dr Włodzimierz Łapot
Laboratorium Gemmologiczne Uniwersytet Śląski
Szmaragdy należą do najwyżej cenionych kamieni jubilerskich. W czasach faraonów wydobywano je u wybrzeży Morza Czerwonego na terenie ówczesnego Górnego Egiptu. Zapomniane, ponownie zostały odkryte w 1816 roku przez Frédérića Cailliaud, francuskiego przyrodnika i eksploratora. W czasach celtyckich i rzymskich głównym źródłem zaopatrzenia w szmaragdy było złoże Habachtal położone na terenie dzisiejszej Austrii.
Nowa era szmaragdu rozpoczęła się w XVI wieku wraz z postępami konkwisty w Ameryce Południowej. W 1545 roku hiszpańscy zdobywcy rozpoczęli eksploatację złóż Chivor, a w 1594 roku – złóż Muzo. Od tego momentu można mówić o światowej karierze kolumbijskich szmaragdów. Aktualnie około 60 proc. światowej produkcji naturalnego szmaragdu jubilerskiego pochodzi z Kolumbii. Genetycznie związane są z orogenezą alpejską i podobnie jak inne tego typu, np. szmaragdy afgańskie czy chińskie, określane są mianem szmaragdów “młodych”. Różnią się pod wielu względami od szmaragdów powstałych we wcześniejszych epokach geologicznych, prekambryjskich. Dla odróżnienia określa się je mianem szmaragdów “starych” bądź typu brazylijskiego (fig. 1).
Struktura kamieni
Szmaragd jest zieloną odmianą berylu. Swoją niepowtarzalną barwę zawdzięcza obecności aktywnych barwowo jonów: Cr3+, V3+, Fe2+ i Fe3+. Zależnie od składu, ilości i konfiguracji owych chromoforów szmaragdy zaliczane są do jednego z czterech typów barwowych. Ich identyfikacji dokonuje się spektralnie. Najwyżej ceniony jest typ pierwszy, zawdzięczający barwę wyłącznej obecności jonów chromu (Cr3+) bądź w niektórych przypadkach także kombinacji jonów chromu i wanadu (Cr3+/V3+).
Takim garniturem chromoforów chlubią się na przykład najwyższej jakości szmaragdy kolumbijskie (fig. 2a). Zaliczane do typu drugiego szmaragdy sandawana (Zimbabwe) oraz szmaragdy afgańskie mogą zawierać w roli chromoforów, obok chromu i wanadu, także dwuwartościowe żelazo (fig. 2b – typ 2). Z kolei szmaragdy brazylijskie i zambijskie, reprezentujące typ trzeci, mają w swoim składzie, prócz chromu i wanadu, także pewną ilość dwu- i trójwartościowego żelaza (fig. 2b – typ 3). Najniżej cenionym jest typ czwarty, bezchromowy. Szmaragdy tego typu zawdzięczają zielonawą barwę kombinacji jonów wanadu i żelaza dwu- i trójwartościowego. Warto dodać, że ich zielona barwa skażona jest zawsze sporym udziałem tonu niebieskiego. Takie właściwości barwowe mają na przykład szmaragdy nigeryjskie. Szmaragdy z pozostałych złóż, w tym także ze złóż chińskich, są pod względem barwowym przeważnie typu drugiego lub trzeciego. Beryli, zawdzięczających zieloną barwę jonom żelaza, nie określa się mianem szmaragdów, lecz beryli zielonych.
Różnorodność szmaragdów
Szmaragdy wyróżniają się obfitością różnorakich wtrąceń. Z uwagi na ich skład da się je podzielić na dwie zasadnicze grupy, to jest takie, które zawierają wtrącenia mik, oraz takie, które takich wtrąceń nie mają (fig. 3). Większość złóż, z wyjątkiem kolumbijskich, afgańskich i chińskich, czyli z wyjątkiem tzw. złóż młodych (alpejskich), dostarcza szmaragdów pierwszej grupy. Dodatkowo wyróżnia je częsta obecność fluidalnych inkluzji dwufazowych oraz występowanie nieregularnych pęknięć i form typu halo, interpretowanych jako rezultat naturalnej dekrepitacji inkluzji fluidalnych. Stałym składnikiem są czarne wtrącenia kryształków chromitu, magnetytu, ilmenitu itp.
Metody upiększające
Już od czasów antycznych szmaragdy są rutynowo upiększane. W zabiegach tych chodzi o optyczny kamuflaż różnorakich niedoskonałości zakłócających bieg światła w krysztale, które mają zwykle postać drobnych pęknięć i pustek. Ich widoczność zależy od wielkości różnicy współczynników refrakcji materii kryształu i wypełnienia pustki, np. w postaci powietrza, solanki itp. Zmniejszenie tej różnicy oznacza ograniczenie lub zniesienie widoczności owych pęknięć czy pustek. Jeśli powietrze występujące w pustakach i pęknięciach kryształu zastąpi się substancją o współczynniku refrakcji możliwie podobnym do współczynnika refrakcji kryształu (dla szmaragdu: 1,57-1,58), to widoczność pęknięć ulega znacznej redukcji lub nawet całkowitemu zniesieniu.
Dawniej używano do tego naturalnych olejów, wosków i żywic, a proces można było z dobrym skutkiem ponawiać co pewien czas, bez widocznych szkód w kamieniu. Praktyki tego rodzaju były powszechnie stosowane, znane i akceptowane, a proces traktowany jako finalny etap obróbki kamienia. Sytuacja w tym względzie zmieniła się drastycznie w ostatniej dekadzie minionego wieku. Do poprawiania czystości surowych i szlifowanych szmaragdów zaczęto używać na dużą skalę syntetycznych żywic i polimerów (fig. 4). Ich wielką wadą było stosunkowo szybkie “starzenie się”, przejawiające się często nieodwracalną zmianą barwy dokonującą się w miarę upływu czasu bądź pod wpływem różnych, trudnych do uniknięcia czynników, takich jak choćby światła.
Próby renowacji poprawionego w ten sposób szmaragdu, na przykład przez usunięcie syntetycznego “wypełniacza”, okazywały się bezskuteczne i prowadziły przeważnie do poważnego uszkodzenia kamienia, a często także do całkowitego jego rozpadu. W niektórych przypadkach “wypełniacze” zaprawiane były dodatkowo zielonym barwnikiem celem wzmocnienia barwy traktowanego kamienia. Z czasem przerodziło się to w rosnącą nieufność nabywców szmaragdów i zaowocowało drastycznym zmniejszeniem popytu. W rezultacie pod koniec ostatniej dekady minionego wieku doszło do załamania się eksportu kolumbijskich szmaragdów.
Narzucenie ostrych ograniczeń przez zrzeszenia importerów oraz świadoma rezygnacja z niektórych praktyk tego rodzaju, uprawianych przez głównych dostawców szmaragdów, znacznie poprawiły sytuację w tym względzie. Praktyk tych nie wyeliminowano jednak całkowicie. Nadal w obrocie handlowym występują szmaragdy traktowane żywicą syntetyczną lub polimerem bez odpowiedniej, wymaganej w certyfikacie adnotacji o zastosowanym zabiegu traktowania. Niektóre z tych przypadków mogą być echem sytuacji panującej w tym względzie w poprzednim dziesięcioleciu. Inne są zapewne wynikiem aktualnie podejmowanych działań. I tu trzeba bardzo wyraźnie powiedzieć, że tylko użycie tradycyjnych metod i materiałów do poprawiania czystości szmaragdów zwalnia od konieczności umieszczenia w certyfikacie informacji o zastosowanej procedurze traktowania. W innych przypadkach informacja taka jest bezwzględnie wymagana.
Umiejętność rozróżnienia
Czy można się skutecznie bronić przed takimi praktykami? Oczywiście tak. W wielu wypadkach już zwykła obserwacja lupowa kamienia dostarcza informacji wskazujących na wypełnienie jego pęknięć i pustek obcą substancją. Jeszcze wygodniej jest prowadzić takie obserwacje przy pomocy mikroskopu gemmologicznego. Podobne wnioski można wyciągnąć także na podstawie uważnej obserwacji fluorescencji pobudzanej długofalowym ultrafioletem. Wiele substancji używanych do wypełniania drobnych pęknięć i pustek w szmaragdach fluoryzuje, aczkolwiek z różnym natężeniem, na przykład olejek cedrowy lub balsam kanadyjski fluoryzują żółtawo, podczas gdy polimery typu Opticon czy PermaSafe – bladoniebieskawo lub kredowożółto.
Te ostatnie, oglądane pod mikroskopem gemmologicznym, ujawniają często pomarańczowy lub niebieskawy efekt odbłysku. Podobny obraz fluorescencji, aczkolwiek znacznie bardziej precyzyjny, można uzyskać przy pomocy DiamondView (fig. 5). Zatem sam fakt poprawiania czystości szmaragdu może być ujawniony dość prostymi i stosunkowo łatwo dostępnymi narzędziami. Wystarczy do tego zwykła lupa gemmologiczna czy mikroskop gemmologiczny wsparte lampą UV. Trudniejszym problemem jest natomiast ujawnienie natury użytych do tego substancji, w szczególności zaś wykazanie, że do poprawienia czystości kamienia użyto żywicy syntetycznej czy polimeru. By udzielić jednoznacznej odpowiedzi na takie pytanie, trzeba odwołać się do pomocy spektrometru podczerwieni, najlepiej FTIR. Spektrometryczna analiza widma podczerwieni pozwala ujawnić nie tylko fakt traktowania szmaragdu, ale również określić dość dokładnie naturę użytej do tego celu substancji (fig. 6). Niestety, niezbędnymi do tego narzędziami i konieczną wiedzą dysponują tylko odpowiednio wyposażone laboratoria gemmologiczne. Na szczęście w Polsce istnieje już takie.
Fig. 5. Szmaragd kolumbijski traktowany polimerem pod DiamonView (Vis – po lewej, niebieskawa fluorescencja polimeru pobudzana UVC na tle czerwonej fluorescencji szmaragdu – po prawej)
Fig. 3. Typowe inkluzje w szmaragdzie: 1 – kolumbijskim (trójfazowe), 2 – afgańskim (dwufazowe), 3 – rosyjskim (flogopit), 4 – sandawana (igiełkowy amfibol)
Fig. 4. Szmaragdy z czystością poprawioną: 1 – polimerem (niebieskawy efekt odbłysku), 2 – żywicą (pęcherzyki gazu), 3 – olejem, 4 – syntetyczną żywicą (pęcherzyki gazu)
