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Presentación de otros 8 tipos de gemas monocristalinas optimizadas
Optimización e identificación de topacio amarillo, turmalina, circón, etc.
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.
Topacio azul irradiado
Índice
Sección I Topacio amarillo
1. Características gemológicas del topacio amarillo
El topacio amarillo, también conocido como topacio, tiene una composición química de Al2SiO4(F,OH)2 y puede contener oligoelementos como Li y Be, Ga. Suele presentarse en incoloro, azul claro, azul, amarillo, rosa, rosa, marrón rojizo, verde y otros colores; el topacio rosa puede contener iones de cromo.
Según sus diferentes componentes, el topacio se divide en topacio de tipo F y topacio de tipo OH. Los colores del topacio de tipo F son principalmente incoloro, azul claro o marrón, y se produce en pegmatitas; los colores del topacio de tipo OH son principalmente amarillo, amarillo dorado, rosa, rojo, etc. Se encuentra en rocas greisen o diques, y el topacio rojo de tipo OH que contiene cromo es una variedad muy preciosa. Se produce principalmente en pegmatitas graníticas y greisen. Las zonas de producción se distribuyen por todo el mundo, incluidos Brasil, Myanmar, Estados Unidos y Sri Lanka, y también hay producciones en Yunnan, Guangdong y Mongolia Interior en China.
2. Cambios en el color del topacio antes y después de la mejora
Los distintos tipos de topacio producirán cambios diferentes tras el tratamiento de optimización. El objetivo principal de la optimización del topacio es mejorar su color. Dependiendo del tipo, los cambios de color específicos son los siguientes:
(1) Topacio tipo F
El topacio incoloro o marrón de tipo F, tras la irradiación radiactiva, se convierte en marrón oscuro o marrón verdoso, y tras el tratamiento térmico a unos 200℃, puede obtenerse un bello topacio azul de tonalidades variables (figura 5-27).
Tras la mejora, el topacio amarillo tipo F se asemeja mucho al aguamarina y se ha convertido en su sustituto. El color azul del topacio amarillo mejorado es estable, y un calentamiento excesivo puede devolverlo a su estado original.
(2) Topacio amarillo tipo OH
El topacio amarillo tipo OH viene en varios colores, siendo el más caro el topacio amarillo anaranjado, conocido como "Topacio Imperial." También se pueden optimizar otros colores de topacio amarillo para conseguir el color del "Topacio Imperial."
El cromo que contiene topacio rosa o amarillo púrpura puede volverse rojo anaranjado y rojo tras la irradiación y recuperar su color original tras el calentamiento.
Los topacios rosa y rojo brasileños se fabrican calentando topacios amarillos y naranjas de la región. Un tipo de topacio azul brasileño se vuelve negro tras la irradiación radiactiva, y la exposición a la luz solar puede devolverle su color original. Si se aplica un tratamiento térmico controlado, puede transformarse en rosa, y con la radiación adecuada se puede conseguir un color dorado, pero no aparecerá el azul. En la figura 5-28 se muestra el cambio de color del topacio tipo OH tras la irradiación.
3. Métodos comunes de tratamiento de optimización del topacio
Existen muchos métodos de optimización del tratamiento del topacio; el más común y comercialmente valioso es la irradiación. La mayoría de los topacios azules se tratan primero con irradiación a partir de topacios incoloros, seguido de un tratamiento térmico para eliminar los tonos amarillos y marrones. Este método de cambio de color da como resultado colores vibrantes que son muy estables. El topacio azul de tipo F que ha sido sometido a un tratamiento de irradiación es muy popular en el mercado, pero la radiactividad residual debe estar por debajo de las normas nacionales antes de que pueda venderse. Otros métodos de tratamiento, como el tratamiento térmico, el recubrimiento y la difusión, son métodos comunes de optimización del topacio.
La estabilidad del color azul del topacio azul tras el tratamiento del color ha sido siempre una de las principales preocupaciones de la industria joyera y de los consumidores. Los experimentos de desvanecimiento simulado y de exposición a la luz solar durante casi 5 años muestran que el topacio azul irradiado sólo se desvanece 2%-3% en 5 años, lo que significa que no puede observarse ningún desvanecimiento significativo en 5 años.
(1) Tecnología y equipos de irradiación
El método de tratamiento del topacio más utilizado en el mercado es el tratamiento por irradiación y el topacio irradiado ha ganado un gran reconocimiento a lo largo de los años. Mediante la irradiación y/o el tratamiento térmico, se pueden realzar o producir los tonos rosas, amarillos, marrones y azules del topacio. Cualquier aparato capaz de generar rayos radiactivos puede irradiar el topacio. Entre los equipos más utilizados se encuentran los dispositivos de irradiación con fuente de cobalto, los reactores de neutrones rápidos y los aceleradores de electrones de alta y baja energía. El reactor de neutrones rápidos es actualmente el principal equipo para mejorar el topacio.
Las características de la irradiación mediante reactores de neutrones rápidos son su alta eficacia y su gran capacidad de penetración, que pueden producir topacios con un acabado azul intenso. Gracias a los numerosos canales y al gran volumen del reactor, pueden irradiarse muchas muestras a la vez.
Los aceleradores de electrones de alta y baja energía pueden conseguir colores más intensos, pero también deben someterse a un tratamiento térmico para eliminar los tonos amarillos producidos. Este método puede generar radiactividad residual, por lo que el topacio tratado no puede comercializarse inmediatamente. La irradiación del topacio con un reactor puede volverlo azul sin necesidad de pasos posteriores de calentamiento. La coloración más típica por irradiación con reactor es un azul grisáceo de medio a intenso, a menudo con aspecto de "tinta". A veces, el tratamiento térmico se utiliza para eliminar esta apariencia de tinta, dando lugar a un color más claro y más saturado (Figura 5-29). Sin embargo, cualquier piedra preciosa tratada con un reactor tiene radiactividad residual. Por lo tanto, el topacio irradiado debe almacenarse durante cierto tiempo hasta que la radiactividad descienda a un determinado nivel antes de que pueda utilizarse comercialmente.
A veces, se combinan varios métodos de tratamiento para producir colores más intensos sin el aspecto de tinta del topacio. Este tratamiento combinado utiliza irradiación en reactor, aceleración de electrones y tratamiento térmico, lo que da como resultado un topacio brillante y muy saturado.
Después del tratamiento de irradiación, el color del topacio azul es estable, ampliamente utilizado en el campo de las piedras preciosas, y amado por muchos.
(2) Tratamiento térmico
La finalidad del tratamiento térmico es eliminar los centros de color poco coloreados e inestables, dejando un buen color y centros de color estables. El calentamiento elimina los centros de color marrón y parduzco en el topacio tipo F, revelando el centro de color azul.
El equipo comúnmente utilizado para el tratamiento térmico es un horno o una mufla, con una temperatura de calentamiento de 180-300℃, que debe controlarse con precisión. El centro de color azul del topacio aparece en un momento determinado de temperatura; por debajo de esta temperatura, el color permanece inalterado, y por encima, el azul se vuelve incoloro.
(3) Superficie filmación
El filmado superficial es un método de tratamiento habitual del topacio, en el que se aplica una capa de película coloreada sobre el topacio incoloro o claro para producir apariencias de color diferentes. La película superficial suele ser de color, con una película muy fina, y la más utilizada es la de óxido metálico.
(4) Tratamiento por difusión
En general, el tratamiento por difusión con Co2+ puede producir topacio azul. Su proceso de difusión es similar al del zafiro, mediante calentamiento a alta temperatura. El topacio incoloro o claro puede producir topacio azul cobalto tras la difusión.
4. Características de identificación del topacio tratado de forma óptima
Tras el tratamiento de optimización, el topacio debe distinguirse en función de sus características. Excepto el tratamiento térmico, que se considera optimización, todos los demás se clasifican como tratamientos, y el método de tratamiento debe anotarse en la denominación. Las características de identificación del topacio tratado se resumen a continuación.
(1) Métodos de identificación del topacio irradiado
La mayoría de los topacios irradiados presentan diversos tonos de azul. Aunque esta intensidad y profundidad de color azul no se han encontrado en la naturaleza, actualmente no existe ningún método no destructivo para probar con precisión si el color del topacio azul ha sido irradiado. No obstante, si se confirma que ha sido irradiado, debe hacerse constar en el certificado de identificación. Además, algunos topacios amarillos y marrones, ya sean de coloración natural o artificial, pueden decolorarse con la exposición a la luz.
La formación del color del topacio azul tipo F se debe a la irradiación externa, que crea un centro de color azul. La diferencia con el topacio natural es que los ejemplares irradiados se forman mediante irradiación artificial de alta dosis y corta duración, y calentamiento; los ejemplares naturales son el resultado de la irradiación de baja dosis y larga duración y de la exposición a la luz en la naturaleza. El color del topacio azul irradiado es estable, por lo que, en general, no es necesario identificar si es natural, pero deben realizarse pruebas de radiactividad residual en el topacio irradiado.
Las muestras irradiadas con un reactor de neutrones producen inevitablemente radiactividad residual. Por lo tanto, se requiere un mayor tiempo de enfriamiento y colocación para reducir la radiactividad residual. El topacio irradiado debe colocarse durante al menos un año antes de salir al mercado, ya que la radiactividad residual del topacio tiene una semivida de unos cien días, y hay que esperar a que pasen tres semividas para garantizar que no daña el cuerpo humano antes de comercializarlo.
Actualmente, las normas sobre la radiactividad residual máxima del topacio irradiado varían según el país. La mayoría de los países y regiones adoptan 70 Bq como norma, lo que significa que la radiactividad residual de la piedra preciosa debe ser inferior a 70 Bq para poder comercializarse, siendo las normas de Estados Unidos y Hong Kong aún más bajas.
(2) Características de identificación de filmado
El topacio tratado con filmación muestra en su superficie colores del arco iris muy brillantes [Figura 5-30(a)]. Tras una inspección ampliada, pueden verse arañazos en la superficie, causados por la baja dureza del material de filmación.
(3) Características de identificación del topacio tratado con difusión
El tratamiento de difusión del topacio es similar al del zafiro azul tratado por difusión, ya que en ambos casos se introducen iones colorantes en la red o las fisuras de la gema en condiciones de calentamiento. Tras el tratamiento de difusión, las principales características de identificación del topacio son las siguientes:
① El color del topacio muestra un tono azul verdoso característico del Co2+y el color azul verdoso se limita a la superficie, con un grosor general no superior a 5 μm.
② En una inspección ampliada, el color de la superficie del topacio parece desigual, mostrando a menudo grupos de manchas de color marrón verdoso, que son más evidentes cuando la piedra preciosa se observa en líquido de inmersión.
③ Debido a una gran cantidad de Co2+ en zafiro amarillo tratado por difusión, aparece rojo anaranjado bajo un filtro Chelsea.
④ El espectro de absorción puede mostrar el Co2+ espectro de absorción.
Sección II Turmalina
1. Características gemológicas de la turmalina
La turmalina de calidad gema se denomina turmalina, y su composición química es compleja. La turmalina pertenece a un mineral complejo de silicato de boro con la fórmula química Na(Mg, Fe, Mn, Li, A1)3A16 (Si6O18)(BO3)3(OH, F)4. Según sus componentes, se divide principalmente en cuatro variedades: dravita, schorlita, elbaita y tsilaisita. Los oligoelementos como el hierro, el magnesio, el litio, el manganeso y el aluminio pueden sustituirse entre sí, y el contenido variable de iones puede afectar al color y al tipo de turmalina.
Existen dos series de soluciones sólidas completas entre la dravita y la esquorlita y entre la esquorlita y la elbaita. Al mismo tiempo, existe una solución sólida incompleta entre la dravita y la elbaita. Las que tienen colores brillantes y una transparencia clara pueden utilizarse como piedras preciosas. La turmalina rica en hierro se presenta en negro y verde; cuanto mayor es el contenido en hierro, más oscuro es el color; la turmalina rica en magnesio se presenta en amarillo o marrón; la turmalina de litio, manganeso y cesio se presenta en rojo rosa, rosa, rojo o azul; la turmalina rica en cromo se presenta en verde a verde intenso. Entre ellas, los mejores colores son el azul cielo y el rojo rosa brillante, y la turmalina pesada de alta calidad tiene un precio similar al de los rubíes del mismo grado.
En el mismo cristal de turmalina, la irregularidad de la distribución de los componentes también tiende a provocar variaciones de color, apareciendo a lo largo de la turmalina turmalina bicolor, turmalina multicolor o turmalina sandía con verde infrarrojo interno. Las variedades de turmalina se clasifican principalmente por color en serie roja, serie azul, serie verde y serie bicolor. Las variedades y causas de color de la turmalina se muestran en la Tabla 5-8.
Tabla 5-8 Variedades de turmalina y sus causas de color
| Nombre de la gema | Composición química principal | Color | Color Causa |
|---|---|---|---|
| Turmalina roja | Na(Li,Al)3Al6B3(Si6O27) | De rosa a rojo | Iones de litio e iones de manganeso |
| (OH, F)4NaMn3Al6B3(Si6O27)(OH, F)4 | |||
| Verde Turmalina | Na(Mg, Fe)3Al6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | Verde amarillento a verde oscuro, así como verde azulado y verde pardo | Pequeña cantidad de iones de hierro, más iones de hierro pueden causar color negro |
| Turmalina azul | Na(Fe, CU)3Al6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | Azul claro a azul oscuro | Iones de hierro y una pequeña cantidad de iones de cobre |
| Turmalina Paraíba | Na(Cr, Mn)3Al6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | De verde a azul | Iones de cobre e iones de manganeso |
La turmalina es rica en inclusiones y ha desarrollado fisuras. Generalmente, en el procesamiento de piedras semipreciosas, las fábricas inyectan resina antes de cortarlas para evitar la rotura de la materia prima y aumentar el rendimiento. Esto sirve para mejorar la adherencia y también aumenta la transparencia. Incluso después de la inyección de resina, el rendimiento es de sólo 10%-20%; sin inyección de resina, el rendimiento puede ser inferior a 5%. Casi todas las turmalinas se someten a inyección de resina antes del corte para reducir costes y mejorar el rendimiento.
2. Tratamiento de optimización y métodos de identificación de la turmalina
Los tratamientos de optimización habituales para la turmalina incluyen el tratamiento térmico, el tratamiento de relleno, el tratamiento de teñido, el tratamiento de filmación, el tratamiento de irradiación y el tratamiento de difusión.
(1) Tratamiento térmico
El tratamiento térmico puede utilizarse para mejorar el color de la turmalina, generalmente calentando la turmalina más oscura para aclarar su color, mejorando así la transparencia y aumentando la calidad de la gema.
Debido a las numerosas fisuras de la turmalina natural, es necesario un tratamiento previo antes de calentarla y darle la forma deseada sin necesidad de esmerilarla ni pulirla. La temperatura de calentamiento no debe ser demasiado alta y la velocidad de calentamiento debe ser gradual para evitar que la piedra preciosa se agriete. Tras el tratamiento térmico, la turmalina presentará las siguientes características:
① El tratamiento térmico de la turmalina está clasificado como optimización en la norma nacional y puede no estar especificado en el certificado. El tratamiento térmico puede cambiar el color de la turmalina y mejorar su pureza.
② Los cambios de color pueden aclarar el color azul verdoso después del calentamiento, aumentar la transparencia, realzar el verde y eliminar el azul; eliminar los tonos rojos del color de la turmalina; algunos marrones se vuelven rosados o incoloros; los tonos rojos violáceos se vuelven azules; los tonos anaranjados se vuelven amarillos, etc. El color es relativamente estable tras el tratamiento térmico.
③ Tras el tratamiento térmico, las inclusiones internas de la turmalina muestran a menudo cambios significativos, y la inspección ampliada revela algunas inclusiones de gas-líquido que se han roto, lo que provoca el oscurecimiento.
(2) Tratamiento de relleno
Debido a las numerosas fisuras de la turmalina natural, rellenarlas puede aumentar el rendimiento de la turmalina y mejorar la estabilidad de las piedras preciosas. Por ello, el tratamiento de relleno es un método de optimización de la turmalina muy utilizado.
① La finalidad de un relleno es evitar que la piedra en bruto se agriete durante el procesamiento, haciendo que su estructura sea más sólida. Por lo general, en las ricas fisuras de la turmalina se rellenan materiales orgánicos o vidrio.
② Los materiales de relleno habituales incluyen sustancias orgánicas y vidrio, subdivididos en cola incolora, aceite incoloro, cola coloreada, aceite coloreado, vidrio incoloro y vidrio coloreado, entre otros.
El tratamiento de relleno se utiliza comúnmente para la turmalina de grado medio a bajo, que a menudo se encuentra en pulseras, tallas y artículos decorativos. En el mercado, más de 90% de la joyería de turmalina de grado medio a bajo ha sido sometida a diversos grados de relleno (Figura 5-31). La turmalina de alta calidad también puede sufrir tratamiento de relleno, pero la cantidad suele ser muy pequeña y difícil de identificar.
③ Características de la identificación del tratamiento de relleno: Después del relleno, el brillo de la superficie de la parte expuesta de la turmalina rellena es diferente al de la piedra preciosa principal, y se pueden observar destellos y burbujas en el lugar del relleno.
- En los instrumentos convencionales de análisis de gemas, el material de relleno de la turmalina rellena puede observarse en forma de sustancias fibrosas blancas, sustancias fibrosas amarillas, destellos azules y estructuras fluidas dentro de la t
- El material de relleno se rellena en las fisuras abiertas. Al identificar la turmalina rellena de aceite y pegamento, es importante observar la diferencia entre el brillo de la superficie de la turmalina y el brillo del material de relleno; por lo general, se puede ver el material de relleno de color amarillo-marrón. Al identificar la turmalina rellena de vidrio, aparecerá un efecto parpadeante durante el proceso de agitación de la turmalina (figura 5-32).
Además de los instrumentos convencionales, grandes instrumentos como la espectroscopia infrarroja pueden revelar el espectro de absorción de las características del material de relleno, y el análisis de imágenes de luminiscencia (como los instrumentos de observación de fluorescencia ultravioleta) puede observar el estado de distribución del material de relleno.
④ Clasificación de los niveles de grado de relleno: Se divide en extremadamente ligero, ligero, moderado y severo en función de la cantidad de relleno en el mercado, mostrándose las características de identificación de cada nivel en la Tabla 5-9.
Cuadro 5-9 Clasificación y características de identificación de las cantidades de llenado en el mercado
| Características | Extremadamente ligero | Luz | Moderado | Grave |
|---|---|---|---|---|
| Características de llenado | Zona muy pequeña y poco profunda | Área relativamente pequeña y poco profunda | Área pequeña y poco profunda | Área más amplia y profunda |
| Características de llenado de las glándulas fisurales | La fisura es muy poco profunda, es difícil distinguir el material de relleno | La fisura es relativamente poco profunda, la parte de relleno es menor que la 1/2 de la muestra | Fisuras evidentes, la parte rellena cerrada a la muestra 1/2 | Fisuras evidentes, la parte rellena supera la muestra 1/2 |
| Posición de relleno | Sin restricciones | Sobre todo en los bordes de la muestra | No hay fisuras abiertas evidentes | Hay una grieta notable en el centro |
| Microscopio para gemas | Extremadamente difícil de detectar | No es fácil de detectar | Relativamente fácil de detectar | Fácilmente detectable |
| Espectro infrarrojo | No se puede identificar | No se puede identificar | Características parciales identificables | Puede identificar todas las características |
(3) Tratamiento de teñido
El tratamiento de teñido se utiliza habitualmente para la turmalina, que tiene muchas fisuras y suele verse en cuentas rojas, verdes y azules. Generalmente, los colores claros se tiñen de oscuro, o los incoloros se tiñen de color. Durante el proceso de teñido, se suele aplicar calor para que el color penetre uniformemente en las fisuras de la turmalina.
Características de identificación de la turmalina teñida: Observada a simple vista o con una lupa de diez aumentos, la distribución del color de la turmalina teñida es desigual, a menudo concentrada en fisuras o depresiones superficiales, sin pleocroísmo evidente. El fenómeno del color desigual es aún más pronunciado al microscopio de gemas.
(4) Tratamiento por irradiación
La turmalina incolora o ligeramente coloreada y multicolor se trata con radiaciones de alta energía, que presentan diferentes colores en función del tiempo de irradiación, la dosis de radiación y otros factores. El bombardeo con electrones también puede convertir la turmalina incolora o rosa en turmalina roja brillante, produciendo muchas fisuras.
(5) Tratamiento de revestimiento
Este tratamiento suele ser adecuado para la turmalina incolora o casi incolora. Tras el tratamiento de recubrimiento, pueden formarse varios colores brillantes y, a veces, también se aplica una capa de película coloreada (Figura 5-33).
Características de identificación: La inspección ampliada revela un brillo anormal y un desprendimiento local de la película. La mayoría de las turmalinas recubiertas muestran una sola lectura en el refractómetro, y el rango de variación del RI aumenta, superando incluso 1,70, sin pleocroísmo evidente. Las pruebas de espectroscopia infrarroja o Raman pueden revelar picos característicos de la capa de la película. Tras el recubrimiento, puede observarse un efecto de halo flotando en la superficie.
(6) Tratamiento por difusión
① El tratamiento por difusión es el último método propuesto, apareciendo por primera vez en la turmalina producida en África.
② Generalmente aparece más en la turmalina azul, difuminando la superficie de color claro en un color más oscuro, señalando que puede haber agrietamiento debido a un calentamiento desigual en la turmalina.
Este método de tratamiento aparece sobre todo en la turmalina de gama alta, y los instrumentos convencionales necesitan ayuda para distinguir la turmalina tratada por difusión de la turmalina natural, por lo que se requieren instrumentos de gran tamaño para analizar su composición superficial. Debido a la elevada concentración de iones cromóforos producidos por el tinte, la espectrometría de masas iónica puede detectar un contenido más elevado de iones cromóforos que en la turmalina natural.
Sección III Circón
1. Características gemológicas del circón
El circón es una piedra preciosa de calidad media a baja compuesta principalmente de silicato de circonio. Además de circonio, suele contener elementos de tierras raras, niobio, tántalo y torio. El circón natural se presenta en varios colores: incoloro, azul, amarillo, rojo, naranja-amarillo, verde, verde brillante, verde oscuro, marrón-amarillo y marrón. Entre las piedras preciosas, el incoloro, el azul y el amarillo anaranjado son los más comunes, y los tonos de color suelen ser más oscuros (figura 5-34). Cuando el contenido de ZrO2SiO2 es relativamente bajo, sus propiedades físicas también cambian, disminuyendo la dureza y la densidad relativa. Por lo general, el circón tiene una radiactividad débil, y algunos circones presentan una radiactividad más fuerte y amorfización debido a la presencia de U, Th, etc. , lo que puede reducir la dureza a 6 y la densidad relativa a 3,8, formando así diversas variedades.
El circón está ampliamente distribuido en China y se encuentra principalmente en varios lugares de la costa sudoriental, como Wenchang en Hainan, Mingxi en Fujian y Liuhe en Jiangsu.
El circón natural se clasifica en mineralógico de tipo alto y de tipo bajo, y los que se encuentran entre ambos se denominan de tipo intermedio. Existen diferencias en las propiedades físicas de estos tres tipos de circón: de tipo alto, de tipo bajo y de tipo intermedio.
El circón de tipo alto está bien cristalizado y presenta un índice de refracción, una dureza y una densidad superiores a los de los otros dos tipos de circón. El circón de calidad gema es en su mayoría circón de tipo alto.
El circón de tipo bajo suele contener algo de U3O8HfO2 impurezas radiactivas, que reducen el contenido relativo de ZrO2 y SiO2, dañan la red interna, hacen que el cristal se vuelva amorfo y provocan una disminución del índice de refracción, la densidad relativa, la dureza, etc. El circón de tipo completamente bajo puede alcanzar un estado amorfo y, por lo general, no es apto para su uso como piedra preciosa.
El contenido de impurezas radiactivas en el circón de tipo medio no es demasiado elevado, el daño a la red cristalina interna es insignificante y el cristal no ha alcanzado el estado amorfo del circón de tipo bajo. El circón de tipo medio suele ser de color amarillo verdoso o marrón verdoso.
Las propiedades físicas de los tres tipos de circón, como la dureza, la densidad y el índice de refracción, presentan diferencias significativas; los parámetros físicos específicos pueden verse en la Tabla 5-10.
Tabla 5-10 Comparación de las propiedades físicas de los tres tipos de circón
| Categorías | Tipo alto | Tipo intermedio | Tipo bajo |
|---|---|---|---|
| Sistema de cristales | Sistema cristalino tetragonal | Sistema cristalino tetragonal | Sólidos amorfos |
| Formulario de salida | Gravas cuadradas columnares, cuadradas bicónicas, etc. | Columnar o grava | |
| Dureza | 7 ~ 7.5 | 6.5 ~ 7 | 6.5 |
| Densidad/ (g/cm3) | 4.60 ~ 4.80 | 4.10 ~ 4.60 | 3.90 ~ 4.10 |
| Fractura | En forma de concha | En forma de concha | En forma de concha |
| Índice de refracción | 1.925 ~ 1.984 | 1.875 ~ 1.905 | 1.810 ~ 1.815 |
| Birrefringencia | 0.054 | 0.008 ~ 0.043 | 0 ~ 0.008 |
| Valor de dispersión | 0.039 | 0.039 | 0.039 |
| Policromaticidad | El azul tiene un dicroísmo marcado, mientras que otros tienen un dicroísmo débil | Dicroísmo débil | Dicroísmo débil, completamente de tipo bajo sin policromatismo |
El circón natural pertenece a las gemas de gama media, siendo el incoloro y el azul los más comunes en el mercado. Ambos colores de circón se encuentran en la naturaleza pero en cantidades limitadas; la mayoría se obtienen mediante tratamiento térmico artificial. El circón tiene un índice de refracción sólo superado por el diamante entre las piedras preciosas naturales y posee un valor de dispersión muy elevado. El circón incoloro transparente se asemeja al diamante y es la variedad de piedra preciosa más parecida al diamante en la naturaleza, por lo que a menudo se utiliza como sustituto del diamante. El circón suele someterse a tratamiento térmico para mejorar su calidad, cambiar su color o alterar el tipo de circón. Dado que no se añaden otras sustancias durante el proceso de optimización, se sigue reconociendo como piedra preciosa natural durante la tasación de joyas.
2. Características distintivas del circón y el diamante
El circón es un muy buen sustituto del diamante con aspecto y propiedades similares. Las principales diferencias entre los dos tienen las siguientes características:
(1) Exhibe doble refracción:
El circón de calidad gema es un circón de alto grado. El circón es un material heterogéneo con un índice de refracción doble de 0,054. Cuando se observan las facetas de la corona del circón, se puede ver la doble imagen en las facetas adyacentes; el diamante es un material homogéneo y no presenta el fenómeno de la doble imagen.
(2) El espectro de absorción característico de los circones:
A menudo muestran dos líneas espectrales rojas muy distintas, con una fuerte a 653,5 nm, y una línea espectral acompañante frecuentemente visible a 659 nm (Figura 5-35).
(3) Densidad relativa:
La densidad relativa del circón incoloro es de 4,70, mientras que la del diamante es de aproximadamente 3,52.
(4) Experimento en línea:
Los diamantes y los circones pueden distinguirse en función de su visibilidad sobre una línea recta. Coloque el circón y el diamante con sus caras hacia abajo sobre un trozo de papel blanco con una línea recta trazada y obsérvelos desde arriba perpendicularmente al papel. El diamante de la izquierda muestra reflexión interna total, por lo que la línea no es visible, mientras que el circón de la derecha muestra una línea curva (Figura 5-36).
3. Tratamiento de optimización y métodos de identificación del circón
(1) Tratamiento térmico del circón
El tratamiento térmico puede modificar el color y el tipo de circón. Los experimentos de modificación del color del circón comenzaron en la década de 1980. Debido al bajo coste del tratamiento térmico y al color estable del circón después del tratamiento, se ha convertido en el método de optimización más común para el circón. Casi todo el circón azul se obtiene mediante tratamiento térmico.
① Cambio de color
El tratamiento térmico en condiciones reductoras puede producir circón azul o incoloro. El circón de diferentes orígenes mostrará diferentes colores tras el tratamiento térmico. Por ejemplo, las materias primas de circón marrón-rojo de Vietnam pueden producir circón incoloro, azul y amarillo-dorado tras el tratamiento térmico; el circón rojo y marrón de la provincia china de Hainan puede volverse incoloro. Los colores más comunes del circón son el incoloro y el azul.
Las etapas del tratamiento térmico son las siguientes: En primer lugar, la muestra se coloca en un crisol cerrado y se introduce en el horno, se calienta a 900-1000℃ a presión reducida y en condiciones de reducción, lo que permite que la muestra alcance un color de calidad gema. El tratamiento térmico elimina los tonos marrones del circón para producir circón incoloro, al tiempo que crea un efecto de niebla blanca.
El tratamiento térmico en condiciones de oxidación puede producir circón amarillo dorado e incoloro cuando la temperatura alcanza los 900℃. Algunas muestras pueden aparecer rojas, y las muestras que no alcanzan el color de calidad gema también pueden ser tratadas térmicamente en condiciones de oxidación para convertirse en circón incoloro o amarillo dorado.
El tratamiento térmico puede producir circón incoloro y azul. El circón azul restante, de color pobre pero buena claridad, puede calentarse más para producir circón incoloro, amarillo y rojo anaranjado. El proceso de optimización del tratamiento térmico del circón no implica la adición de ninguna otra sustancia, y se sigue reconociendo como piedra preciosa natural durante la identificación de joyas.
② Tipo de cambio
El calentamiento de las materias primas de circón a 1450℃ durante un período prolongado puede provocar la recristalización del silicio y el circón, transformando el circón de tipo bajo en circón de tipo alto. Mediante este tratamiento, el circón de tipo bajo, medio y alto puede aumentar su densidad (hasta 4,7 g/cm3 ), tienen un índice de refracción más alto y líneas de absorción claras, y mejoran la transparencia y el brillo. La recristalización causada por el tratamiento térmico también puede producir microcristales fibrosos, formando un ojo de gato. Por ejemplo, la mayoría de los circones de Sri Lanka son circones verdes de tipo bajo, que adquieren un color mucho más claro tras el tratamiento térmico, convirtiéndose en gemas de circón de tipo alto.
(2) Tratamiento de irradiación de circón
Debido al color más oscuro del circón natural, a menudo se irradia para producir circón incoloro y azul con mayor brillo.
El tratamiento por irradiación del circón es un proceso de reacción inversa al tratamiento térmico. La irradiación (rayos X, rayos γ, electrones de alta energía, etc.) puede devolver el color anterior al tratamiento térmico a casi todas las mejoras del circón de alta calidad obtenidas mediante tratamiento térmico, e incluso puede hacer que el color sea más intenso. El circón natural también experimenta cambios de color bajo irradiación; por ejemplo, el circón incoloro puede volverse rojo oscuro, rojo parduzco o púrpura, el circón amarillo anaranjado bajo irradiación de rayos X; el circón azul puede volverse marrón a marrón rojizo bajo irradiación de rayos X. Sin embargo, el proceso de cambio de color de estos circones irradiados es reversible y puede volver a su estado original bajo temperaturas y presiones extremadamente altas.
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Sección IV Cristal
El cuarzo es el mineral más abundante de la corteza terrestre y también la familia de gemas con mayor variedad. Las gemas de cuarzo pueden clasificarse en varias formas cristalinas, como macrocristalino y microcristalino, entre las cuales el cuarzo monocristalino se denomina cristal en gemología. El principal componente químico del cristal es el SiO2, y el cristal puro es incoloro y transparente. Contiene diferentes oligoelementos como hierro, manganeso, titanio, etc. El cristal puro es incoloro y transparente. Cuando están presentes oligoelementos como el aluminio o el hierro, la irradiación hace que estos oligoelementos formen diferentes tipos de centros de color, dando lugar a varios colores como ahumado, púrpura, amarillo, etc.
1. Principales variedades y características de identificación de los cristales
Según el color del cristal, puede dividirse en distintas variedades de piedras preciosas: cristal incoloro, amatista, citrino, cuarzo ahumado, cuarzo rosa, etc. Según las características de las inclusiones (llamadas "inclusiones") en el interior del cristal, también se puede dividir en variedades como el cuarzo rutilado y el agua en el cristal, como se muestra en la Tabla 5-11.
Tabla 5-11 Principales tipos y características de los cristales
| Color | Característica | Ion causante del color |
|---|---|---|
| Cristal incoloro | La composición química es un único SiO2producido en condiciones puras, y es completamente incoloro y transparente | Ninguno |
| Amatista | El color va del morado claro al morado oscuro, siendo el morado intenso el mejor, caracterizado por un color fuerte y brillante, y una gran transparencia. | Contiene oligoelementos de hierro, que produce [FeO4]5- centro causante del color debido a la irradiación. |
| Citrino | También conocido como piedra citrina, aparece en amarillo claro, amarillo y amarillo anaranjado, siendo los colores brillantes y profundos los mejores. El citrino natural es extremadamente raro y caro. | El principal ion causante del color es el Fe2+ |
| Cristal ahumado | Cristal de color ahumado a parduzco, de color desigual, también conocido como "citrino color té", de valor relativamente bajo. | Al3+ sustituye a Si4+ produciendo [AlO4]5- centros de color vacantes tras la irradiación |
| Cristal rosa | Cuarzo de color rosa claro a rosa malva, normalmente con un tono más claro, también conocido como "Cristal de Ross" | Los principales iones causantes del color son los de manganeso y titanio |
| Cristal azul | Azul claro, azul oscuro; los cristales azules naturales son raros y generalmente son sintéticos | Iones de hierro y titanio |
| Cristal verde | Verde a amarillo verdoso; los cristales verdes naturales son raros y generalmente son sintéticos | Los iones causantes del color son principalmente Fe2+ |
| Cuarzo Rutilado | Incoloro, marrón claro, amarillo claro, con diferentes inclusiones minerales que producen diferentes colores. | Inclusiones que causan el color |
(1) Cristal incoloro
Los cristales de dióxido de silicio incoloros, transparentes y puros pueden contener abundantes inclusiones, que suelen incluir inclusiones negativas, fluidas y sólidas. Los tipos de inclusiones sólidas en los cristales son diversos, siendo las más comunes el rutilo, la turmalina y la actinolita.
(2) Amatista
El color de la amatista oscila entre el morado claro y el morado intenso, y puede presentar diversos grados de tonos marrones, rojos y azules. La amatista de alta calidad de Brasil presenta un color púrpura más intenso, mientras que la de África tiende a tener un fuerte tono azul. La amatista producida en lugares como Henan, China, es de color más claro, compartiendo características de color con la amatista más clara de Brasil, siendo ambas de color morado claro con un ligero tono marrón y gran transparencia.
La distribución del color de la amatista es irregular, y la característica más común son las bandas de color. Las bandas de color púrpura se disponen paralelas entre sí, y a veces dos conjuntos de bandas de color se cruzan en un ángulo determinado; también pueden observarse manchas de color, con bordes rectos en los bordes, que forman figuras geométricas irregulares.
Cuando se irradian, los cristales que contienen trazas de hierro tienen electrones en el Fe3+ capa electrónica excitada, produciendo centros de color vacantes [FeO4]5-. Los centros de color vacantes absorben principalmente la luz a 550 nm en el espectro visible, lo que hace que el cristal aparezca de color púrpura. Si se calientan o se exponen a la luz solar, los centros de color de la amatista pueden dañarse y desvanecerse.
(3) Citrino
El citrino se refiere a cristales de color amarillo que suelen encontrarse en amarillo claro, amarillo, amarillo dorado y amarillo parduzco. La composición química contiene trazas de hierro y agua estructural. El color puede estar relacionado con la ocupación pareada de Fe2+ en el cristal. El citrino suele ser muy transparente y sus características internas se asemejan a las de la amatista. El citrino es relativamente raro en la naturaleza y suele encontrarse en asociación con grupos de amatista y cuarzo. La mayor parte del citrino disponible en el mercado está tratado térmicamente a partir de amatista o citrino sintético.
(4) Ahumado Cristal
Un tipo de cristal que va de ahumado a parduzco, con coloración desigual, también conocido como "citrino color té". La composición química contiene trazas de Al3+, Al2+ sustituyendo a Si4+y, al irradiarse, produce [A104]5- centros de color vacantes, lo que da lugar al aspecto ahumado del cristal. El cuarzo ahumado puede convertirse en cristal incoloro cuando se calienta.
(5) Rosa Cristal
Tipo de cristal entre rosa claro y rojo rosado, también conocido como "cristal rosado", que adquiere su color a partir de trazas de Mn y Ti en su composición. El cristal rosa tiene una transparencia relativamente baja, suele encontrarse en forma masiva y su color no es muy estable; puede desteñir al calentarlo y, si se expone a la luz solar durante mucho tiempo, su color se aclara gradualmente.
(6) Cristal azul
El cristal azul se refiere principalmente a los cristales de color azul claro a azul oscuro. El cristal azul natural es raro, y casi todo se sintetiza artificialmente.
(7) Cristal verde
El color del cristal verde va del verde al amarillo verdoso. La formación del color está relacionada con el Fe2+y casi no existe ningún cristal verde natural en el mercado; suele ser un producto intermedio formado durante el calentamiento de la amatista a citrino.
(8) Cuarzo Rutilado
Los colores comunes del cuarzo rutilado incluyen incoloro, amarillo claro, marrón claro, etc. Puede aparecer amarillo dorado o marrón rojizo debido a la presencia de rutilo y negro grisáceo debido a la turmalina; a menudo aparece gris verdoso cuando contiene actinolita.
2. Tratamiento de optimización y métodos de identificación de cristales
Los métodos de tratamiento de optimización de cristales más utilizados incluyen principalmente el tratamiento térmico, el tratamiento por irradiación, el tratamiento por teñido y el tratamiento por filmación.
(1) Tratamiento térmico
El tratamiento térmico se utiliza a menudo para la amatista poco coloreada; calentándola a 400-500℃ puede transformarse en citrino o en el producto de transición cuarzo verde. Tras el tratamiento térmico, el citrino puede presentar bandas de color (las bandas de color pueden permanecer inalteradas durante el proceso de calentamiento) y no presenta pleocroísmo.
Otro tipo de producto tratado térmicamente es la ametrina. El púrpura y el amarillo forman sus respectivas manchas o parches de color, a menudo sin límites claros, y a veces forman zonas de color distintas relacionadas con las zonas de crecimiento del romboedro. La ametrina natural sólo se encuentra en Bolivia, pero esta característica de color puede conseguirse mediante el tratamiento térmico de la amatista (o amatista sintética), y actualmente no existe ningún método eficaz para distinguir la ametrina tratada de la natural.
Este tratamiento térmico ha sido ampliamente aceptado y se considera la optimización, llamada así directamente por la piedra preciosa natural.
(2) Tratamiento por irradiación
El tratamiento por irradiación se utiliza para transformar el cuarzo incoloro en cuarzo ahumado o amatista. En este caso, el cuarzo incoloro se irradia primero para que adquiera un color marrón oscuro o negro y, a continuación, se trata térmicamente para cambiar su color y conseguir la tonalidad deseada. El principio es que el cuarzo forma centros de color vacantes mediante irradiación. El principio es que el cristal se colorea mediante la formación de centros de color de vacante a través de la irradiación. En los cristales incoloros, la impureza Al3+ debe estar presente, y cuando Al3+ sustituye a Si4+algunos álcalis (como el Na+ o H+) debe estar presente alrededor de Al3+ para mantener la neutralidad eléctrica del cristal.
Cuando el cristal es irradiado por fuentes como los rayos X y los rayos γ, la energía de los átomos de oxígeno adyacentes al Al3+ aumenta y uno de los electrones de su par puede ser expulsado de su posición normal. Si la intensidad de irradiación es alta y hay suficiente Al3+ en el cristal, el cristal puede volverse negro después de la irradiación. En la Figura 3-18 del Capítulo 3 se muestra un diagrama esquemático del centro de color de vacantes del cuarzo ahumado.
El principal principio colorante de la amatista es la presencia de trazas de iones de hierro y manganeso. La amatista también puede formarse mediante irradiación y tratamiento térmico, pero el principio de formación difiere ligeramente del cuarzo ahumado. La amatista tiene los mismos centros de color para la vacancia, pero su impureza es hierro en lugar de aluminio. Los cristales que contienen iones de hierro de impureza se someten a irradiación, y los electrones del Fe3+ se excitan para producir centros de color de vacante, haciendo que el cristal aparezca de color púrpura. Cuando se calienta la amatista irradiada, los centros de color vacantes desaparecen y el púrpura se desvanece. Tras el tratamiento térmico, la amatista morada puede regenerar los centros de color mediante irradiación y recuperar el color morado.
Cuando la amatista se calienta, su color cambia a amarillo o verde. En este punto, el color ya no está causado por los centros de color, sino por la posición y el estado de valencia del metal de transición hierro. Los cristales irradiados se clasifican como optimizados por las normas nacionales y no es necesario marcarlos en los certificados de identificación.
(3) Tratamiento tintóreo
El proceso de teñido de cristales consiste en calentar y enfriar primero los cristales incoloros, sumergirlos después en una solución coloreada preparada y dejar que la solución coloreada se filtre en las fisuras formadas durante el enfriamiento, tiñendo así los cristales de varios colores. Los cristales teñidos presentan líneas de fractura evidentes, con los colores concentrados en las fisuras, lo que facilita su identificación con una lupa o un microscopio. Otra situación consiste en sumergir los cristales incoloros calentados y templados en una solución incolora, donde la solución incolora llena las fisuras y, debido al efecto de interferencia de la película líquida dentro de las fisuras, este cristal originalmente incoloro adquiere una iridiscencia colorida.
(4) Tratamiento de revestimiento
Generalmente, se recubre una capa de película coloreada sobre cristales incoloros para realzar el brillo de la superficie del cristal; otro método consiste en recubrir una capa de película coloreada sobre el pabellón de cristales de color claro para realzar el color del cristal. Los cristales recubiertos suelen ser más fáciles de identificar; a veces, la fina película con aspecto de arco iris que recubre la superficie es visible a simple vista. Los cristales con recubrimientos en el pabellón no son fáciles de identificar y normalmente requieren aumento para observar los cambios de color y brillo entre el pabellón y la corona (figura 5-38).
Sección V Espinela
1. Características gemológicas de la espinela
La composición química de la espinela es MgAl2O4. La espinela pura es incolora, pero cuando contiene oligoelementos Cr, Fe, Zn y Mn, puede producir colores como rojo, rojo anaranjado, rosa, rojo púrpura, amarillo, amarillo anaranjado, marrón, azul, verde y púrpura (Figura 5-39). Los iones de cromo pueden producir un color rojo brillante, y la espinela roja más fina es similar a los rubíes rojos sangre de paloma, lo que la hace muy cara. El índice de refracción de la espinela suele rondar 1,718, aumentando gradualmente hasta superar 1,78 con el incremento de elementos de hierro, cinc y cromo.
2. Tratamiento de optimización y métodos de identificación de la espinela
Los métodos de tratamiento de optimización habituales para la espinela incluyen el tratamiento térmico, el relleno, el teñido y el tratamiento de difusión.
(1) Tratamiento térmico
Pocas espinelas pueden utilizarse para el tratamiento térmico, y se limitan a mejorar la espinela rosa. La espinela rosa de Tanzania, mediante tratamiento térmico, cambia de color de rosa claro a rosa oscuro o de rosa a rojo, pero el ajuste general del color tiende a ser más oscuro (Figura 5-40). Tras el tratamiento térmico a 1400℃, el color de la espinela se oscurece notablemente. Si la temperatura de calentamiento es inferior a 1400℃, sólo puede cambiar la claridad de la espinela, no su color.
(2) Relleno
El método de relleno de la espinela es similar al de los rubíes y las esmeraldas, y para ello se utiliza aceite incoloro, aceite coloreado o materiales como plástico y cera. Tras el relleno, se reducen las fisuras de la espinela natural, lo que mejora su color y transparencia.
El llenado de la espinela se completa en condiciones de vacío, con un tratamiento previo y un desbastado de la espinela para darle la forma necesaria, seguido de un lavado con ácido para eliminar las impurezas de las fisuras. A continuación, la espinela seca se coloca con el material de relleno en un dispositivo de calentamiento para su llenado y, tras éste, se somete a un esmerilado fino y a un pulido.
Características de identificación de la espinela rellena: La inspección ampliada revela diferencias en el brillo de la superficie entre las partes expuestas del relleno y la gema principal, con efectos de destello visibles en los lugares del relleno, y a veces pueden verse burbujas. Las pruebas de espectroscopia infrarroja muestran picos de absorción infrarroja característicos del material de relleno.
(3) Teñido
El teñido de la espinela se utiliza principalmente para las espinelas naturales de color claro con muchas fisuras, la mayoría de las cuales se tiñen de rojo para imitar a los rubíes. El agente tintóreo es la sal de cromo, que puede penetrar completamente en las fisuras de la espinela en condiciones de calentamiento.
Características de identificación de la espinela teñida: Bajo lupa, la distribución del color de la espinela teñida es desigual, a menudo concentrada en fisuras o depresiones superficiales; bajo luz de fluorescencia ultravioleta, la fluorescencia es fuerte, y las pruebas de espectroscopia infrarroja revelan la presencia del agente colorante.
(4) Tratamiento por difusión
El tratamiento de difusión de la espinela utiliza generalmente iones de cobalto para colorear, permitiendo que los iones de cobalto entren en la red superficial de la espinela mediante calentamiento, formando un azul de cobalto característico, que se utiliza para mejorar el color de la espinela azul claro y muy agrietado.
Características de identificación de la espinela tratada por difusión: la inspección ampliada revela fisuras de curación causadas por el calor e inclusiones cristalinas parcialmente fundidas; la inspección ampliada o la observación por inmersión en aceite muestra un enriquecimiento del color en las fisuras, con colores de gema más claros en las zonas estructurales densas y colores más oscuros en las zonas de fisuras; el análisis de componentes indica una alta concentración de iones cromóforos en la capa de difusión (capa superficial) y una baja concentración de iones cromóforos internamente; aparece roja bajo un filtro Chelsea; el espectro de absorción muestra líneas características de absorción de iones de cobalto, y la fotoluminiscencia láser (como el espectro UV-visible) también puede distinguir la espinela de difusión de la espinela natural.
Sección VI Granate
Existen muchos fenómenos de sustitución isomórfica entre los minerales gema del grupo del granate, que pueden dividirse en varias variedades de granate basadas en diferentes composiciones químicas, lo que da lugar a variaciones significativas en el color, la composición química y las propiedades físicas de cada tipo de granate.
1. Características gemológicas del grupo de los granates
La fórmula general de composición química del granate es A3B2(SiO4)3donde A representa cationes divalentes, principalmente Mg2+Fe2+, Mn2+, Ca2+etc. ; B representa cationes trivalentes, principalmente Al3+Cr3+Fe3+Ti3+, V3+y Zr3+. Debido a las diferencias significativas en los radios de los cationes que entran en la red, esta sustitución isomórfica se divide en dos series principales: una serie está dominada por el catión trivalente Al3+ en la posición B, mientras que la posición A está formada por cationes divalentes de radio más pequeño, como el Mg2+Fe2+, Mn2+formando la serie del aluminio, también conocida como serie roja, con variedades comunes como el piropo, la almandina y la espesartita (Figura 5-41); la otra serie está dominada por el catión divalente de mayor radio Ca2+ en la posición A, mientras que la posición B está formada por cationes trivalentes como Al3+Cr3+Fe3+formando la serie cálcica, con variedades comunes que incluyen essonita, andradita y uvarovita (Figura 5-42). Además, algunos granates tienen inclusiones reticulares de OH–formando variedades hidrosas, como la hidrogrosular.
1.1 Granate serie aluminio
(1) Piropo
El piropo de calidad gema suele ser de color rojo púrpura, rosa, rojo pardo, rojo anaranjado, etc. El principal componente químico es el Mg3Al2(SiO4)3. La variación en la profundidad del color está relacionada con el contenido de iones de hierro en el piropo; cuanto mayor es el contenido de iones de hierro, más profundo es el color. El tono anaranjado del piropo está relacionado con la presencia de Cr2O3; cuando el Cr2O3 es alto, el tono rojo se intensifica, y cuando el contenido de Cr2O3 contenido es bajo, el tono naranja se acentúa. El espectro de absorción del piropo: una banda ancha de absorción a 564 nm, una línea de absorción a 505 nm, y el piropo que contiene cromo tiene una absorción característica del cromo en la región roja, con líneas de absorción a 685 nm, 687 nm, y bandas de absorción a 670 nm, 650 nm (Figura 5-43). Inclusiones internas comunes en forma de aguja y minerales.
(2) Almandino
Los colores habituales del almandino de calidad gema son el rojo parduzco, el rosa y el rojo anaranjado; su composición química principal es Fe3Al2(SiO4)3en el que Fe2+ se sustituye a menudo por Mg2+, Mn2+formando una serie de soluciones sólidas. Los iones cromóforos de la almandina son principalmente ferrosos, y la absorción de Fe2+ provoca el espectro de absorción característico de la almandina. El espectro de absorción del almandino muestra una banda de absorción fuerte a 573 nm, y dos bandas de absorción fuertes más estrechas a 504 nm y 520 nm que se denominan "ventana del almandino". También puede haber bandas de absorción débiles en las regiones roja y azul-violeta. (Figura 5-43). La intensidad de las líneas de absorción de la almandina está relacionada con la sustitución en solución sólida del Mg2+cuanto más Mg2+ sustituye al Fe2+más débil es la absorción. Internamente, las inclusiones en forma de aguja pueden ser visibles, y cuando se disponen regularmente, pueden producir un efecto de estrella, y también pueden aparecer inclusiones minerales.
(3) Espesartita
Los colores más comunes de la espesartita de calidad gema son el rojo parduzco, el rojo rosado, el amarillo y el amarillo parduzco. La composición química principal es Mn3Al2(SiO4)3en el que Mn2+ suele sustituirse parcialmente por Fe2+y Fe3+ suele sustituir a Al3+. El espectro de absorción de la espesartita muestra tres bandas de absorción fuertes a 410 nm, 420 nm y 430 nm y tres bandas de absorción débiles a 520 nm, 480 nm y 460 nm (Figura 5-43). Internamente, puede haber cristales ondulados, redondeados o de forma irregular o inclusiones líquidas.
1.2 Granate de la serie cálcica
Los tipos más comunes son la essonita, la andradita y la uvarovita. Además, algunos granates tienen OH– en su entramado, formando variedades hidrosas, como la hidrogrosular.
(1) Essonita
Los colores de la essonita son diversos, e incluyen principalmente el verde, el amarillo verdoso, el amarillo y el marrón rojizo. La essonita es el tipo más común de granate de la serie cálcica, siendo su composición química principal Ca3Al2(SiO4)3. La essonita y la andradita forman una serie completa de soluciones sólidas, lo que significa que el Al3+ y Fe3+ puede sustituir completamente. Cuando la cantidad de Al3+ supera el Fe3+se denomina essonita.
La essonita no suele presentar espectros de absorción característicos. Aun así, cuando contiene componentes de almandino, también puede mostrar rasgos espectrales de absorción débiles. Presenta dos bandas de absorción a 407 nm y 430 nm.
(2) Andradita
Los colores más comunes de los granates de calidad gema son el amarillo, el verde, el marrón y el negro. El principal componente químico es el Ca3Fe2(SiO4)3en el que Mg2+ y Mn2+ suelen sustituir al Ca2+y Al3+ a menudo sustituye al Fe3+cuando Cr3+ sustituye parte del Fe3+se denomina demantoide. El demantoide tiene unas inclusiones en forma de cola muy características, que están compuestas de amianto fibroso. La fuente más importante son los Montes Urales, en Rusia, donde el granate negro con mayor contenido de Ti se denomina granate negro.
(3) Uvarovita
La uvarovita es similar a la demantoide, comúnmente encontrada en colores verde brillante y verde azulado, a menudo llamado granate verde esmeralda. El principal componente químico de la uvarovita es el Ca3Cr2(SiO4)3en el que una pequeña cantidad de Fe3+ suele sustituir al Cr3+. La uvarovita pura tiene colores brillantes, y los tonos azules se intensifican con el aumento de iones de hierro.
Debido a la extensa sustitución isomórfica, la composición química del granate suele ser bastante compleja, y la clasificación de las principales especies de gemas se muestra en la Tabla 5-12. La composición del granate natural es típicamente un estado transicional de sustitución isomórfica, y raramente hay granates con componentes de miembro final.
Tabla 5-12 Clasificación de las gemas del grupo del granate
| Nombre | Color | Índice de refracción | Composición química | Iones causantes del color | |
|---|---|---|---|---|---|
| Serie de aluminio | Piropo | Rojo púrpura, rojo pardo, rosa, rojo anaranjado, etc. | 1.740 ~ 1.760 | Mg3Al2(SiO4)3 | Fe2+, Mn2+Cr3+ |
| Almandine | Marrón-rojo, rosa, naranja-rojo, etc. | 1.760 ~ 1.820 | Fe3Al2(SiO4)3 | Fe2+ , Mn2+ | |
| Spessartine | Marrón-rojo, rosa-rojo, amarillo y amarillo-marrón, etc. | 1.790 ~ 1.814 | Mn3Al2(SiO4)3 | Mn2+Fe2+Fe3+ | |
| Serie Calcio | Essonita | Verde, amarillo-verde, amarillo, marrón-rojo y blanco lechoso, etc. | 1.730 ~ 1.760 | Ca3Al2(SiO4)3 | Una pequeña cantidad de Fe3+ sustituye a Al3+ |
| Andradita | Amarillo, verde, marrón, negro, etc. | 1.855 ~ 1.895 | Ca3Fe2(SiO4)3 | Fe3+Cr3+Ti3+ | |
| Uvarovita | Verde brillante, verde azulado | 1.820 ~ 1.880 | Ca3Cr2(SiO4)3 | Cr3+Fe3+ | |
| Hidrogrosular | Comúnmente verde, con pequeñas cantidades de verde azulado, blanco y rosa. | 1.670 ~ 1.730 | Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x | Fe2+Cr3+ | |
2. Tratamiento de optimización y métodos de identificación del granate
Debido a que el mecanismo causante del color del granate se atribuye a sus componentes minerales, actualmente se necesitan más tratamientos de optimización para el granate, entre los que se incluyen principalmente el tratamiento térmico, la difusión y los métodos de optimización combinados.
(1) Tratamiento térmico
El objetivo del tratamiento térmico del granate es mejorar su color. Tras la optimización, el color del granate puede cambiar de amarillo claro a amarillo anaranjado o verde. Tras el tratamiento térmico, la superficie del piropo, la almandina y la espesartina cambia de amarillo a amarillo anaranjado; tras el tratamiento térmico de la essonita y la demantoide, su color y transparencia mejoran, y se produce una ligera fusión de las inclusiones internas en forma de cola. La capacidad del tratamiento térmico para mejorar el color del granate se debe a la presencia de trazas de iones de impureza en las fisuras del granate, que pueden alterar el contenido y el estado de valencia de los iones de impureza mediante el calentamiento, mejorando así el color del granate.
Características de identificación del granate tratado térmicamente: Tras el tratamiento térmico, las inclusiones internas del granate sufrirán cambios, como la ruptura de burbujas en el granate y la fusión parcial de inclusiones minerales.
(2) Tratamiento por difusión
El tratamiento por difusión del granate se dirige a la essonita clara. Se utilizan iones de hierro e iones de cromo como agentes colorantes, y la difusión se lleva a cabo mediante calentamiento, lo que permite mejorar el granate amarillo claro a amarillo anaranjado; utilizando iones de cobalto como agentes colorantes se puede mejorar el granate amarillo claro a verde o amarillo verdoso.
Características de identificación del granate tratado por difusión: El color tras el tratamiento de difusión sólo existe en la superficie del granate. El color superficial es profundo, mientras que el interno es claro, concentrado en la superficie y en las fisuras. Si se vuelve a cortar o a pulir, el color difuso se hace menos perceptible.
(3) Tratamiento compuesto
El tratamiento compuesto es un método de optimización común para el granate. El método compuesto típico implica dos capas de piedra. La capa superior suele ser de granate y la inferior de vidrio, lo que se conoce como piedra compuesta de granate superior. Una piedra compuesta común tiene un granate rojo en la parte superior y vidrio verde en la inferior, que se utiliza para imitar las esmeraldas naturales.
La principal característica de identificación de una piedra compuesta de granate consiste en observar la presencia de un efecto de "anillo rojo" (figura 5-44). El método de observación consiste en colocar la piedra preciosa con su extremo puntiagudo sobre un fondo blanco e iluminarla con una fuente de luz puntual. Si se observa un anillo rojo alrededor de la cintura de la piedra, puede confirmarse que se trata de una piedra compuesta. Además, un examen cuidadoso de la zona compuesta puede revelar la veta, y también puede haber burbujas de aire dentro de la veta.
Sección VII Tanzanita
El nombre mineralógico de la Tanzanita es Zoisita, perteneciente al grupo de la Epidota en mineralogía. En 1962, George Kruchiuk descubrió por primera vez la tanzanita, que al principio se utilizaba principalmente como material decorativo. Tras descubrir cristales transparentes de color azul-violeta en Tanzania en 1967, fueron encontrando aplicaciones en el campo de las piedras preciosas. Más tarde, esta piedra preciosa recibió el nombre de tanzanita por su origen en Tanzania.
1. Características gemológicas de la tanzanita
La tanzanita es un silicato de aluminio y calcio hidratado con Ca2Al3(SiO4)3(OH), que contiene oligoelementos como V, Cr y Mn. El elemento V sustituye al 41 en la red, dando a la tanzanita su color azul-violeta, mientras que la variedad rosa opaca que contiene Mn se denomina Zoisita de manganeso. Además, los agregados granulares de Zoisita que coexisten con rubíes opacos y hornblenda negra se comercializan como "Rubí-Zoisita", mientras que los que coexisten con plagioclasa se denominan "Jade Dushan".
La Zoisita que contiene vanadio es del sistema cristalino ortorrómbico, con cristales a menudo alargados a lo largo del eje c, de aspecto columnar o laminar, con rayas columnares paralelas, y con una sección transversal cercana a la hexagonal. Otras variedades de Zoisita aparecen a menudo como agregados granulares, con tonalidades comunes que incluyen el verde-azul con tonos marrones, así como gris, marrón, amarillo, verde y rosa claro. Tras un tratamiento térmico, el marrón-verde a gris-amarillo puede eliminarse, dando lugar a colores azul y azul-violeta. La Zoisita azul tiene una banda de absorción fuerte a 595 nm y una banda de absorción débil a 528 nm. La Zoisita amarilla tiene una línea espectral de absorción a 455nm (Figura 5-45).
2. Optimización de los métodos de tratamiento e identificación de la tanzanita
Debido a los variados colores de la tanzanita natural, que rara vez exhibe el encantador color azul púrpura brillante, a menudo se somete a un tratamiento térmico artificial. Los métodos habituales incluyen el calentamiento a baja o media temperatura, seguido de filmación, mientras que el tratamiento por difusión es menos común.
(1) Tratamiento térmico
Aproximadamente 95% de la tanzanita azul violeta del mercado ha sido sometida a un tratamiento térmico a 600-650 C. Esta temperatura de tratamiento térmico puede transformar los colores marrón, amarillo y verde de la tanzanita en azul. El análisis de los datos muestra que la tanzanita pierde agua y se desnaturaliza a partir de 965°C, lo que modifica su estructura interna. Por lo tanto, la temperatura de tratamiento térmico de la tanzanita debe ser inferior a 965℃ para garantizar que el tratamiento se produce dentro del intervalo de fases estables de la tanzanita, evitando cambios estructurales.
El vanadio es trivalente en los cristales de zoisita marrón y de otros tipos, mientras que es tetravalente en la tanzanita. Al calentarlo a temperaturas medias o bajas, el estado de valencia del vanadio cambia de trivalente a tetravalente, produciendo un color azul violáceo, que es estable. Sin embargo, la zoisita verde de calidad gema suele venderse directamente en el mercado sin tratamiento térmico.
Debido a que la temperatura de tratamiento térmico de la tanzanita está en el rango medio-bajo, las características de inclusión interna de la tanzanita generalmente no muestran cambios muy obvios, a diferencia de las inclusiones comunes de cristal fundido y las agujas de rutilo rotas y dobladas que se encuentran en el corindón tratado a alta temperatura. Además, no hay cambios significativos en los espectros infrarrojo y Raman de la tanzanita antes y después del tratamiento térmico, mostrando características naturales de la tanzanita sin tratar.
Sin embargo, para la tanzanita con fuerte tricroísmo y diferencias de color significativas, el cambio en el tricroísmo tras el calentamiento es el más pronunciado, pasando del amarillo-verde-azul púrpura al azul púrpura.
(2) Tratamiento de rodaje
El filmado es un tratamiento de optimización de piedras preciosas, un método de modificación física en el tratamiento de optimización de piedras preciosas, en el que los materiales de película fina se evaporan o se pulverizan en el vacío mediante evaporación térmica o pulverización catódica y se depositan como una capa fina sobre la superficie de la piedra preciosa. El objetivo de recubrir la tanzanita es realzar su tonalidad azul.
La aplicación de películas sobre la tanzanita es mucho menos común que el tratamiento térmico. Shane F. McClure y otros informaron en 2008 de la detección de tanzanita filmada que contenía elementos como cobalto (Co), zinc (Zn) y estaño (Sn); Amy Cooper y Nathan Renfro informaron en 2014 de tanzanita filmada que contenía elementos de titanio (Ti).
Características de identificación de la tanzanita tras el tratamiento de filmación:
① El color de la carrocería es vibrante pero no dinámico, con un claro límite de colores;
② Las diferencias antes y después del tratamiento son evidentes, con un fuerte brillo en las zonas filmadas acompañado de los colores del arco iris;
③ Los bordes son propensos al desgaste, causado por el desprendimiento del revestimiento superficial (Figura 5-46);
④ El color de la zona repulida se aclarará notablemente;
⑤ Al ampliarla con un microscopio, la superficie presenta muchos agujeros diminutos y un gran número de arañazos caóticos;
⑥ Las pruebas de espectroscopia de fluorescencia de rayos X muestran un contenido anormal de elementos metálicos como Ti o Co;
⑦ Análisis por espectroscopia ultravioleta-visible: los picos de absorción de la tanzanita azul natural se sitúan en 528nm y 595nm, mientras que en la tanzanita filmada con elemento Ti falta la banda de absorción en 528nm de la tanzanita azul natural, y la banda de absorción en 595nm se ha desplazado a 620nm.
La espectroscopia infrarroja de las muestras recubiertas de Ti no mostró picos de otras sustancias, por lo que es imposible identificar la tanzanita recubierta de titanio mediante espectroscopia infrarroja; los espectrómetros Raman y Diamond View no son adecuados para detectar la tanzanita tratada con recubrimiento de titanio. La tanzanita recubierta puede decolorarse tras una limpieza ultrasónica prolongada.
(3) Tratamiento por difusión
En la optimización de gemas, el tratamiento de difusión es un método común para mejorar las gemas mediante la infiltración de iones causantes del color en la gema, realzando el color azul púrpura de la tanzanita. Sin embargo, este tratamiento de optimización es poco frecuente en la tanzanita; en 2003 se descubrió en Nueva York una tanzanita con tratamiento de difusión de color azul púrpura intenso. A diferencia de las gemas ordinarias tratadas por difusión, esta tanzanita de difusión no muestra el fenómeno de "tela de araña" bajo observación por inmersión. Sin embargo, se puede comprobar su contenido elemental anormal utilizando grandes instrumentos, como sondas electrónicas, para determinar si la tanzanita ha sido sometida a un tratamiento de difusión.
Sección VIII Feldespato
Los minerales de feldespato se encuentran en rocas de diversos orígenes, representan aproximadamente 50% de la masa de la corteza y son uno de los minerales formadores de rocas más importantes. El feldespato pertenece al grupo de los silicatos de aluminio. Su fórmula química general puede representarse como XAlSi3O8donde X es Na, Ca, k, Ba junto con pequeñas cantidades de Li, Rb, Cs, Sr, etc., que son iones metálicos alcalinos monovalentes o divalentes con radios iónicos mayores. que son iones metálicos alcalinos monovalentes o divalentes con radios iónicos mayores, Si puede sustituirse por AI y pequeñas cantidades de B, Ge, Pe, Ti, etc. que son en su mayoría iones tetravalentes o trivalentes con radios iónicos más pequeños.
1. Variedades comunes de piedras preciosas de feldespato y sus características gemológicas
El grupo de los minerales de feldespato es diverso, y cualquiera de color brillante, alta transparencia, libre de fisuras y relativamente grande puede utilizarse como piedra preciosa. Importantes gemas de feldespato, como la piedra lunar, la piedra solar y la labradorita, también presentan efectos ópticos especiales. Las gemas de feldespato se encuentran ampliamente en la naturaleza. En el feldespato pueden observarse pequeñas inclusiones sólidas, cristales maclados, inclusiones en hendidura, patrones maclados, inclusiones de gas-líquido e inclusiones en forma de aguja. Las principales variedades de gemas de feldespato son la piedra lunar, la amazonita, la labradorita y la piedra solar.
(1) Piedra lunar
La piedra lunar es un mineral gema formado por dos componentes, la ortoclasa (KAISi3O8) y albita (NaAlSi3O8), dispuestas en un intercrecimiento estratificado. Suele tener un aspecto entre incoloro y blanco, pero también puede ser marrón rojizo, verde, marrón oscuro y de otros colores, transparente o semitransparente, y suele presentar irisaciones azules, incoloras, amarillas y de otros colores, con un característico efecto de luz de luna (Figura 5-47).
La piedra lunar presenta una hendidura bien desarrollada, con dos grupos de hendiduras que se cruzan casi perpendicularmente, formando inclusiones en forma de "ciempiés", inclusiones en forma de huella dactilar, inclusiones en forma de aguja, etc. En un ángulo determinado se puede observar un efecto luminiscente que va del blanco al azul y que recuerda a la luz de la luna. Esto se debe a que la albita disuelta en la ortoclasa está orientada dentro del cristal de ortoclasa, con los microcristales estratificados de los dos feldespatos intercrecidos en paralelo. La ligera diferencia en el índice de refracción provoca la dispersión de la luz visible, produciendo un efecto óptico físico. La presencia de planos de clivaje puede ir acompañada de fenómenos de interferencia o difracción, y el efecto combinado del feldespato sobre la luz crea una luz azul flotante en la superficie del feldespato.
(2) Amazonita
La amazonita es una microclina que contiene rubidio (Rb). Sus colores comunes van del verde al verde azulado, y la superficie de la gema puede reflejar los planos de clivaje. La amazonita es una variante de la microclina de color verde a verde azulado (figura 5-48).
La composición química de la Amazonita es KAISi3O8que contiene Rb y Cs, con un contenido general de Rb2O siendo 1,4%-3,3% y Cs2O siendo 0,4%-0,6%. Una teoría para su coloración es que se debe al Rb. En cambio, otros creen que trazas de Pb sustituyendo al K en la estructura causan defectos estructurales, dando lugar a los centros de color. La amazonita tiene una transparencia relativamente alta, generalmente de transparente a translúcida, y a menudo contiene agregados o intercrecimientos de plagioclasa, presentando patrones en damero verde y blanco, rayados o moteados con destellos visibles desde los planos de clivaje. Presenta fluorescencia amarillo-verdosa bajo luz ultravioleta de onda larga, ninguna reacción bajo onda corta y un color verde débil tras una exposición prolongada a los rayos X.
(3) Piedra solar
La piedra solar, también conocida como "piedra solar", es la variedad más importante de feldespato sódico, se encuentra comúnmente en colores que van del rojo dorado al marrón rojizo, y es generalmente semitransparente. La característica más típica de la piedra solar es su efecto de piedra solar, también conocido como aventurescencia, que está causado por escamas de minerales metálicos (como la hematita y la goethita) orientadas de forma irregular dentro de la piedra (Figura 5-49). Cuando la gema gira, puede emitir reflejos rojos o dorados.
(4) Labradorita
La labradorita, también conocida como espectrolita, tiene una composición química formada por albita (NaAlSi3O7) y anortita (CaAl2Si2O8), perteneciente al grupo de las banalsitas. El rasgo de identificación más típico de la labradorita es su color azul y su efecto espectral de cambio de color (Figura 5-50).
Cuando la muestra de piedra preciosa se gira hasta cierto ángulo, puede mostrar iridiscencia azul, verde, naranja, amarilla, dorada, amarilla, morada y roja. La causa de la iridiscencia es la interferencia de la luz entre las finas capas de los cristales gemelos de plagioclasa o las finas y escamosas inclusiones de hematites y algunas inclusiones en forma de aguja dentro de la plagioclasa, lo que provoca interferencias en el interior de la plagioclasa. Debido a las inclusiones en forma de aguja, la plagioclasa puede aparecer oscura, produciendo irisaciones azules. Cortado y pulido de cierta manera puede producir a veces un efecto de ojo de gato.
2. Tratamiento de optimización y métodos de identificación de las gemas de feldespato
Las piedras preciosas de feldespato suelen presentar hendiduras o fracturas, y el objetivo principal del tratamiento de optimización es ocultar estas fisuras, haciendo que la estructura de la piedra preciosa sea más robusta y mejorando su estabilidad. Los métodos de tratamiento de optimización más comunes son el relleno y el recubrimiento, la inmersión en cera, la irradiación y la difusión.
(1) Llenado y Rodaje
Debido a la escisión desarrollada de las piedras lunares, a menudo se forman fisuras especiales en capas que afectan a su aspecto. Para rellenarlas se utiliza aceite o resina incoloros y, a continuación, se aplica a la superficie una capa de película similar a la resina. El método de identificación comprueba si los colores de interferencia formados en las fisuras tienen reflejos especiales y, entonces, se trata de un fenómeno de recubrimiento de la superficie. Dado que el índice de refracción de la resina y del feldespato es muy próximo, hay que ver si se produce algún fenómeno especial en la birrefringencia. En la superficie de otros tipos de piedras preciosas de feldespato se recubre una película azul o negra para producir iridiscencia, y en una inspección ampliada se puede ver cómo se desprende la película. Si las características de estos métodos de tratamiento son claras, puede utilizarse la espectroscopia infrarroja para su identificación.
(2) Depilación
En el caso del feldespato con muchas fisuras, la cera incolora o coloreada puede rellenar los huecos de las fisuras superficiales. La estabilidad de la gema rellena suele ser media, y el fenómeno de la cera puede detectarse palpando con una aguja caliente; la composición de la cera también puede medirse mediante espectroscopia infrarroja.
(3) Irradiación
La microclina blanca puede transformarse en amazonita azul mediante un tratamiento de irradiación. Este tratamiento de las piedras preciosas es poco frecuente y difícil de detectar.
(4) Difusión
El feldespato rojo de calidad gema pertenece al grupo de la plagioclasa y es un nuevo tipo de piedra preciosa de los últimos años. Su color suele estar relacionado con el cobre y el hierro. Actualmente, la mayor parte del feldespato rojo se forma en condiciones de oxidación a alta temperatura con difusión de elementos de cobre y hierro. Las características de identificación incluyen un alto contenido de elementos de cobre y hierro, y la superficie de la piedra preciosa muestra signos de sinterización a alta temperatura.
