Kolorowe kamienie szlachetne zawdzięczają swoje hipnotyzujące odcienie pierwiastkom śladowym włączonym do ich struktur krystalicznych podczas formowania. Te zanieczyszczenia, często występujące w częściach na milion (ppm), oddziałują ze światłem w sposób, który wytwarza żywe kolory. Do najbardziej wpływowych pierwiastków śladowych należą żelazo (Fe), wanad (V), chrom (Kr), tytan (ty)W tym artykule omówiono ich geologiczne pochodzenie, mechanizmy barwienia i ich rolę w konkretnych kamieniach szlachetnych.
Spis treści
- 1. Chrom (Cr): Mistrz czerwieni i zieleni
- Zjawisko geologiczne
- Rola w barwieniu kamieni szlachetnych
- Znane depozyty
- 2. Żelazo (Fe): wszechstronny barwnik
- Zjawisko geologiczne
- Rola w barwieniu kamieni szlachetnych
- Znane depozyty
- 3. Wanad (V): pierwiastek kameleon
- Zjawisko geologiczne
- Rola w barwieniu kamieni szlachetnych
- Znane depozyty
- 4. Tytan (Ti): Twórca efektu niebieskiego i gwiaździstego
- Zjawisko geologiczne
- Rola w barwieniu kamieni szlachetnych
- Znane depozyty
- Podsumowanie
- Inne dokumenty
1. Chrom (Cr): Mistrz czerwieni i zieleni
Zjawisko geologiczne
Chrom jest metalem przejściowym często występującym w ultramaficzny skały (np. perydotyty, serpentynity) i żyły hydrotermalne. Zastępuje aluminium (Al) w sieciach krystalicznych ze względu na podobne promienie jonowe.
Rola w barwieniu kamieni szlachetnych
- Rubin (Korund, Al₂O₃): Cr³⁺ zastępuje Al³⁺, wytwarzając intensywne czerwone odcienie. Elektroniczne przejścia w Cr³⁺ pochłaniają żółto-zielone światło, przepuszczając czerwień.
- Szmaragd (Beryl, Bądź₃Al₂Si₆O₁₈): Cr³⁺ (a czasami V³⁺) wywołuje głęboką zieleń. Obecność Fe może modyfikować odcień.
- Aleksandryt (Chrysoberyl, BeAl₂O₄): Cr³⁺ powoduje gwałtowną zmianę koloru (zielony w świetle dziennym, czerwony w świetle żarowym) ze względu na selektywne pasma absorpcyjne.
- Różowy Szafir (Korund): Niższe stężenia Cr dają kolor różowy zamiast czerwonego.
Znane depozyty
- Rubiny: Birma (Mogok), Madagaskar, Tanzania.
- Szmaragdy: Kolumbia (Muzo), Zambia, Brazylia.
2. Żelazo (Fe): wszechstronny barwnik
Zjawisko geologiczne
Żelazo jest wszechobecne w skorupie ziemskiej i występuje w mafijny i Skały metamorficzneWystępuje na dwóch stopniach utlenienia:
- Fe²⁺ (żelazisty) – zwykle daje kolor niebieski/zielony.
- Fe³⁺ (żelazowy) – ma tendencję do żółto-brązowego.
Rola w barwieniu kamieni szlachetnych
- Niebieski szafir (korund): Przeniesienie ładunku Fe²⁺ + Ti⁴⁺ (przejście interwałowe) pochłania światło czerwone, dając światło niebieskie.
- Akwamaryn (Beryl): Fe²⁺ w położeniach oktaedrycznych daje niebieski odcień.
- Oliwin (Olivine, (Mg,Fe)₂SiO₄): Fe²⁺ wytwarza światło oliwkowo-zielone do żółtozielonego.
- cytryn (kwarc, SiO₂): Zanieczyszczenia Fe³⁺ nadają barwę od żółtej do pomarańczowej.
Znane depozyty
- Szafiry: Kaszmir (Indie), Sri Lanka, Montana (USA).
- Akwamaryn: Brazylia, Nigeria, Pakistan.
3. Wanad (V): pierwiastek kameleon
Zjawisko geologiczne
Wanad jest często kojarzony z łupkowo-żywiołowy depozyty i pegmatytyZastępuje Al³⁺ lub Cr³⁺ w strukturach krystalicznych.
Rola w barwieniu kamieni szlachetnych
- Zielony i niebiesko-zielony beryl („Vanadian Emerald”): V³⁺ daje czystą zieleń, często bardziej nasyconą niż szmaragdy na bazie chromu.
- Tanzanit (Zoisite, Ca₂Al₃(SiO₄)₃(OH)): V³⁺ (z niewielką zawartością Fe) powoduje pleochroiczne odcienie niebiesko-fioletowe. Obróbka cieplna wzmacnia błękit.
- Niektóre syntetyczne aleksandryty: V³⁺ może imitować zmianę koloru wywołaną przez Cr.
Znane depozyty
- Tanzanit: Tylko w Merelani Hills, Tanzania.
- Beryl wanadyjski: Brazylia, Afryka.
4. Tytan (Ti): Twórca efektu niebieskiego i gwiaździstego
Zjawisko geologiczne
Tytan jest powszechny w skały magmowe (na przykład, rutyl w pegmatytach) i często tworzy blaszki rozpływowe.
Rola w barwieniu kamieni szlachetnych
- Niebieski szafir (z Fe²⁺): Ti⁴⁺ uczestniczy w transferze ładunku, niezbędnym dla głębokiego błękitu.
- Gwiaździsty szafir/rubin: Rozpuszczone igły rutylowe (TiO₂) powodują asteryzm poprzez rozpraszanie światła.
- Różowe i fioletowe szafiry: Interakcje Ti-Fe mogą modyfikować kolor razem z Cr.
Znane depozyty
- Korund gwiaździsty: Sri Lanka, Tajlandia.
- Niebieskie szafiry: Madagaskar, Australia.
Podsumowanie
Pierwiastki śladowe, takie jak Cr, Fe, V i Ti są fundamentalne w definiowaniu kolorów kamieni szlachetnych poprzez przejścia elektroniczne, transfery ładunków i efekty pola krystalicznego. Ich włączenie zależy od warunki geologiczne, w tym ciśnienie, temperatura i chemia skały macierzystejZrozumienie tych procesów pomaga gemmologom w identyfikacji kamieni naturalnych i syntetycznych oraz zwiększa uznanie dla kunsztu mineralogicznego Ziemi.
Inne dokumenty
- Nassau, K. (1983). Fizyka i chemia koloru.
- Giuliani, G. i in. (2019). „Powstawanie kamieni szlachetnych, geologia i eksploracja”. Czasopismo Elementy.
