura desciende hasta un determinado nivel, las impurezas se sobresaturan en el cristal y precipitan en forma de cristales de empuje o microcristales, haciendo que el cristal produzca una sustancia lechosa o inclusiones fibrosas.

Añadiendo un rutilo de 0,2% en A1₂O₃ y, sintetizando el corindón a altas temperaturas y enfriándolo a un ritmo relativamente rápido, los cristales cristalizados permanecen azules y transparentes. Sin embargo, aparecen pequeñas inclusiones fibrosas o en forma de aguja si los cristales se recalientan a una temperatura de 1100-1500℃ o se mantienen a la misma temperatura durante aproximadamente una semana.

Muchas inclusiones de rutilo extremadamente pequeñas, orientadas en forma de aguja, forman tres grupos de inclusiones orientadas en la base de los cristales paralelos de corindón, que se encuentran mutuamente en ángulos de 120°. Puede aparecer un claro asterismo [Figura 5-5 (a)].

Los estudios del diagrama de fases indican un límite de solubilidad mutua entre los óxidos de titanio y A1₂O₃ alrededor de 1600℃. Por encima de esta temperatura límite, los óxidos de titanio pueden disolverse en A1₂O₃ en una determinada proporción para formar soluciones sólidas. Por debajo de esta temperatura límite, el titanio precipita principalmente TiO₂ [Figura 5-5 (b)].

Por debajo del límite de solubilidad mutua, los residuos de titanio en forma de Ti⁴⁺(TiO₂) :

2Ti₂O₃ + O₂ →4TiO₂(5-2)

Por tanto, con la misma concentración de impurezas de (TiO₂), las diferentes condiciones de temperatura y presión pueden causar o eliminar el asterismo y las inclusiones similares a la seda en las gemas de corindón.

① Para eliminar el asterismo y las inclusiones similares a la seda.

Elija materias primas naturales de rubí o zafiro con asterismo deficiente y líneas estelares poco claras.

Método de tratamiento: Enfriando rápidamente después del calentamiento a alta temperatura, calentar la piedra preciosa a una temperatura alta de 1600℃, donde TiO₂ y A1₂O₃ forman una solución sólida, TiO₂ se disuelve en la piedra preciosa mientras que A1₂O₃ no lo hace, eliminando así las inclusiones similares a la seda en la piedra preciosa.

② Extracción Starlight:

Materias primas: rubíes y zafiros naturales o sintetizados artificialmente con un alto contenido de titanio.

Método de tratamiento: La muestra se calienta en condiciones de alta temperatura, mantenida a 1100-1500℃ durante algún tiempo. A temperaturas más bajas, debe mantenerse durante aproximadamente una semana, mientras que a temperaturas más altas, es necesario mantenerla durante varias horas. Durante este tiempo, los cristales en forma de aguja de rutilo dentro del corindón pueden formar una disposición regular, dando lugar al fenómeno de la luz de las estrellas.

③ Recreo a la luz de las estrellas:

Elija inclusiones naturales que contengan titanio en las materias primas de las piedras preciosas, sobre todo zafiros. Esto se debe a que algunas piedras preciosas producidas de forma natural tienen poca luz estelar, o las inclusiones fibrosas son gruesas y crecen de forma desigual.

Método de tratamiento: Estas inclusiones pueden fundirse en la piedra preciosa mediante fusión artificial a alta temperatura, y luego se controla la temperatura para extraer las inclusiones ideales, recreando la luz de las estrellas de alta calidad.

El proceso de recreación combina la eliminación y la extracción de los dos procesos anteriores.

Pasos operativos: A altas temperaturas (superiores a (1600℃ ), mantener una temperatura constante durante algún tiempo para permitir que las inclusiones filamentosas y gruesas se fundan sin fundir la gema. Es esencial controlar la temperatura y el tiempo adecuados. A continuación, enfriar lentamente a una temperatura seleccionada entre 1500-1100℃, manteniendo una temperatura constante durante algún tiempo para que el TiO₂Las inclusiones en forma de aguja tienen tiempo suficiente para nuclearse y crecer y, por último, se enfrían lentamente hasta alcanzar la temperatura ambiente.

Tras procesarlas y pulirlas hasta obtener una gema lisa, las materias primas para la luz de las estrellas mostrarán la luz de las estrellas de seis rayos en la faceta superior.

El proceso de precipitación y reformación de la luz de las estrellas se muestra en la Figura 5-5 (b).

(5) La introducción de patrones de crecimiento de gemas sintéticas, reducción de tensiones e inclusiones similares a huellas dactilares.

Este método se utiliza habitualmente para cultivar rubíes y zafiros azules mediante fusión por llama. Durante el proceso de cristalización y enfriamiento de las piedras preciosas sintéticas, aparecen algunos defectos evidentes, como líneas de crecimiento curvadas, tensiones internas, bandas de color curvadas, etc. , aparecen debido a la uniformidad de los ingredientes, la estabilidad del control de temperatura del equipo, la orientación del crecimiento y la velocidad de cristalización.

Para eliminar estos defectos, se suele realizar un tratamiento de recocido convencional después de la síntesis (alrededor de 1300℃ ) para eliminar la fragilidad de la gema y aumentar la estabilidad de la gema sintética.

Las bandas de color curvadas y las rayas de crecimiento son criterios importantes para distinguir las gemas sintéticas de las naturales. Para que el producto sintético se parezca más al natural, el tratamiento a altas temperaturas se realiza en un campo térmico cercano al punto de fusión de la gema, con temperaturas superiores a 1.800℃ durante un periodo prolongado. El tratamiento a alta temperatura puede eliminar tensiones, reducir la fragilidad y reducir las bandas de color curvadas y las rayas de crecimiento de la gema mediante difusión a alta temperatura o hacerlas menos perceptibles. Sin embargo, este método no puede eliminar las pequeñas burbujas de la síntesis.

Además, el calentamiento desigual de los zafiros sintéticos puede hacer que primero se formen fisuras locales y que luego el calentamiento con ciertos aditivos cure las fisuras, dando lugar a inclusiones similares a huellas dactilares muy parecidas a las de las gemas naturales.

2.3 Método de irradiación

Al principio, los zafiros incoloros se irradiaban con rayos X o rayos γ para producir zafiros de color amarillo claro a amarillo anaranjado. Sin embargo, los colores generados por esta irradiación son inestables y se desvanecen bajo la luz. Por lo tanto, los experimentos de desvanecimiento bajo la luz son el único método fiable para identificar los zafiros amarillos irradiados (K. Nassau, 1991). En los últimos años, un nuevo tipo de irradiación -la irradiación con neutrones- ha producido zafiros amarillos con centros de color similares a los de los zafiros amarillos naturales, que no se decoloran bajo la luz pero empiezan a hacerlo cuando se calientan por encima de 250℃. Además, los zafiros amarillos irradiados con neutrones presentan las siguientes características de identificación:

① Fluorescencia ultravioleta naranja-amarilla:

Todos los zafiros amarillos irradiados presentan una fuerte fluorescencia ultravioleta naranja-amarilla. Los zafiros amarillos inducidos por centros de color natural también presentan fluorescencia naranja-amarilla, pero los zafiros con Fe³⁺ como principal ion colorante no presentan fluorescencia ultravioleta.

② La composición contiene pocos iones de cromo o ninguno.

③ Espectro de absorción infrarroja:

Los zafiros amarillos irradiados con neutrones muestran una absorción a 3180cm^-1 y 3278cm^-1.

④ Características del espectro de absorción ultravioleta-visible:

La curva de absorción de los zafiros amarillos irradiados con neutrones muestra un débil Fe³⁺ pico de absorción a 450 nm. Disminuye a partir de 405 nm, lo que indica una mayor transparencia a la luz violeta y ultravioleta, mientras que otros tratamientos irradiados y los zafiros amarillos de color natural inducido por el centro son opacos a la luz ultravioleta.

Las gemas de corindón incoloro, amarillo claro o azul claro pueden volverse amarillas por irradiación, formando zafiros amarillos. Durante el proceso de irradiación se producen al menos dos tipos de centros de color amarillo. Uno es un centro de color inestable (centro de color YFCC) que se desvanece rápidamente con la luz, mientras que el otro es un centro de color más estable (centro de color YSCC) que no se desvanece con la luz y a temperaturas inferiores a 500℃. Los zafiros amarillo intenso o amarillo anaranjado son generalmente inestables y pueden desvanecerse tras un calentamiento a baja temperatura, alrededor de 200℃, o la exposición a la luz solar durante unas horas. Los zafiros rosa claro que contienen cromo pueden producir zafiros rosa anaranjado mediante irradiación.

Si existe un centro de color amarillo en el corindón rosa que contiene cromo, se convierte en un zafiro Padparadscha de color amarillo anaranjado a rosa. Si existe un centro de color amarillo en zafiros azules, puede hacer que los zafiros azules se vuelvan verdes. Los centros de color amarillo naturales son en su mayoría centros de color YSCC estables.

Durante el proceso de irradiación, la optimización del tratamiento de las piedras preciosas es especialmente significativa para los centros de color estables. El calentamiento puede acelerar la eliminación de los centros de color, necesitando unos 500℃ para eliminar los centros de color estables, mientras que la eliminación de los centros de color inestables sólo requiere 200℃, comparable a la exposición a la luz solar durante unas horas. Tras el calentamiento, el amarillo se vuelve amarillo claro o incoloro, y el verde, azul. Si se irradian de nuevo, la mayoría pueden volver a sus colores anteriores.

Los zafiros irradiados son difíciles de detectar, pero su color suele diferir del de los materiales naturales no tratados. Por lo general, los zafiros irradiados tienen colores muy brillantes y una alta saturación.

2.4 Relleno de rubíes

(1) Relleno con materiales tradicionales

Además de utilizar colorantes, a veces se utiliza cera coloreada o incolora, aceite incoloro, aceite coloreado o plástico para el relleno. La inyección de aceite coloreado puede ser muy engañosa. Por ejemplo, el "aceite de rubí" es un aceite mineral estable mezclado con colorante rojo y una pequeña cantidad de una fragancia de tipo bactericida, que puede realzar el tono rojo de las piedras preciosas de corindón de color rosa claro o incoloro, especialmente las que tienen fisuras naturales, lo que permite venderlas como "rubíes."

El llenado de rubíes se realiza generalmente en condiciones de vacío mediante calentamiento, e implica los siguientes pasos:

① Preprocesar el rubí desbastándolo hasta darle la forma deseada sin necesidad de esmerilarlo fino ni pulirlo. Límpielo con ácido para eliminar las impurezas de las fisuras y séquelo.

② Colocar el material de relleno y el rubí a procesar en el dispositivo, calentarlo para fundir el material de relleno en estado líquido, y dejar que penetre en las fisuras del rubí en condiciones de vacío, manteniendo una temperatura constante durante un periodo para completar totalmente el proceso de relleno.

③ Después del llenado, enfriar lentamente y realizar un esmerilado fino, pulido y otros tratamientos superficiales en el rubí procesado.

Tras el relleno de resina, las fisuras del rubí tienen un brillo parecido al de la resina, que difiere claramente del brillo del cristal del rubí. La resina puede moverse con una aguja o, al tocarla con una aguja caliente, puede producirse un fenómeno de aceite. La espectroscopia infrarroja puede mostrar picos de absorción de la resina o el aceite. Los rubíes tratados con relleno de aceite o resina pueden observarse con lupa para ver los colores de interferencia iridiscentes del aceite o la resina y las burbujas (Figuras 5-6).

(2) Llenado de vidrio con alto contenido en plomo

Debido al elevado índice de refracción y brillo del vidrio de plomo, cuanto mayor sea el contenido de plomo, mayor será el índice de refracción y más intenso el brillo. En comparación con los materiales de vidrio tradicionales, las propiedades ópticas del vidrio con plomo son más parecidas a las del rubí. Por ello, el vidrio con alto contenido de plomo es un material muy utilizado para rellenar rubíes en el mercado. Cabe señalar que, al igual que las joyas, un contenido demasiado alto de plomo es perjudicial para el organismo, por lo que el contenido de plomo en el relleno de vidrio con alto contenido de plomo para rubíes debe controlarse dentro de un rango razonable.

① Método de llenado:

Los componentes de vidrio generalmente utilizados para rellenar rubíes son principalmente vidrio borosilicato de aluminio, vidrio aluminosilicato y vidrio fosfato de aluminio, que pueden formar un cuerpo fundido a 1500℃ para penetrar en las fisuras del rubí, desempeñando un papel en la reparación y purificación. La última aplicación del vidrio con plomo tiene una fuerte fluidez del material, bajo punto de fusión (alrededor de 600°C), índice de refracción, y brillo similar al rubí (fuerte brillo del vidrio), por lo que es fácil tratarlo como un producto natural sin una observación cuidadosa.

② Método de detección:

Los rellenos de vidrio de plomo aparecen como sustancias fibrosas blancas en las fisuras de los rubíes [Figura 5-7 (a)] y, con el tiempo, formarán sustancias fibrosas amarillas. Utilizando un microscopio para gemas para una inspección ampliada, las fisuras rellenas muestran a menudo efectos de destello azul o azul verdoso [Figura 5-7 (b)]. En las fisuras rellenas aparece una sustancia blanca turbia distinta del cuerpo principal del rubí.

③ Reparación de relleno de vidrio:

Generalmente utiliza vidrio borosilicato de sodio y aluminio para rellenar el rubí con muescas o daños en la faja o el pabellón, consiguiendo efectos estéticos y de aumento de peso. Este relleno suele ser un microrrelleno localizado, con una pequeña cantidad de relleno, lo que dificulta su identificación. Durante la identificación, observe cuidadosamente si el rubí tiene partes dañadas; si es así, amplíe para comprobar si hay fenómenos de relleno en su interior y, si es necesario, utilice instrumentos de gran tamaño, como espectrómetros infrarrojos o espectrómetros Raman, para el análisis de los componentes.

2.5 Piedras compuestas y revestimientos

Las piedras compuestas de gemas de corindón presentan diversas combinaciones; entre los tipos más comunes figuran las combinaciones de rubíes y rubíes sintéticos, una base de rubí sintético bajo un zafiro azul con verde; la capa superior es de zafiro azul natural y la inferior de zafiro azul sintético, o la capa superior es de zafiro azul claro y la inferior de zafiro azul oscuro (figura 5-8), etc.

Al identificar rubíes compuestos o zafiros compuestos, es importante observar detenidamente el color, el brillo y las inclusiones entre las capas montadas y superior e inferior. Con una observación cuidadosa, se pueden encontrar las diferencias entre ambos.

Lo distintivo es la aplicación de rayas mediante pegatinas o grabados. Las rayas se aplican a la superficie inferior de piedras preciosas de corindón natural o sintético mediante piezas de color o de metal, o se tallan mediante métodos de relieve. Los métodos de grabado químico también dan lugar a tres conjuntos de patrones de líneas grabadas en ángulos de 120° en la superficie inferior de la piedra preciosa, que se parecen mucho a la luz de las estrellas desde la vista de la mesa.

Existen muchos métodos de tratamiento de optimización para las gemas de corindón. Por ejemplo, el sobrecrecimiento, que consiste en hacer crecer una capa de corindón sintético sobre piedras preciosas sintéticas o naturales o recubrir la superficie de las piedras preciosas de corindón con una película de diamante, etc.

2.6 Métodos habituales de igualación aditiva de colores

Debido a las numerosas fisuras de los rubíes naturales, para teñirlos se suelen utilizar aceites incoloros o coloreados. Tras el teñido, el color del rubí aumenta, la estructura se hace más sólida y mejora la estabilidad. Es relativamente difícil identificar los rubíes incoloros teñidos con aceite, y a veces puede haber fenómenos anormales de fluorescencia; identificar los rubíes teñidos con aceite de color es relativamente más fácil, y la inspección con aumento puede revelar la acumulación de color en las fisuras, con colores más claros en las zonas sin fisuras. La distribución del color está relacionada con su estructura (figura 59). A veces, los rubíes teñidos al aceite de color también pueden presentar fenómenos de fluorescencia.

2.7 Identificación de productos mejorados

El tipo de piedra preciosa se determina mediante métodos de prueba convencionales. En primer lugar, se determina si la muestra es una piedra preciosa de corindón o si es natural o sintética. A continuación, observe detenidamente si las líneas de crecimiento y las inclusiones en forma de huella dactilar de la piedra preciosa se han implantado artificialmente; las inclusiones implantadas artificialmente suelen limitarse a la superficie y, a veces, aún pueden encontrarse pequeñas burbujas procedentes de la síntesis.

Es fácil identificar varios métodos de mejora del color si uno los observa. La clave de esta identificación es conocer y considerar los posibles tratamientos de optimización que pueden darse durante la valoración.

Identificar la tintura incolora del aceite es relativamente difícil; generalmente, se identifica por las propiedades de fluorescencia del aceite. Sin embargo, en el caso del aceite sin fluorescencia, es necesario observar los contornos borrosos de las fisuras bajo una lupa y, a continuación, tocar las zonas sospechosas con una aguja caliente para identificarlas por el olor emitido.

Las gemas mejoradas mediante tratamiento térmico pueden venderse como productos naturales. La clave para identificarlas es buscar indicios de altas temperaturas. Las pruebas típicas de altas temperaturas incluyen inclusiones sin pulir que pueden permanecer tras el repulido, facetas y fajas anormales; también puede haber fracturas por tensión dejadas por la expansión térmica alrededor de los materiales incluidos, así como fenómenos como la difusión de bandas de color y nudos; también puede observarse la ausencia de una línea de absorción del hierro a 450 nm en el espectro de absorción.

El proceso de eliminación del color púrpura o marrón en los rubíes no suele mostrar evidencias de altas temperaturas debido a la temperatura relativamente baja.

Los centros de color amarillo estables producidos por irradiación también pueden venderse como productos naturales, pero son difíciles de obtener; los centros de color inestables no tienen valor comercial debido a su rápida decoloración.

Las principales características de identificación de los rubíes y zafiros tratados térmicamente a alta temperatura son las siguientes.

(1) Fracturas en inclusiones gas-líquido

Tras el calentamiento de las inclusiones en forma de huella, las inclusiones originales aisladas de gas-líquido se rompen para formar inclusiones concéntricas, curvadas y conectadas que se asemejan a tuberías de agua muy largas, rizadas y dispersas en el suelo, denominadas fisuras de curación por fontanería.

(2) Erosión de inclusiones sólidas

Las inclusiones sólidas se erosionan, formando inclusiones bifásicas circulares o elípticas compuestas de vidrio y burbujas para las inclusiones de bajo punto de fusión; las inclusiones cristalinas de alto punto de fusión adoptan un aspecto de vidrio esmerilado redondeado o una textura superficial picada.

(3) Tensión del tratamiento térmico fracturas

Cuando las inclusiones cristalinas se funden o descomponen debido al calentamiento, pueden inducir o alterar fracturas por tensión preexistentes. Los fenómenos más comunes son:

① Bola de nieve:

La inclusión cristalina se funde completamente para formar una esfera o disco blanco, creando fracturas por tensión a su alrededor [Figura 5-10 (a)].

② Fracturas de flecos:

Si la inclusión de cristal se funde total o parcialmente, la masa fundida puede desbordarse en las fracturas, formando un anillo de gotas distribuidas alrededor del cristal o rellenando otros lugares de las fracturas. El desbordamiento del fundido también puede crear huecos de alto contraste alrededor del cristal fundido [Figura 5-10 (b)].

③ Fracturas de atolones:

La inclusión cristalina no se funde, sino que forma fracturas por tensión con bordes en forma de atolón. Este fenómeno también es visible en rubíes y zafiros azules tratados térmicamente, y se denomina fractura en atolón [Figura 5-10 (c)].

2.8 Método de difusión Zafiro

(1) Tratamiento por difusión de Piedras preciosas de corindón

① Principio del tratamiento por difusión:

Se introducen iones de hierro, titanio y cromo en el cristal de corindón para sustituir a los iones de aluminio. En condiciones de alta temperatura, los iones colorantes penetran en la capa superficial del corindón, haciendo que la gema adquiera un color azul o rojo. La temperatura del tratamiento térmico debe estar justo por debajo del punto de fusión de la gema, lo que permite que la red cristalina se expanda y facilita la migración de los iones colorantes de mayor radio. La introducción de diferentes iones colorantes producirá diferentes colores en las gemas: los iones de titanio y cromo causarán el azul, los iones de cromo causarán el rojo, una cantidad adecuada de iones de titanio producirá un efecto de luz de estrellas y los iones de berilio causarán el amarillo.

② Proceso de tratamiento por difusión

Selección de materias primas: Corindón natural transparente incoloro o ligeramente coloreado[Figura 5-11 (a)]. En primer lugar, estas materias primas de corindón se pulen en varias formas y tamaños de piedras en bruto, generalmente no pulidas después de la molienda fina, y luego se entierran en un agente químico compuesto principalmente de óxido de aluminio, que contiene algunos componentes iónicos colorantes [Figura 5-11 (b)].
Calentamiento: Después de colocar la muestra en el crisol como se muestra en la Figura 5-11, continúe el calentamiento en un horno de alta temperatura. El tiempo de calentamiento puede oscilar entre 2 y 200 horas, y el aumento de temperatura entre 1600 y 1850°C aproximadamente. Generalmente, el mejor intervalo de temperatura es de 0°C a 1800°C.

Precauciones: El corindón no cambia por debajo de 1600℃, pero la gema se derretirá a temperaturas más altas. Por lo tanto, la temperatura de calentamiento debe estar por debajo de la temperatura de transición de fase del corindón( 2050℃)). Durante el calentamiento, generalmente a una temperatura más alta durante más tiempo, la profundidad de penetración del color también es mayor.

Actualmente existe un método de difusión "profunda", que difiere de esta difusión a largo plazo a altas temperaturas, utilizando un método de calentamiento múltiple de la gema, es decir, recalentando después de que la gema se enfríe. Repetido varias veces, con difusión múltiple, el tiempo de tratamiento debe ser superior a dos meses, y el color de la gema es más profundo después del tratamiento.

③ Los resultados del tratamiento de difusión:

El color del zafiro después del tratamiento de difusión sólo existe en la superficie de la gema (Figura 5-12). Robert y otros en Estados Unidos han medido el grosor de la capa de color por difusión; su método consistía en cortar tres gemas facetadas tratadas por difusión perpendicularmente a la faceta superior, pulir la superficie cortada y, a continuación, medirla y observarla. En la sección transversal pueden verse diferentes espesores de la capa de color introducida por la difusión superficial, y se cree que las variaciones de profundidad son rastros de múltiples difusiones.

④ Evaluación de las piedras preciosas tratadas por difusión

Origen del color: El color obtenido por métodos de difusión se debe a la adición artificial de sustancias químicas distintas de los componentes naturales, y el color sólo existe en la superficie, lo que hace que el color general de la piedra preciosa sea desigual e incoherente entre el interior y el exterior. Debe marcarse como piedra preciosa de difusión cuando se venda. En el certificado de identificación de la gema debe figurar la letra "u", que representa a los productos de difusión superficial.
Principios de tarificación: Los colores obtenidos por el método de difusión son los mismos que los formados por los iones colorantes naturales, que han penetrado parcialmente en la red. Sus propiedades fisicoquímicas son estables, el coste de preparación no es bajo y el precio no debe fijarse demasiado bajo. El principio general de fijación de precios es por debajo de los zafiros naturales y por encima de los zafiros sintéticos.

(2) Identificación de zafiros tratados por difusión

① Un solo aumento

La superficie de la muestra tratada muestra luz parcialmente reflejada y material sinterizado en la superficie, que puede eliminarse parcial o totalmente tras el pulido.
Las gemas tratadas por difusión, cuando se pulen ligeramente, suelen producir una banda de doble capa en la superficie pulida, y una capa de difusión puede verse con lupa.
En el tratamiento por difusión del zafiro, los colores profundos concentrados y los tintes de difusión suelen depositarse en las fisuras superficiales o en los poros circundantes.
A menudo hay fragmentos de alta presión alrededor de las inclusiones en la piedra preciosa, con algunas inclusiones fundidas o la "seda" de rutilo parcialmente fundida en manchas o absorbida.

② Observación por inmersión en aceite:

El método de identificación más eficaz para las piedras preciosas tratadas con calor por difusión es la observación por inmersión en aceite. Se sumerge la muestra en dibromo metano u otros líquidos de inmersión, y se observa a simple vista o con lupa su aspecto, que presenta las características típicas de las gemas tratadas por difusión.

Protuberancias altas: Debido a la concentración de color, las líneas de color más profundas o protuberancias altas están notablemente presentes a lo largo de las uniones de las facetas y la zona de la faja.
Facetas con manchas: Los zafiros acabados tratados con calor de difusión suelen presentar incoherencias en la profundidad del color en algunas facetas.
El efecto del borde de la cintura: En el caso de las gemas tratadas por difusión, la cintura suele ser completamente incolora, y toda ella es visible.
Contorno azul: Independientemente del medio en el que estén sumergidas, los bordes de las gemas tratadas por difusión son muy claros y a menudo muestran un contorno azul intenso.

El color de las gemas de difusión observadas a simple vista varía en los distintos disolventes. Algunas otras características, como las facetas moteadas, son más pronunciadas en glicerina o diclorometano. El más claro sigue siendo el diclorometano, pero este disolvente es muy tóxico.

El índice de refracción de los rubíes difuminados con iones de cromo es relativamente alto, alcanzando 1,788-1,790. Algunos zafiros tratados por difusión presentan fluorescencia azul-blanca o azul-verde bajo luz ultravioleta de onda corta. También existe un tipo de zafiro azul por difusión obtenido por difusión de Co²⁺ en corindón, que puede identificarse utilizando un filtro Chelsea. Bajo el filtro Chelsea, los zafiros difuminados por iones de cobalto aparecen rojos.

(3) Mecanismo de coloración y características de identificación de las gemas de corindón difuminado con berilio.

① El proceso de difusión del berilio en las piedras preciosas de corindón:

En el proceso de difusión de berilio a alta temperatura para gemas de corindón, la introducción de iones de berilio se consigue a través de la esmeralda (BeAl₂O₄)) en polvo, y existen dos métodos para este proceso.

Método del fundente: Añadir polvo de crisoberilo con una fracción de masa de 2%-4% a un fundente que contenga boro y fósforo, y calentar las piedras preciosas recubiertas con el fundente en una atmósfera oxidante a 1800℃ durante 25 horas.
Método del polvo: Mezclar polvo de crisoberilio que contenga 2%-4% con polvo de alúmina de gran pureza, o añadir óxido de berilio 0,8% al polvo de alúmina, después enterrar las piedras preciosas en la mezcla y calentar a 1780℃ en atmósfera oxidante durante 60-100 h.

② Características de las gemas de corindón con difusión de berilio

Durante el proceso de difusión del berilio a alta temperatura, el elemento puede difundirse por toda la piedra preciosa. Los colores de varios zafiros y rubíes de color pueden mejorar significativamente gracias a la difusión del berilio.
Las gemas tratadas con métodos de fundente muestran una excelente consistencia del color superficial, mientras que el color de las gemas tratadas con métodos de polvo casi se difumina por toda la gema.

③ Mecanismo de coloración

El papel del berilio: Iones Los iones de berilio actúan como estabilizadores de los centros de color por defecto de vacante de óxido de hierro generados a altas temperaturas, permitiendo que permanezcan estables cuando se enfrían a temperatura ambiente. Los iones de berilio no son la causa directa de la coloración amarilla; más bien, mejoran el zafiro principalmente al absorber fuertemente en la región azul del espectro, dando lugar a un fuerte tinte amarillo (Figura 5-13).
El papel de los iones de hierro: El contenido de iones de hierro desempeña un papel importante en el proceso de realce del berilio. Los iones de hierro son los principales responsables de la formación de la coloración naranja-amarilla, y su mecanismo de coloración implica la formación de centros de color por defecto de vacante de óxido de hierro. Las muestras con bajo contenido en hierro aparecen de color marrón tras el tratamiento, mientras que las muestras con un contenido en hierro de medio a alto muestran un color amarillo.

(4) El berilio mejora las características y la identificación de las piedras preciosas

① Color:

Diferentes piedras preciosas de color mostrarán diferentes colores después del tratamiento con berilio, con diferentes grados de tonos amarillo-naranja. Los colores producidos por diferentes zafiros de color después de la difusión de iones de berilio se muestran en la Tabla 5-3.

Tabla 5-3 Colores producidos por diferentes zafiros coloreados tras la difusión de iones de berilio

Antes de la mejora	Mejorado
Incoloro	Amarillo a naranja Amarillo
Rosa	Naranja-amarillo a rosa-naranja
Rojo oscuro	Rojo brillante a naranja-amarillo-rojo
Amarillo, verde	Amarillo
Azul	Amarillo o ningún efecto significativo
Morado	Naranja-amarillo a rojo

② Prueba instrumental de concentración de iones de berilio.

Los ensayos con grandes instrumentos comprueban principalmente el contenido de berilio en el corindón de difusión
- Espectrómetro de masas de iones secundarios, concentración de berilio en la superficie del corindón natural(1,5-5)×10^-6y la concentración superficial de berilio tras la difusión del berilio es (1〜5)×10^-7. Si el contenido Be es superior a 1×10^-5Para confirmar si el corindón ha sido sometido a un tratamiento de difusión de berilio, es necesario realizar más pruebas.
- Para el análisis de la composición química se utilizaron la espectrometría de masas de plasma y la espectrometría de fluorescencia de rayos X, que revelaron que la concentración de iones de berilio en el corindón difuminado con boro se distribuía siguiendo un patrón regular, con concentraciones más bajas en el interior y más altas en la superficie.
Espacio de color: Colocar la gema en una solución de inmersión en diclorometano; el espacio de color varía en grosor, con bandas de color secundarias irregulares.
Otras pruebas: Al microscopio, presenta las características de las inclusiones de tratamiento térmico de alta temperatura: inclusiones de pseudomorfos de cristales fundidos, inclusiones secundarias distribuidas a lo largo de la superficie de fractura en forma de disco (vítreas o recristalizadas), cristales adheridos, halos azules, etc.

Sección II Gemas de la familia del berilo

La familia del berilo incluye varias piedras preciosas, generalmente denominadas según su color, como berilo incoloro, berilo amarillo, berilo rojo, etc. La variedad más preciosa es la esmeralda verde, conocida como el rey de las gemas verdes, que siempre ha gustado a la gente. Sólo cuando el color alcanza cierta concentración puede clasificarse como esmeralda. También existen la aguamarina común, el heliodoro, etc. (Figura 5-14).

1. Características gemológicas de las gemas de la familia del berilo

La composición química de las gemas de berilo es Be₃Al₂Si₆0i₈ - xH₂O, y el aluminio puede sustituirse parcialmente por iones de cromo, hierro, magnesio, manganeso y otros. El berilo puro es incoloro, y diferentes iones colorantes pueden producir diferentes colores. Si el berilo contiene una pequeña cantidad de iones de cromo y vanadio, formará una esmeralda; si contiene una pequeña cantidad de iones de hierro, formará aguamarina azul o azul verdosa.

La estructura cristalina del berilo se compone principalmente de anillos hexagonales de tetraedros de silicio-oxígeno. Los cristales de berilo son hexagonales columnares, y las caras columnares presentan a menudo franjas longitudinales paralelas distintas a lo largo del eje C, desarrollándose a veces en bipirámides hexagonales. A menudo, pequeñas cantidades de iones de cromo, hierro y manganeso sustituyen a los iones de aluminio.

El berilo puro es un cristal transparente incoloro, y el berilo que sólo contiene iones de potasio, iones de sodio y otros iones no colorantes también es un cristal transparente incoloro; el color verde de la esmeralda se debe a iones de cromo o vanadio, y el color no necesita mejora; el berilo coloreado por iones de hierro y manganeso es mayoritariamente verde, amarillo, amarillo-verde o aguamarina, y la mayoría puede sufrir una mejora del color mediante métodos como el tratamiento térmico y la irradiación. En la tabla 5-4 se muestra la relación entre el color de las gemas de berilo y los iones colorantes que contienen.

Tabla 5-4 Relación entre el color de las gemas de berilo y los iones colorantes que contienen

Variedades de gemas	Color	Color iónico
Esmeralda	Verde brillante	Ion cromo o ion vanadio
Aguamarina	Azul cielo	Fe²⁺ o Fe²⁺/Fe³⁺
Goshenita	Incoloro	Ninguno
Berilo rosa	Rosa	Contiene Mn²⁺ o Cs⁺
Berilo rojo	Rojo	Mn³⁺
Heliodor	Amarillo-Amarillo dorado	Fe³⁺
Berilo tipo Maxixe	Azul	Centro de color causa color, inestable

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2. Tratamiento de optimización y métodos de identificación de las gemas de la familia del berilo

La esmeralda tiene una dureza ligeramente inferior y es relativamente frágil. Las esmeraldas naturales contienen ciertas fisuras e inclusiones, y muchos tipos de inclusiones tienen un significado indicativo para el origen de las esmeraldas. Las inclusiones y fisuras del interior de las esmeraldas pueden afectar al valor y la estabilidad de la piedra preciosa, por lo que la mayoría de las esmeraldas del mercado han sido sometidas a un tratamiento de optimización.

El tratamiento de realce más común para las esmeraldas es el relleno de fracturas. La inmersión en aceite puede disimular las fracturas de las esmeraldas y mejorar su transparencia. Dado que el índice de refracción del aceite es similar al de la esmeralda, su impacto en el brillo de la gema es mínimo.

El relleno con resina artificial también es un método muy utilizado. Este método es más duradero que la inmersión en aceite y puede ocultar inclusiones más fácilmente. Sin embargo, el relleno con resina artificial puede causar daños irreversibles en las esmeraldas. Después de envejecer, la resina puede volverse marrón o blanca, haciendo más evidentes los defectos.

Los ligeros tratamientos de realce no tienen prácticamente ningún impacto en el valor. Desde el año 2000, la certificación GIA ofrece servicios de clasificación de tratamientos de claridad para esmeraldas. La agencia de certificación examina las gemas no engastadas y los certificados de las esmeraldas describen los grados de claridad como leve, moderado o significativo. La certificación GIA hace hincapié en que el objetivo del sistema de clasificación es únicamente evaluar el nivel de tratamiento, no proporcionar un grado de claridad general de la gema.

Los métodos de realce habituales para las gemas de la familia del berilo incluyen el tratamiento térmico, el relleno con aceite incoloro (aceite coloreado), la irradiación, el sustrato, el recubrimiento y el sobrecrecimiento.

2.1 Método de tratamiento térmico

El tratamiento térmico se utiliza habitualmente para el berilo amarillo verdoso o el berilo verde que contiene hierro, y también es adecuado para el berilo anaranjado coloreado tanto por iones de manganeso como de hierro. Las esmeraldas naturales rara vez se tratan para cambiar de color.

(1) Las formas de los iones de hierro presentes en el berilo

Debido a las diversas formas de los iones de hierro en el berilo, el tratamiento térmico puede producir efectos diferentes. Las formas específicas de los iones de hierro en la estructura del berilo incluyen principalmente tres tipos:

① Si Fe³⁺ sustituye a Al³⁺ la piedra preciosa aparece amarilla. Como el contenido de Fe³⁺ puede pasar de amarillo dorado a incoloro, y cuando contiene una cantidad muy pequeña de Fe³⁺es incoloro.

② Si Fe²⁺ sustituye a Al³⁺La piedra preciosa no muestra color y es incolora.

③ Existen iones de hierro en los canales de la estructura del berilo. Según estudios anteriores, se cree que la presencia de iones de hierro en los canales estructurales está relacionada con el color azul del berilo. En general, el tratamiento térmico tiene poco efecto sobre el color exhibido por estos iones, y el mecanismo de coloración todavía necesita más investigación.

Cuando Fe²⁺Fe³⁺existe simultáneamente en el berilo, la gema suele tener un aspecto verde o amarillo verdoso. Este tipo de gema puede transformarse a menudo en aguamarina de alta calidad mediante tratamiento térmico, siendo el color ideal un hermoso azul marino, y sus propiedades físicas y químicas son también relativamente estables.

El tratamiento térmico puede transformar el berilo naranja que contiene iones de hierro y manganeso en un hermoso berilo rosa. También hay un tipo de berilo de manganeso rojo intenso que puede desvanecerse cuando se calienta a 500℃.

(2) Condiciones de tratamiento térmico

① Temperatura de tratamiento térmico: Debido a la presencia de agua en la estructura del berilo, la temperatura de tratamiento térmico es relativamente baja, generalmente entre 250-500℃ y 400℃, y hay que tener mucho cuidado por encima de 400℃. Normalmente, unos minutos son suficientes. Si hay mucha agua, aparecerá un estado lechoso por debajo de 550℃, lo que indica que la estructura cristalina se ha dañado.

Algunos berilos también pueden calentarse a altas temperaturas, como algunos berilos de la India y Brasil, calentados a 700℃ sin que se produzca ningún cambio en el color de la gema. Este método se utiliza a menudo para eliminar algunas inclusiones y fisuras extremadamente finas.

② Precauciones: Debido a las numerosas fisuras que se producen en el berilo durante el proceso de tratamiento térmico, para evitar que la gema explote, el calentamiento y el enfriamiento deben realizarse lentamente, el tiempo a la temperatura más alta no debe ser demasiado largo y se requiere algún tipo de protección para la gema. Por ejemplo, estas medidas de protección son bastante eficaces cuando se coloca la gema en un crisol cerrado, se rellena el crisol de carbón con arena fina o se envuelve la gema en un terrón de arcilla.

2.2 Método de irradiación radiactiva

La irradiación radiactiva tiene un impacto significativo en el color del berilo. Después de que el berilo se irradia con rayos de diferentes energías, puede producir diferentes cambios de color. Las fuentes de irradiación radioactiva suelen incluir rayos X, electrones de alta y baja energía, etc. Debido a la preocupación por los residuos radiactivos, rara vez se utiliza la irradiación con neutrones de los reactores.

(1) Métodos de irradiación y cambios de color de las gemas

Debido a la presencia de diferentes iones de impureza en el berilo, se pueden producir diferentes colores tras la irradiación. Cuando una pequeña cantidad de Fe²⁺ sustituye a A1³⁺El berilo incoloro puede pasar de incoloro a amarillo, de azul a verde y de rosa a amarillo anaranjado; estos colores son estables a la luz. El berilo incoloro, verde, amarillo y azul de tipo Maxixe puede producir berilo azul cobalto intenso tras la exposición a 7 radiaciones. Las piedras preciosas irradiadas no tienen residuos radiactivos, pero el berilo azul cobalto producido es inestable; el color obtenido mediante irradiación puede transformarse o desvanecerse a su color original mediante tratamiento térmico, y el color obtenido mediante tratamiento térmico también puede restaurarse mediante irradiación. La mayor parte del berilo azul cobalto que se comercializa actualmente es berilo irradiado.

Algunos berilos pueden producir diferentes colores mediante distintas atmósferas de tratamiento térmico. Por ejemplo, el berilo amarillo que contiene hierro puede volverse incoloro si se calienta en una atmósfera reductora; el berilo verde puede convertirse en aguamarina. Estos colores son estables a la luz, pero los colores originales pueden recuperarse si se irradian con rayos X o radiación γ.

(2) Características de identificación del berilo irradiado

Por lo general, el berilo irradiado no es fácil de detectar, pero el berilo azul irradiado tipo Maxixe presenta las siguientes características distintivas: el color es azul cobalto, muy diferente del azul cielo de la aguamarina; su espectro de absorción de la luz visible tiene dos bandas de absorción en la región roja (695 nm, 655 nm), y hay bandas de absorción más débiles en las regiones naranja, amarilla y amarillo-verde a 628 nm, 615 nm, 581 nm y 550 nm (algunas fuentes también informan de bandas de absorción a 688 nm, 624 nm, 587 nm y 560 nm), que no se encuentran en la aguamarina. Al observar el pleocroísmo, el color azul del berilo azul tipo Maxixe aparece en la dirección de la luz normal. En cambio, es mayoritariamente incoloro en la dirección de la luz extraordinaria, mientras que en la aguamarina, el color profundo aparece en la dirección de la luz extraordinaria. El berilo azul de tipo Maxixe es rico en el metal Cs, con una densidad de 2,80 g/cm³ y un índice de refracción de 1,548-1,592, ambos superiores a los de otras variedades de berilo.

2.3 Algunos métodos de igualación adictiva de colores

Las esmeraldas suelen tener muchas fisuras internas, por lo que es necesario rellenarlas para disimularlas y mejorar la estabilidad de la gema. Tras el tratamiento de relleno, las esmeraldas también pueden mejorar el color y la claridad de la gema.

(1) Método de llenado por inyección

Los aceites inyectados incluyen diversos aceites vegetales, aceites lubricantes, parafina líquida, trementina y resinas, que pueden mezclarse e inyectarse utilizando uno, dos o varios materiales. Los métodos de inyección para esmeraldas se dividen en inyección de aceite incoloro, inyección de aceite coloreado y tratamiento de inyección de resina. El método de inyección es un tratamiento de optimización muy utilizado para las esmeraldas.

① Inyección de aceite incoloro:

Después de someter la gema a un tratamiento de inyección de aceite incoloro, las fisuras se rellenan y ocultan, lo que dificulta su detección a simple vista, mejorando así la transparencia y el brillo de la gema. Este tratamiento está reconocido por la industria joyera internacional y los consumidores, y es muy común en el mercado. El equipo necesario para la inyección de aceite incoloro es sencillo y fácil de manejar, y los pasos de la inyección son los siguientes:

Limpie la piedra preciosa en etanol o con ultrasonidos y, a continuación, séquela.
Sumerja la piedra preciosa en aceite con un índice de refracción próximo al de la esmeralda en condiciones de vacío, presión o calentamiento durante algún tiempo.

El objetivo de inyectar aceite incoloro es "ocultar las fisuras", lo que permite rellenar más fisuras de la gema, haciéndolas menos perceptibles a simple vista. A simple vista, el aceite parece incoloro en las fisuras superficiales; con el tiempo, puede volverse amarillo claro (figura 5-15). Bajo luz ultravioleta de onda larga se puede observar fluorescencia amarillo-verdosa, y puede exudar aceite al contacto con una aguja caliente. Esta práctica está aceptada comercialmente, se considera una optimización y no es necesario especificarla; puede venderse como producto natural.

② Inyección de aceite coloreado:

El método de inyección de aceite coloreado es el mismo que el de inyección de aceite incoloro. El objetivo de este tratamiento no es sólo disimular las microfisuras de la gema, sino también cambiar su color. La inyección de aceite coloreado se divide en dos casos: inyectar aceite coloreado en esmeraldas para realzar su color y aumentar su valor e inyectar berilo con muchas fisuras, que sirve como sustituto de las esmeraldas.

Después de inyectarle aceite coloreado, la esmeralda mostrará las siguientes características, que pueden utilizarse para determinar si se le ha inyectado aceite coloreado.

El colorante se distribuye de forma filamentosa a lo largo de las fisuras y puede observarse bajo aumento con un cristal o microscopio. Puede observarse un efecto intermitente en condiciones de luminosidad u oscuridad, con colores de interferencia anormales (Figura 5-16).
Tras el tratamiento, la gema desprenderá aceite y gas de las fisuras al calentarse, y los restos de aceite pueden limpiarse con un bastoncillo de algodón.
El aceite coloreado puede emitir una fuerte fluorescencia bajo la luz ultravioleta.

③ Tratamiento con resina:

Después de que la esmeralda se someta al tratamiento de resina, la zona de relleno aparece empañada, con estructuras de flujo visibles y burbujas residuales. Bajo la luz reflejada, se aprecia una red de rellenos de fisuras. Se aprecian colores de interferencia anormales. El material de relleno tiene una dureza baja, se puede perforar con una aguja de acero y tiene un brillo débil.

La observación del material de relleno con un microscopio para gemas, utilizando diferentes luces y aumentos para examinar las zonas de relleno de la esmeralda, puede proporcionar información importante para su identificación.

Efecto flash: El efecto flash puede observarse a menudo en las fisuras de relleno, causado por la diferente dispersión de la luz por la esmeralda y el material de relleno (como la resina epoxi). En condiciones de luminosidad, las fisuras de relleno muestran una luz reflejada de azul a púrpura, mientras que en condiciones de oscuridad, la observación inclinada puede transformarla en destellos anaranjados (figura 5-17).

Burbujas y residuos: Las esmeraldas naturales contienen burbujas que a menudo se encuentran en inclusiones bifásicas o trifásicas. Las burbujas son esféricas y no tienen una forma definida. Las burbujas de las fisuras rellenas son muy evidentes y suelen ser aplanadas. Las fisuras llenas de aceite pueden mostrar un efecto de destello marrón cuando se observan sobre un fondo brillante debido a la oxidación, mientras que los residuos oxidados pueden formar rasgos ramificados.
Espectroscopia infrarroja: Los diferentes materiales de relleno tienen sus picos de absorción característicos, como los picos de absorción característicos del aceite de oliva a 2584 cm^-1 y 2924 cm^-1los picos característicos del aceite de palma a 2852 cm^-12920 cm^-13004 cm^-1y los picos característicos de la resina epoxi a 2925 cm^-12964 cm^-1, 3034 cm^-1, 3053 cm^-1. Los espectrómetros de infrarrojos pueden clasificar y analizar los componentes de los materiales de relleno, con 2800-3000 cm^-1 fuertes picos de absorción y 3058 cm^-1, 3036 cm^-1 picos de absorción que sirven como prueba del relleno de resina en las esmeraldas.
Vista del Diamante: La Vista del Diamante puede determinar de forma rápida, clara y precisa si una esmeralda ha sido tratada con relleno. Las observaciones a través del Diamond View permiten una visión clara de las bandas de color, manchas de color, y la distribución de todas las fisuras que no son visibles u observables bajo un microscopio. Y lo que es más importante, puede distinguir si hay materiales de relleno dentro de las fisuras; bajo fluorescencia ultravioleta, las fisuras sin relleno muestran fluorescencia azul-blanca, mientras que las fisuras rellenas muestran fluorescencia amarillo-verde claro. Esto permite determinar si la muestra está rellena, el área de relleno y la ubicación del relleno. Sin embargo, el Diamond View también tiene ciertas limitaciones; cuando las bandas de color son muy pronunciadas y muestran una fuerte fluorescencia roja bajo luz ultravioleta, puede afectar a la observación de los rellenos de fisuras.
Espectroscopia Raman: El espectrómetro Raman puede determinar rápidamente la frecuencia inherente, la simetría, las fuerzas internas y las propiedades cinéticas generales de las vibraciones moleculares en las piedras preciosas, lo que permite un análisis rápido y eficaz de los componentes de las inclusiones dentro de las piedras preciosas. Dado que los distintos materiales de relleno tienen características espectrales Raman láser diferentes, los espectrómetros Raman láser pueden utilizarse para clasificar y analizar los componentes de los materiales de relleno. El pico característico del gel es de 1602 cm^-1, 1180 cm^-1, 1107 cm^-1, 817 cm^-1, 633cm^-1y la presencia de estos picos de absorción puede servir como prueba importante para saber si la esmeralda ha sido sometida a un tratamiento de relleno con gel. Sin embargo, este método también tiene ciertas limitaciones; cuando el material de relleno interno no está cerca de la superficie de la gema, es difícil enfocarlo, y los resultados pueden no ser ideales.

Actualmente, existen diferencias en la expresión de las conclusiones de identificación relativas al tratamiento de relleno de las esmeraldas entre algunos laboratorios de pruebas de joyería nacionales y extranjeros. Los certificados de identificación extranjeros suelen indicar "esmeralda natural" en la conclusión, al tiempo que indican el grado de relleno en la sección de observaciones. Según el material de relleno y el grado de relleno, en general se puede clasificar en cinco niveles: ninguno, no evidente, ligero, moderado y evidente. Por otra parte, los certificados de identificación nacionales indican directamente "esmeralda (tratamiento de relleno)" en la conclusión.

(2) Teñido y coloreado

Como el berilo es una gema monocristalina, el efecto de teñido es muy inferior al del ágata y, por lo general, se eligen para teñir gemas con más fisuras. El teñido y la coloración de las esmeraldas no son más que medidas correctivas para realzar el color. Tras el teñido, el color de las esmeraldas suele concentrarse en las fisuras, lo que da lugar a una distribución desigual del color. Cuando se observan con un espectroscopio, las esmeraldas naturales muestran un espectro de absorción de Cr distinto, mientras que las esmeraldas teñidas pueden mostrar bandas de absorción formadas por el tinte a 630-660 nm.

(3) Sustrato

El sustrato es un método de tratamiento tradicional, que suele consistir en colocar una película verde en la parte inferior de la esmeralda para realzar su color. Con una inspección ampliada, puede observarse la unión entre la película verde y la gema en la parte inferior de la esmeralda; con el tiempo, la película puede arrugarse o despegarse, y pueden verse burbujas en la unión. Las esmeraldas tratadas muestran un espectro de absorción de Cr muy vago o incluso ausente bajo un espectroscopio, con un dicroísmo débil o inexistente.

(4) Crecimiento excesivo

En la superficie del berilo claro crece una capa muy fina de cristales de esmeralda o aguamarina. La característica de identificación es que las capas de crecimiento no presentan las características de inclusión de las esmeraldas naturales, pero sí las de las esmeraldas sintéticas.

(5) Revestimiento

Sobre la superficie de la esmeralda se recubre una película muy fina, que puede ser incolora o coloreada. La superficie de la esmeralda recubierta suele presentar diversas fisuras en forma de red y radiales (Figura 5-18), con el color concentrado en la superficie; en el interior se aprecian las inclusiones tubulares, en forma de gota de lluvia y bifásicas gas-líquido del berilo natural; la capa exterior muestra inclusiones de esmeralda sintética.

(6) Compuesto

Las piedras compuestas de esmeralda suelen estar formadas por esmeraldas de color claro y capas de tinte verde, que pueden verse con lupa como capas de adhesivo e inclusiones en las esmeraldas. La región naranja muestra un espectro de absorción distinto causado por el tinte. También existe una imitación común de esmeralda compuesta de piedra-sudarita (Figura 5-19), con vidrio incoloro o de color claro en las capas superior e inferior y pegamento verde en el centro. Cuando se observa ampliada paralelamente a la cresta de la cintura, puede verse una pequeña cantidad de material adhesivo de color verde intenso que contiene burbujas en la superficie de unión.

Los métodos comunes de tratamiento de optimización y las características de identificación de las esmeraldas se resumen en la Tabla 5-5.

Tabla 5-5 Métodos comunes de tratamiento de optimización y características de identificación de las esmeraldas

Método de tratamiento	Resultado del tratamiento	Características de identificación	Optimización o procesamiento
Inmersión en aceite	Remojo en aceite incoloro	La posición de llenado tiene un efecto intermitente, el aceite saldrá después del calentamiento, y el aceite coloreado se distribuye de forma filamentosa a lo largo de las fisuras	Optimización
Inmersión en aceite	Empapado en aceite coloreado		Tratamiento
Cola de relleno	Resina de relleno	Efecto Flash	Tratamiento
Teñir y colorear	Introducción de colorante verde en las fisuras	Color concentrado en las fisuras	Tratamiento
Sustrato	Añade una capa de film verde en el fondo de la esmeralda	Método para comprobar la existencia de costuras de unión visibles, en las que puede haber burbujas, dicroísmo débil y el espectro de absorción del Cr no es evidente.	Tratamiento
Sobrecrecimiento	Una capa de esmeralda sintética más oscura crece sobre la esmeralda clara	Las características de las capas interior y exterior son diferentes.	Tratamiento
Revestimiento (regeneración)	En la capa exterior crece una película de esmeralda sintética con esmeralda natural en el centro.	La capa exterior de la esmeralda es propensa a la red y fisuras radiales	Tratamiento
Compuesto	Fabricados a partir de dos o más tipos de materiales, los más comunes son la esmeralda natural y la esmeralda sintética, la esmeralda natural y la película verde, etc.	Hay burbujas en la costura de montaje y diferencias en el índice de refracción, el brillo, etc. de los distintos materiales.	Tratamiento

Sección III Diamante

1. Características gemológicas de los diamantes

Los diamantes tienen gran dureza, puntos de fusión, propiedades aislantes y estabilidad química. La composición de los diamantes es el elemento C; los diamantes puros son incoloros y transparentes, mientras que los diamantes que contienen diferentes impurezas pueden presentar distintos colores. La calidad del color desempeña un papel decisivo en la evaluación de los diamantes. La clasificación del color de los diamantes es muy estricta, siendo la máxima calidad los diamantes sin defectos y completamente transparentes; incluso un ligero indicio de color puede hacer que los precios caigan en picado. Sin embargo, los diamantes de color son una excepción, ya que la diferencia de precio entre los distintos colores de diamantes de color puede ser significativa. Los colores más comunes son el incoloro y el amarillo (Figura 5-20).

Los diamantes suelen encontrarse en dos tipos de yacimientos minerales: la kimberlita y la lamproita. La primera kimberlita se descubrió en Sudáfrica en 1870, y hasta la fecha se han descubierto más de 5.000 cuerpos de kimberlita en todo el mundo, de los cuales más de 500 contienen diamantes. La producción de diamantes de calidad gema en lamproita es muy baja, representando sólo unas 10% del total.

Debido a su gran dureza y dispersión, los diamantes poseen un encanto único y siempre han sido apreciados por la gente. Por ello, optimizar el tratamiento de los diamantes en bruto de menor calidad también ha sido objeto de investigación para muchos gemólogos y comerciantes. Existen muchos métodos para optimizar los diamantes, como la irradiación, el tratamiento a alta temperatura y alta presión, la perforación con láser y el relleno de fisuras. La mayoría de los diamantes de color que se han optimizado se deben a la irradiación artificial, que causa defectos estructurales internos en los diamantes, lo que da lugar a centros de color diferentes que son fundamentalmente distintos de la formación del color de los diamantes de color natural.

La formación del color de los diamantes está relacionada principalmente con los tipos de impurezas y los cambios en los componentes estructurales; los diferentes colores tienen diferentes tipos de formación. Los colores comunes de los diamantes y sus causas de formación son los siguientes (Tabla 5-6).

Tabla 5-6 Tipos de causas del color del diamante

Color del diamante	Causa
Azul	Contiene elemento B
Amarillo	Contiene el elemento N
Rosa, Marrón	Deformación plástica
Verde	El centro de color causa color
Negro	La inclusión provoca el color

2. Tratamiento de optimización y métodos de identificación de diamantes

Debido al encanto único de los diamantes, se necesita algo más que la producción de diamantes. Los métodos para optimizar el tratamiento de los diamantes también mejoran constantemente. El tratamiento de optimización de diamantes incluye principalmente dos aspectos: uno es mejorar el color de los diamantes; el otro es tratar las inclusiones de los diamantes para mejorar su claridad. Desde 1950, el tratamiento por irradiación se ha utilizado para mejorar el color de los diamantes. Con la tecnología para eliminar las inclusiones oscuras en los diamantes, la perforación y el relleno de fisuras con láser se desarrollaron gradualmente en 1960. Desde 1990, se han realizado nuevas mejoras en el relleno de fisuras y la perforación con láser. La tecnología del diamante sintético también ha promovido el tratamiento de optimización de los diamantes. Desde 2000, el tratamiento a alta temperatura y alta presión (HPHT) ha mejorado los diamantes con tonos marrones y parduscos.

Los tratamientos múltiples de los diamantes aparecieron por primera vez en la década de 1990 a principios del siglo XXI, observándose inicialmente sobre todo en los tratamientos de claridad. Durante el proceso de identificación de los diamantes, se descubrió que habían sido sometidos a un tratamiento de perforación con láser, seguido de un relleno de vidrio a lo largo del canal láser; también hubo casos en los que los diamantes fueron sometidos a dos tratamientos de relleno para mejorar la claridad. Con la aparición y maduración de los métodos de tratamiento a alta temperatura y alta presión y de la irradiación seguida de técnicas de temple a alta temperatura, los tratamientos múltiples empezaron a cambiar el color de los diamantes.

El color de un diamante es un factor importante para determinar su calidad; cuanto mayor sea el grado de color, mayor será su valor. Los tratamientos de optimización de los diamantes, como la irradiación, el recubrimiento tradicional, el sustrato y el HPHT, tienen como objetivo principal mejorar el color de los diamantes. Algunos métodos de optimización se centran en mejorar la claridad de los diamantes, como la perforación láser. Los principales métodos de tratamiento de optimización de diamantes incluyen cinco tipos: el tratamiento por irradiación para cambiar el color de los diamantes; los métodos de relleno y perforación láser se utilizan para mejorar la claridad de los diamantes; los tratamientos superficiales de diamantes, incluidos los recubrimientos superficiales y la filmación; el tratamiento a alta temperatura y alta presión (HPHT); el tratamiento combinado de diamantes.

2.1 Tratamiento por irradiación

La irradiación puede hacer que los diamantes produzcan diferentes centros de color, cambiando así el color del diamante. Después del tratamiento de irradiación, los diamantes pueden presentar casi cualquier color, y el color mejorado es estable. Este método de tratamiento es adecuado para los diamantes de color, pero el tratamiento de irradiación no puede mejorar el grado de color de los diamantes incoloros por encima del grado K. La radiación residual de los diamantes tratados con irradiación supone un peligro potencial para la salud humana, lo que limita la aceptación de las piedras preciosas irradiadas por parte de los consumidores.

La esencia de la irradiación es utilizar una fuente de radiación para generar iones o rayos de alta energía, causando daños en la estructura del diamante y creando centros de color. La irradiación radiactiva puede mejorar el color general de los diamantes. El principio es que la irradiación daña parte de la red del diamante, formando zonas desordenadas y defectos puntuales. Los defectos estructurales afectan a la absorción de la luz visible por parte de la piedra preciosa, aumentando la absorción específica de determinadas longitudes de onda de la luz, lo que da lugar al color.

El tiempo y la dosis de irradiación se controlan en función del color deseado. Cuanto más intenso sea el color deseado, mayor será el tiempo de irradiación y la dosis. Los diamantes irradiados suelen ser de color amarillo verdoso, verde, azul verdoso y otros colores.

Diferentes tipos de diamantes pueden producir diferentes colores, y diferentes fuentes de radiación también pueden producir diferentes colores. Hay cuatro fuentes de radiación comunes, y el proceso de irradiación y los colores resultantes se muestran en la Tabla 5-7.

Tabla 5-7 Fuentes de radiación y colores mejorados

Fuente de radiación	Proceso de tratamiento	Color final
⁶⁰Co	Tiempo de irradiación largo, color inestable	Verde, verde azulado, rosa rojizo, amarillo dorado, etc.
Sal de radio	Irradiación por ciclotrón, no utilizada habitualmente	Color verde, el color negro se puede formar después de mucho tiempo
Tratamiento con neutrones	Color general, color estable, el más utilizado	El tratamiento térmico entre 500 y 900°C produce colores marrones, amarillos, anaranjados o rosa púrpura.
Tratamiento con electrones	Color general, más utilizado	Verde azulado claro, tratado térmicamente para producir amarillo anaranjado, rosa, marrón

① ⁶⁰Co Irradiación:

Utilizando ⁶⁰Co para producir diamantes de radiación γ puede generar verde, azul-verde, rosa-rojo, amarillo dorado, etc. Sin embargo, se tarda mucho tiempo, y el color es inestable; este método actualmente necesita ser utilizado.

② Irradiación con sales de radio:

Los diamantes irradiados por un ciclotrón pueden producir verde; si el tiempo de calentamiento es mayor, puede producirse negro. Sin embargo, el color se limita a la superficie y puede producir residuos radiactivos.

③ Tratamiento con neutrones:

Los diamantes se colocan en un reactor nuclear y se bombardean con neutrones, que pueden penetrar directamente en el diamante, produciendo colores estables verde y azul verdoso. Tras la irradiación, calentados a 500-900℃, los diamantes de tipo I a pueden producir amarillo y amarillo anaranjado; los diamantes de tipo I b producen rosa y rojo púrpura. Este método se utiliza con relativa frecuencia.

④ Tratamiento electrónico:

Los diamantes tratados pueden producir colores azul claro o verde azulado, se limitan a la superficie, no tienen residuos radiactivos y presentan una buena estabilidad. Calentados a 400℃ pueden producir colores naranja, amarillo, azul, marrón, etc. Este método es relativamente común.

Los diamantes de color obtenidos mediante tratamiento de irradiación pueden distinguirse por la distribución del color, el espectro de absorción, el espectro de fluorescencia o la conductividad. Los diferentes colores de los diamantes de color irradiados tienen diferentes espectros de absorción. Los colores después de la irradiación son relativamente estables, pero debe tenerse en cuenta en el momento de la venta que entran en la categoría de tratados en el tratamiento de optimización de piedras preciosas. Si los diamantes irradiados contienen residuos radiactivos, deben ser colocados hasta que el contenido esté por debajo de las normas nacionales antes de ser comercializados.

(1) Espectro de absorción

En los diamantes suele haber trazas de átomos de nitrógeno. Estos átomos de nitrógeno se presentan de dos formas: una sustituye a los átomos de carbono en la red en forma monatómica, como átomos de nitrógeno que se convierten en donantes de nitrógeno, lo que hace que el cristal muestre un color amarillo característico; la otra forma existe en agregados dentro del cristal. Tanto si se trata de un agregado compuesto por dos átomos de nitrógeno adyacentes como de uno compuesto por cuatro átomos de nitrógeno, no se produce absorción en la gama de luz visible, lo que da lugar a la ausencia de color.

Los diamantes incoloros que contienen nitrógeno pueden producir un color amarillo tras la irradiación y el tratamiento térmico. Se cree que este color amarillo es causado por los centros de color H3 (503nm) y H4 (496nm), siendo los centros de color H4 dominantes, mientras que los diamantes amarillos naturales no tienen centros de color H3 o H4 o no son evidentes. Las líneas de absorción causadas por los centros de color H4 en el espectro de absorción muestran que el diamante ha sido irradiado. Sin embargo, la ausencia de centros de color H4 no indica necesariamente que el color del diamante sea natural.

Además, los diamantes amarillos irradiados también pueden presentar líneas de absorción a 595nm. En 1956, investigadores del GIA descubrieron que los diamantes tratados con irradiación y calor presentaban un pico de absorción a 595 nm, que no tienen los diamantes naturales. Aunque estudios posteriores descubrieron que este pico de absorción podía desaparecer bajo tratamiento a alta temperatura (superior a 1000℃ ), aparecían dos nuevos picos de absorción a 1936nm (HIb) y 2024nm (HIc). Por lo tanto, cualquier pico de absorción a 595 nm, 1936 nm y 2024 nm puede considerarse una línea espectral de diagnóstico para diamantes irradiados artificialmente. Dada la tecnología actual, es imposible tener diamantes irradiados sin la línea de absorción de 595nm y las líneas de absorción HIb y HIc. Así pues, cualquiera de las tres líneas de absorción que aparecen a 595 nm, 1936 nm y 2024 nm pueden servir como características de identificación de los diamantes tratados.

Los diamantes azules o verdes irradiados presentan una línea de absorción a 741 nm al final de la región roja. Sin embargo, los diamantes verdes naturales también pueden presentar esta línea de absorción.

La línea de absorción característica de los diamantes rosas y púrpuras irradiados es de 637 nm, y también puede aparecer una línea de absorción adicional de 595 nm, 575 nm. La línea de absorción de 637 nm es la línea de diagnóstico de los diamantes rosados. Los diamantes de color rosa natural muestran principalmente una banda ancha a 563nm. Los diamantes azules recubiertos de diamantes de tipo Ia suelen mostrar centros N3 y una banda de absorción a 415nm. En comparación, los diamantes azules naturales están coloreados con boro y no muestran el pico de absorción de 415nm. Los diamantes azules naturales también son conductores, mientras que los diamantes azules irradiados no lo son.

(2) Características de la distribución del color

Los diamantes de color natural presentan bandas de color lineales o triangulares, con las bandas de color paralelas a las caras del cristal; el color de los diamantes irradiados se limita a la superficie del diamante; el color de los diamantes después de la irradiación sólo existe en la superficie, presentando a menudo marcas oscuras en los bordes de las facetas superficiales. En los diamantes tratados con ciclotrón, el color sólo existe en la superficie, y el patrón de distribución del color está relacionado con la talla del diamante y la dirección de irradiación (Figura 5-21).

Cuando el método de irradiación bombardea un diamante talla brillante desde la dirección del pabellón, puede observarse una distribución del color en forma de "paraguas" alrededor de la punta del pabellón cuando se mira desde la mesa, también conocido como efecto paraguas; cuando la irradiación comienza desde la dirección de la corona, puede verse un anillo oscuro alrededor de la faja; si el diamante se bombardea desde un lado, el lado más cercano a la fuente de radiación tendrá un color más intenso.

(3) Conductividad

Los diamantes azules naturales de tipo IIb tienen conductividad, mientras que los diamantes azules tratados con irradiación no tienen conductividad.

(4) Otros

Los diamantes tratados con radio suelen mostrar una fuerte radiactividad residual. Cuando este diamante tratado se coloca en una película fotográfica durante algún tiempo, puede aparecer una imagen borrosa del diamante en la película después de la exposición, que está causada por la radiactividad del diamante.

2.2 Eliminación de impurezas por láser y relleno de fracturas

El tratamiento con láser elimina las inclusiones minerales oscuras de los diamantes, y materiales como la resina o el vidrio rellenan las fracturas.

(1) Métodos y procesos de tratamiento

Enfoque el láser sobre el diamante para vaporizarlo, apunte al lugar donde haya que eliminar las inclusiones minerales mientras utiliza el láser para vaporizar las inclusiones minerales y, a continuación, rellene los pequeños agujeros dejados con una sustancia que tenga propiedades ópticas similares a las del diamante fundiéndola con el láser.

El tratamiento con láser KM es un nuevo método que ha surgido recientemente. El calentamiento por láser de las inclusiones conecta las fisuras naturales internas con las fisuras superficiales, y el tratamiento con ácido se utiliza para eliminar las inclusiones oscuras. Este método es adecuado para diamantes que contienen inclusiones oscuras muy cerca de la superficie. Tras el tratamiento, suele presentar canales en "zigzag" que se extienden desde el interior hasta la superficie.

(2) Identificación de diamantes tratados con perforación láser

Bajo lupas y microscopios para gemas, se puede observar que los diamantes tratados con láser y rellenos de fisuras presentan las siguientes características:

① Debido a los orificios permanentes del láser en la superficie del diamante y a que la dureza del material de relleno es muy inferior a la del diamante, formará picaduras relativamente difíciles de detectar en la superficie del diamante.

② Gire el diamante y observe los canales láser lineales. Los canales láser son más pronunciados debido a las diferencias en el índice de refracción, la transparencia y el color del material de relleno en comparación con el diamante (Figura 5-22).

③ Existe una diferencia de color y brillo entre el material de relleno láser y el diamante circundante (Figura 5-23).

(3) Identificación de diamantes con tratamiento de relleno de fisuras

La gran mayoría de los diamantes rellenos que se encuentran actualmente en el mercado pueden identificarse utilizando instrumentos convencionales, presentando las siguientes características significativas:

① Efecto intermitente: Cuando se observa la superficie de la fisura rellena bajo aumento, exhibe un efecto intermitente de color amarillo anaranjado, amarillo verdoso o rojo violáceo. Este fenómeno intermitente puede mostrar diferentes colores en diferentes posiciones de la superficie de la fisura, y el color intermitente puede cambiar con la rotación de la muestra (véase la figura 5-24).

② Observación de la superficie de la fisura: Características Los diamantes rellenos mostrarán algunas características obvias cuando las fisuras estén rellenas, incluyendo burbujas irregulares, marcas de flujo y estructuras fibrosas del material de relleno dentro de las fisuras. El material de relleno puede ser de color marrón claro o marrón amarillento cuando es grueso. A veces, puede quedar algo de material de relleno en la superficie del diamante, y el brillo y el color del material de relleno en la superficie de la fisura siguen mostrando sutiles diferencias en comparación con el diamante.

③ Observación del color del diamante: Tras el relleno de la fisura, el color del diamante también puede cambiar. Bajo una lupa de diez aumentos, suele aparecer un tono azulado-púrpura brumoso.

Además de la identificación mediante instrumentos convencionales, también pueden utilizarse grandes instrumentos de detección, como espectrómetros Raman, espectrómetros de energía y tecnología de imágenes de rayos X, para analizar la composición, la fase y las características de llenado del relleno.

2.3 Tratamiento de superficies

(1) Revestimiento de superficies

El método más antiguo para cambiar el color amarillento del cuerpo de los diamantes es colorear la superficie del diamante para enmascarar el verdadero color del cuerpo. Se trata de un método tradicional de tratamiento de la superficie destinado a mejorar el color amarillento del cuerpo de los diamantes. Existen dos métodos comunes: el primero consiste en aplicar una sustancia azul en la faja del diamante, que puede mejorar significativamente el color amarillento del cuerpo, elevando el diamante de 1 a 2 grados de color; el segundo consiste en recubrir la superficie del diamante con una capa de película de óxido coloreado, que también produce una notable mejora del color tras el recubrimiento, y este recubrimiento es relativamente duradero.

Método de identificación: La observación con un microscopio de alta potencia revela un brillo superficial similar al del arco iris, y la ebullición en ácido fuerte durante unos minutos también puede hacer que el color de la superficie se desvanezca. El diamante recubierto tiene un aspecto general anaranjado. Dado que la dureza del material de recubrimiento del diamante es inferior a la del diamante, es habitual que se observen arañazos en la superficie del recubrimiento (Figura 5-25).

(2) Revestimiento de diamante

El revestimiento de diamante se mejora gradualmente a partir del proceso de revestimiento de diamante y es una aplicación de la tecnología moderna en el tratamiento de superficies de piedras preciosas.

① Método de proceso:

En condiciones de baja presión y temperatura media, se forma una capa de diamante sintético o una película de carbono similar al diamante sobre la superficie de diamantes u otros materiales mediante un método de deposición química. El proceso inicial era relativamente sencillo y la película de diamante sintético era policristalina, lo que facilitaba su identificación. Esta película de diamante es un material policristalino compuesto de átomos de carbono con estructura de diamante y propiedades físico-químicas, con un grosor que suele oscilar entre decenas y cientos de micrómetros. Su grosor puede alcanzar varios milímetros.

Según los informes, la estadounidense Sumitomo Electric Industries ha desarrollado un método para recubrir octaedros de diamantes naturales casi incoloros con una película de diamante sintético de color azul celeste de hasta 20 mm de grosor. Una pequeña cantidad de película de diamante azul se recubre sobre diamantes facetados para cubrir ligeros tonos amarillos y realzar el color del diamante.

② Características de identificación de los diamantes recubiertos:

Los diamantes que han sido sometidos a un tratamiento de recubrimiento suelen tener una película transparente con el color deseado, que puede rellenar las picaduras de la superficie de la gema, alisándola y aumentando su brillo, además de realzar la concentración de color de la gema. Suele haber manchas o zonas granulosas en los bordes donde la gema entra en contacto con el metal de montaje, y la película también puede eliminarse con ácido.

Como la película es un agregado policristalino, tiene una estructura granular que puede distinguirse fácilmente del monocristal de diamante cuando se observa al microscopio de gran aumento.

El color de las películas de diamante depositadas mediante métodos de deposición química de vapor o de deposición por haz de iones puede comprobarse por inmersión en aceite, concretamente sumergiendo el diamante en dibromo metano, que producirá colores de interferencia en la superficie del diamante. La mayoría de las películas de diamante o de carbono similar al diamante sintetizadas con éxito y estudiadas hasta ahora son películas finas policristalinas, que tienen poca transparencia y son más fáciles de identificar que los diamantes monocristalinos.

Los grandes instrumentos, como los microscopios electrónicos de barrido y la espectroscopia Raman, también pueden probar y analizar las películas de diamante.

2.4 Tratamiento a alta temperatura y alta presión (HPHT)

El tratamiento de alta temperatura y alta presión consiste en colocar diamantes marrones, que presentan defectos de color debidos a la deformación plástica, en un horno de alta temperatura y alta presión para reestructurar su estructura cristalina y crear centros de color, mejorando así el color de los diamantes. Se trata de un nuevo método de tratamiento de optimización de los diamantes, con un rendimiento muy pequeño, insuficiente para satisfacer el 1% mundial del diamante.

Existen principalmente dos tipos de diamantes tratados a alta temperatura y alta presión, los de tipo I a y los de tipo II a. Los diamantes marrones de tipo I a contienen impurezas causantes del color, como átomos de nitrógeno y vacantes dentro de su estructura cristalina, que no pueden eliminarse en las condiciones actuales de tratamiento a alta temperatura y alta presión para mejorar su grado de color. Sólo basándose en la existencia de defectos reticulares en el cristal de diamante, el tratamiento a alta temperatura y alta presión puede mejorar su resistencia a la deformación plástica y promover la generación de defectos reticulares para lograr la modificación del color. Por lo general, mediante la tecnología de alta temperatura y alta presión, el amarillo parduzco puede transformarse en amarillo verdoso, amarillo dorado y una pequeña cantidad de rosa y azul, entre otros.

El tratamiento a alta temperatura y alta presión puede ayudar a los diamantes marrones de tipo IIa a superar las barreras a las que se enfrentan, haciendo que su estructura se reorganice en condiciones de alta temperatura y alta presión, volviendo al estado estable inicial antes de la deformación plástica, cambiando así su color a incoloro (Figura 5-26).

(1) El proceso de tratamiento de diamantes a alta temperatura y alta presión

Las simulaciones de laboratorio a alta temperatura y alta presión imitan el entorno natural de crecimiento del cristal de diamante, controlando artificialmente la temperatura, la presión y las condiciones del medio, proporcionando suficiente potencial de activación para los defectos y los átomos de impureza dentro del cristal de diamante, intensificando la fuerza de la deformación plástica, mejorando o alterando así los defectos de la red en el diamante para lograr el cambio de color.

Los diamantes tratados mediante HPHT se dividen principalmente en dos tipos: diamantes de tipo marrón IIa y diamantes de tipo Ia. Los principales métodos de tratamiento son los siguientes:

① Seleccionar diamantes en bruto o piedras brutas, eligiendo muestras con menos fisuras e inclusiones.

② Determine las velocidades de calentamiento y presurización para evitar un calentamiento rápido que pueda causar una fractura frágil.

③ Alcanzar la temperatura y presión máximas, manteniéndolas durante algún tiempo; las condiciones de temperatura y presión varían para los diferentes objetos de tratamiento. La temperatura de tratamiento para los diamantes de tipo Ia es de unos 2100℃. La presión es de (6-7)x10⁹Pa, con un tiempo de estabilización de 30 minutos; los diamantes de tipo IIa requieren una temperatura ligeramente inferior, en torno a 1900℃, con una presión similar a la de los diamantes de tipo Ia, y un tiempo de estabilización más largo, que requiere varias horas.

④ Tras el tratamiento, reducir primero la presión y luego bajar lentamente la temperatura, dejando tiempo suficiente para que las vacantes de la estructura cristalina se reorganicen y estabilicen.

⑤ Retire la muestra y vuelva a pulir el diamante en bruto.

Hay dos tipos principales de diamantes tratados con alta temperatura y alta presión: el diamante GE-POL de la empresa GE de Estados Unidos y el diamante Nova.

(2) GE-POL diamante

El diamante GE-POL utiliza un nuevo método de tratamiento de optimización del color, el método de reparación a alta temperatura y alta presión. Esta tecnología, desarrollada por General Electric (GE) en Estados Unidos, mejora el color de los diamantes en condiciones de alta temperatura y alta presión. Se denomina diamante GE-POL porque es un nuevo producto comercializado en exclusiva por la filial israelí POL en 1999. La tecnología consiste en tratar los diamantes naturales con alta temperatura y presión para mejorar su grado de color, normalmente mejorándolo en 4〜6 niveles. El diamante en bruto debe tener un grado de color J o superior y estar libre de impurezas, lo que lo califica como diamante de tipo IIa de alta claridad. Los diamantes marrones y grises de tipo IIa pueden tratarse para convertirlos en diamantes incoloros. Al mismo tiempo, los diamantes tratados con HPHT también pueden profundizar o cambiar de color, resultando ocasionalmente rosa claro o azul claro, alcanzando el nivel de diamantes de fantasía.

Características de identificación de los diamantes GE-POL: Los grados de color de los diamantes tratados oscilan en su mayoría entre D y G, con tonos ligeramente turbios y marrones o grises. A gran aumento, pueden observarse las texturas internas de los diamantes GE-POL, que suelen presentar fisuras en forma de pluma acompañadas de reflejos. Las fisuras suelen extenderse hasta la superficie del diamante, con algunas fisuras cicatrizadas, hendiduras e inclusiones de forma anormal. Algunos diamantes tratados muestran una deformación inusualmente pronunciada bajo luz polarizada ortogonalmente, lo que da lugar a fenómenos de extinción anormales. Este método trata los diamantes como si fueran naturales, lo que dificulta relativamente su identificación. General Electric ha prometido que todos los diamantes que traten llevarán grabadas con láser las palabras "GEPOL" en la superficie de la faja.

(3) Diamante Nova

El método de tratamiento a alta temperatura y alta presión transforma los diamantes marrones naturales de tipo Ia en diamantes coloreados. Investigaciones anteriores sugieren que la coloración de los diamantes marrones se debe a dislocaciones y defectos puntuales asociados generados por la deformación plástica tras la formación del diamante. En 1999, Nova Diamond, de Estados Unidos, utilizó tecnología de alta temperatura y alta presión para tratar diamantes marrones de tipo Ia comunes y convertirlos en diamantes de color amarillo verdoso vibrante, también conocidos como diamantes mejorados a alta temperatura y alta presión o diamantes Nova.

Características de identificación del diamante Nova: Este tipo de diamante presenta un color amarillo verdoso, con algunos cristales que contienen inclusiones de grafito y picaduras de grabado superficial. Tras el tratamiento a alta temperatura y alta presión, la estructura del diamante sufre una deformación plástica significativa, mostrando una extinción anormal pronunciada, mostrando una fuerte fluorescencia amarillo-verde acompañada de fluorescencia calcárea, y presentando una línea espectral característica de 529 nm y una línea espectral de absorción de 986 nm.

2.5 Tratamiento combinado

El tratamiento de combinación de diamantes incluye dos situaciones: una es combinar dos diamantes pequeños en un diamante más grande; la otra es utilizar un diamante como corona (o parte superior) y un zafiro transparente incoloro o cristal como pabellón (o parte inferior), combinando los dos juntos. En el engaste, se suele utilizar el método del pavé para ocultar la capa de unión. Los diamantes compuestos tienen las siguientes características de identificación:

(1) Observar las características de la superficie de combinación y las posibles burbujas;

(2) El brillo de las partes superior e inferior de la capa compuesta, el índice de refracción del encapsulado y la diferencia en la transmisión de la luz;

(3) Colocar la muestra en agua para la prueba, observar su fenómeno de estratificación, y utilizar aceite de inmersión orgánico con precaución para la observación, ya que la materia orgánica puede disolver la capa de combinación y separar las dos partes;

(4) Observe los diamantes compuestos de talla redonda brillante; las proporciones de talla y los fenómenos de reflexión total interna son inferiores a los de los diamantes naturales.

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Optimización e identificación de gemas de corindón zafiro y rubí, gemas de la familia del berilo y diamante

Índice

Sección I Sapphire & Ruby Corundum Gemstone

1. Características gemológicas de las gemas de corindón

Tabla 5-1 Colores de las gemas de corindón producidos por diferentes iones colorantes

2. Tratamiento de optimización y métodos de identificación de las gemas de corindón

2.1 Clasificación de los métodos de tratamiento de optimización de las gemas de zafiro

Tabla 5-2 Clasificación de los tratamientos de optimización de las piedras preciosas de corindón

2.2 Método de tratamiento térmico

(1) Intercambio de gemas de corindón que contienen iones de hierro de incoloro y verde amarillento claro a amarillo y naranja.

(2) El color de las gemas de corindón incoloro o azul claro que contienen iones de hierro y titanio se intensifica, mientras que el color de las gemas de corindón azul intenso se aclara.

(3) Eliminación de los tonos púrpura y azul en los rubíes

(4) Eliminación, precipitación y reformación de inclusiones estrelladas y fibrosas.

① Para eliminar el asterismo y las inclusiones similares a la seda.

② Extracción Starlight:

③ Recreo a la luz de las estrellas:

(5) La introducción de patrones de crecimiento de gemas sintéticas, reducción de tensiones e inclusiones similares a huellas dactilares.

2.3 Método de irradiación

① Fluorescencia ultravioleta naranja-amarilla:

② La composición contiene pocos iones de cromo o ninguno.

③ Espectro de absorción infrarroja:

④ Características del espectro de absorción ultravioleta-visible:

2.4 Relleno de rubíes

(1) Relleno con materiales tradicionales

(2) Llenado de vidrio con alto contenido en plomo

① Método de llenado:

② Método de detección:

③ Reparación de relleno de vidrio:

2.5 Piedras compuestas y revestimientos

2.6 Métodos habituales de igualación aditiva de colores

2.7 Identificación de productos mejorados

(1) Fracturas en inclusiones gas-líquido

(2) Erosión de inclusiones sólidas

(3) Tensión del tratamiento térmico fracturas

① Bola de nieve:

② Fracturas de flecos:

③ Fracturas de atolones:

2.8 Método de difusión Zafiro

(1) Tratamiento por difusión de Piedras preciosas de corindón

① Principio del tratamiento por difusión:

② Proceso de tratamiento por difusión

③ Los resultados del tratamiento de difusión:

④ Evaluación de las piedras preciosas tratadas por difusión

(2) Identificación de zafiros tratados por difusión

① Un solo aumento

② Observación por inmersión en aceite:

(3) Mecanismo de coloración y características de identificación de las gemas de corindón difuminado con berilio.

① El proceso de difusión del berilio en las piedras preciosas de corindón:

② Características de las gemas de corindón con difusión de berilio

③ Mecanismo de coloración

(4) El berilio mejora las características y la identificación de las piedras preciosas

① Color:

Tabla 5-3 Colores producidos por diferentes zafiros coloreados tras la difusión de iones de berilio

② Prueba instrumental de concentración de iones de berilio.

Sección II Gemas de la familia del berilo

1. Características gemológicas de las gemas de la familia del berilo

Tabla 5-4 Relación entre el color de las gemas de berilo y los iones colorantes que contienen

2. Tratamiento de optimización y métodos de identificación de las gemas de la familia del berilo

2.1 Método de tratamiento térmico

(1) Las formas de los iones de hierro presentes en el berilo

(2) Condiciones de tratamiento térmico

2.2 Método de irradiación radiactiva

(1) Métodos de irradiación y cambios de color de las gemas

(2) Características de identificación del berilo irradiado

2.3 Algunos métodos de igualación adictiva de colores

(1) Método de llenado por inyección

① Inyección de aceite incoloro:

② Inyección de aceite coloreado:

③ Tratamiento con resina:

(2) Teñido y coloreado

(3) Sustrato

(4) Crecimiento excesivo

(5) Revestimiento

(6) Compuesto

Tabla 5-5 Métodos comunes de tratamiento de optimización y características de identificación de las esmeraldas

① ⁶⁰Co Irradiación: