Antecedentes
Los primeros estudios y conocimientos sobre los minerales y las piedras preciosas, pertenecían a lo que conocemos como ciencias ocultas. Antiguamente, estas ciencias se basaban esencialmente en la astrología y la alquimia.
En el siglo I d.C. Plinio el Viejo redactó la enciclopedia más antigua de la historia, que contenía todos los saberes de su tiempo abarcando la física, la astronomía, geografía, botánica, zoología y medicina. Este sabio romano, nacido en el año 23 de nuestra era y muerto mientras estudiaba la erupción del Vesubio en el año 79, dedicó un volumen de su Historia Natural a las piedras preciosas.
Desde la aparición de la escritura quedaron reflejadas en distintas obras muchas de las ideas de las distintas civilizaciones sobre el mundo mineral, sobre las propiedades de los minerales, sobre los metales que se obtenían de ellos, y especialmente sobre las propiedades, mágicas o medicinales, de las que eran consideradas en cada momento como piedras preciosas.
Muchos de estos conocimientos empezaron a conocerse públicamente gracias a personajes como Alfonso X, rey de Castilla —conocido como “El Sabio”—, que vivió en la segunda mitad del siglo XIII. Su principal mérito fue buscar y hallar los tratados escritos en árabe y otros idiomas, inasequibles para quienes únicamente conocían el castellano, y traducirlos. Cuando Alfonso era todavía infante, en 1243, mandó traducir del árabe un tratado sobre las propiedades de las piedras, Lapidario de Alfonso X, que se atribuye en el prólogo de la versión castellana a Abolays, sabio musulmán de origen caldeo, del que nada se conoce, aunque se ha intentado identificar con Abul Abbas, naturalista de al-Andalus, muerto en 1237.
Otra obra interesante, ya más tardía, es el Libro de propiedades rerum, la traducción hecha por Fray Vicente de Burgos de la obra homónima de Bartholomaeus Anglicus (Bartolomé Glanvilla), escrita originalmente alrededor de 1240, y muy popular a lo largo de toda la Edad Media; trata en su libro XVI íntegramente “de las piedras y los metales”.
Con la llegada del Renacimiento y la difusión de la imprenta, las obras escritas dejan de ser patrimonio exclusivo de monasterios y bibliotecas. Los Probierbüchlein, pequeños manuales anónimos con procedimientos para la fundición de minerales y metales y para el ensayo de metales preciosos, aparecen en Alemania ya a comienzos del siglo XVI.
Otro de estos ejemplos es el de Gaspar de Morales, boticario de Paracuellos del Jarama que vivió en la segunda mitad del siglo XVI y principios del XVII. Su obra titulada De las virtudes y propiedades maravillosas de las piedras preciosas consta de tres libros, el segundo y tercero son una recopilación de propiedades físicas y virtudes de los minerales más conocidos en su tiempo.
Sin embargo, todos estos datos se apoyaban en resultados de tipo empírico. Es casi seguro que muchas referencias encontradas en escritos antiguos se refieran a piedras parecidas, es decir, lo que hoy conocemos como imitaciones. Un ejemplo de ello es el primer escrito que menciona al diamante en el libro del Éxodo, al citar al pectoral del gran sacerdote Aaron. La tercera piedra de la segunda fila del pectoral, según figura en el escrito, era un diamante “Yiahalón” y estaba grabado y para ello hubo que esperar hasta el siglo XII.
se decía que para conocer las piedras preciosas debían echarse en la lumbre y si se quemaban y no se derretían eran naturales, pero si en el fuego se derretían y perdían la forma era señal cierta de ser artificiales
También se decía que para conocer las piedras preciosas debían echarse en la lumbre y si se quemaban y no se derretían eran naturales, pero si en el fuego se derretían y perdían la forma era señal cierta de ser artificiales. Este método, aunque desechado como técnica analítica por razones obvias, no dejaba de tener cierto sentido puesto que las únicas gemas artificiales que se conocían eran vidrios. Hay que tener en cuenta que los primeros vidrios artificiales se asocian con la cultura del antiguo Egipto. El cristal fue inventado en Venecia en la Edad Media.
Con el invento del microscopio se consiguieron ciertos avances en la época del Renacimiento. En el siglo XVIII se comienzan a asentar las bases de la química moderna.
Pero cuando la gemología se empezó a tratar como una rama especializada de la mineralogía fue en el siglo XIX, con el descubrimiento del alumbrado eléctrico, el análisis espectral, la clasificación periódica de los elementos, los rayos X y la radiactividad natural.
En el año 1891, Verneuil dio a conocer en la Academia de Ciencias de París un informe sellado sobre un nuevo y revolucionario proceso para la síntesis del rubí, proceso que reconoció públicamente en noviembre de 1902. En el informe, Verneuil citaba la construcción de un soplete invertido de oxígeno-hidrógeno —su famoso chalumeau— que básicamente se emplea aún hoy en día en la fabricación de muchos tipos de piedras sintéticas. Esto marcó el comienzo de la verdadera carrera para la obtención cada vez más perfecta de las piedras sintéticas.
Para qué sirve
La gemología es la ciencia que estudia las piedras preciosas. Su conocimiento proporciona información sobre aspectos técnicos y comerciales, permite conocer todas las gemas y minerales gemológicos que se utilizan en el comercio, capacita para identificarlas y distinguirlas de las obtenidas por síntesis, es decir, separar las de origen natural de las artificiales (imitaciones y sintéticas). Permite descubrir los diversos tratamientos que se realizan para mejorar su aspecto o color, la importancia de estas técnicas y su repercusión comercial.
El estudio de la gemología es indispensable para los joyeros y comerciantes de gemas
El estudio de la gemología es indispensable para los joyeros y comerciantes de gemas, ya que adquieren una serie de conocimientos que les capacitan para conocer la naturaleza de los materiales que manejan; también para el lapidario, que estudia determinadas propiedades que le sirven para realizar su trabajo con mayor seguridad y facilidad, y para el público en general que conocerá, en cada caso, la naturaleza de las gemas que pueda adquirir.
La gemología es una ciencia independiente pero a la vez relacionada con la mineralogía ya que se estudian diferentes propiedades, composición, estructura, inclusiones, tratamientos, síntesis y yacimientos minerales.
En la actualidad, el mundo de las gemas se ha complicado extraordinariamente; el comercio mundial en estos momentos sufre la competencia, muchas veces fraudulenta, de numerosas síntesis y tratamientos que en muchas ocasiones se emplean engañosamente en su comercialización.
La segunda mitad del siglo XX se ha caracterizado por una carrera vertiginosa de avances tecnológicos, relacionados con los procesos de síntesis, la manipulación de las estructuras cristalinas y sus defectos, mejoras en la transparencia de las piedras preciosas, y en la creación o modificación del color. Esto ha propiciado que cada vez sea más difícil encontrar en el mercado ejemplares que no hayan sufrido, al menos, algún tipo de tratamiento.
Las grandes dificultades que muchas veces se presentan para identificar algunos tipos de síntesis y tratamientos ha obligado en el siglo XXI a los laboratorios gemológicos tradicionales a asociarse a diversos centros de investigación para poder utilizar todo tipo de tecnología avanzada para analizar e identificar las manipulaciones que se realizan en los materiales.
Trabajo que realiza
Muchos son los problemas que existen en la actualidad para la correcta identificación de las gemas. La caracterización de gemas naturales o sintéticas es parte del trabajo diario que realiza el gemólogo.
La técnica ha evolucionado de tal manera que la tarea de los gemólogos se complica cada vez más. Con la aparición de los reactores nucleares, los aceleradores de partículas y las unidades de irradiación gamma, comenzó la carrera para obtener cambios y mejoras de color del diamante y otras piedras preciosas.
Las gemas que presentan un color no deseable pueden mejorar su apariencia gracias a un gran número de tratamientos. Los más conocidos son los tratamientos térmicos que pueden realizarse con o sin aditivos. Los más frecuentes son los realizados en amatistas, berilos, calcedonias, corindones, topacio, zircón, etc.
El segundo tipo de tratamiento es el que se realiza por irradiación, la mayoría de los tratamientos que se obtienen por este método son estables. Hoy en día, la irradiación se aplica sobre todo en diamantes (verde y verde azul) y topacios (azul), utilizando neutrones por ser la radiación más rentable en el proceso de creación de centros de color.
El tercer tipo de tratamiento es el de las impregnaciones, tinciones, modificaciones superficiales, vidriado, relleno de fisuras, etc.
Algunos tratamientos son tan habituales que no se consideran fraudulentos, por ejemplo, los térmicos en ciertos corindones, aguamarinas y zircones incoloros; las tinciones en las ágatas y calcedonias, etc. Pero el resto, sobre todo las irradiaciones, tratamientos térmicos por difusión etc., deben indicarse en la comercialización de las piedras preciosas.
Hasta el año 1972 se consideraba que ningún diamante podía haber sido irradiado con neutrones sin la intervención del ser humano, ya que no se admitía la presencia natural de neutrones libres en la naturaleza, al menos en cantidades suficientes para producir estos efectos. Pero ese año se dio a conocer un fenómeno realmente curioso en la compañía de minas Feanceville, en Gabón; se encontró un contenido demasiado bajo de uranio-235 en su producto. Rastreando el fenómeno se descubrió que ese mineral pro- venía precisamente de la cantera de Oklo. Este yacimiento de uranio abarca una superficie de aproximadamente 35.000 km2. El impacto de este descubrimiento fue tan gran- de que se tomó la decisión de interrumpir la explotación del mineral para permitir estudios científicos del fenómeno.
Ahora se sabe que en esta región de Gabón estuvieron funcionando, hace aproximadamente 2.000 Ma, reactores nucleares naturales (14 descubiertos hasta la fecha), emitiendo flujos neutrónicos similares a los de los reactores artificiales más potentes.
Es muy difícil diferenciar si un diamante o un topacio han sido irradiados por neutrones en un laboratorio o por causas naturales
Es muy difícil diferenciar si un diamante o un topacio han sido irradiados por neutrones en un laboratorio o por causas naturales. Pero hay una técnica, la espectrometría gamma de alta resolución, que en muchos de estos casos resuelve el dilema.
Otro de los grandes problemas es el tratamiento de alta presión (60 kilobares) y alta temperatura (2.000 ºC) para modificar el color de los diamantes. Desde 1999 comenzaron a circular por el mercado abundantes diamantes incoloros de máxima calidad (D) y diamantes de color fantasía.
Uno de los procesos de tratamiento considerado de los más graves es el conocido como “difusión térmica” utilizado en corindones. Mediante este procedimiento se consigue introducir distintos elementos (Fe, Ti, Cr) en la estructura cristalina de zafiros y rubíes, elementos que hasta ahora eran los típicos causantes del color natural. El poder de penetración de estos elementos es muy limitado quedando confinados en una zona superficial relativamente delgada. Estos tratamientos son fácilmente identificables utilizando técnicas convencionales.
El mayor problema son los corindones tratados con berilio. En diciembre de 2001 se tuvo la primera noticia de un nuevo método de difusión realizado en Tailandia. Posteriormente se demostró que esta nueva técnica consiste en la implantación de berilio en la estructura cristalina del corindón, utilizando temperaturas muy altas. De este modo se consigue que simples trazas (menos de 10 partes por millón) de un elemento tan ligero sean suficientes para que zafiros incoloros o casi incoloros adquieran colores amarillo o naranja intensos estables y además de modo integral, por lo que no sirven las técnicas convencionales que se han estado utilizando para detectar los procesos tradicionales de difusión.
Los primeros años del siglo XXI han sorprendido a los laboratorios gemológicos con una nueva síntesis de diamante, los diamantes sintéticos CVD. En la actualidad se está promocionando en todo el mundo el crecimiento de diamante sintético de calidad gema mediante un método que no requiere altas presiones. Este método, conocido desde hace varios años como CVD, implica reacciones químicas en fase gaseosa que depositan capas de diamante sintético sobre un sustrato de diamante. Desde 2004 el método se está perfeccionando cada vez más, hasta el punto de que actualmente se consiguen fácilmente diamantes gema de máxima calidad y de tamaños extraordinariamente grandes.
De momento estos problemas se están intentando resolver mediante técnicas espectroscópicas de luminiscencia (catodoluminiscencia, fotoluminiscencia, etc.) a temperatuas criogénicas.
Herramientas que utiliza
El perfeccionamiento de las técnicas de microscopía óptica con la aparición de la lupa binocular y mejores sistemas de iluminación permitió que los estudios de inclusiones proporcionaran datos muy importantes mediante imágenes a veces extraordinariamente bellas. Las inclusiones fluidas y las sólidas servían en muchos casos para diferenciar gemas naturales de las sintéticas e imitaciones, todo ello sin necesidad de realizar preparaciones destructivas de las gemas que, sin embargo, son indispensables para los estudios petrográficos.
Todo esto acompañado del empleo de la metodología convencional que se utiliza aún hoy en día para el análisis de los materiales gemológicos, es decir, medidas cuantifica- das de ciertas propiedades físicas como son el índice de refracción, la birrefringencia y el peso específico, junto con la posibilidad de observar fenómenos como el comportamiento ante la luz ultravioleta y los rayos X y los espectros de absorción de la luz visible.
La primera mitad del siglo XX nos proporcionó nuevos descubrimientos: la teoría cuántica, la estructura planetaria del átomo, el núcleo atómico, el electrón, la mecánica cuántica, la óptica electrónica y el microscopio electrónico. La utilización de este último instrumento junto con la espectroscopía de rayos X demostró ser una herramienta muy útil para la solución de muchos problemas gemológicos.
Desde la antigüedad el hombre ha buscado la forma de poder aumentar su poder de resolución y de hacer visible lo invisible. La observación de objetos pequeños siempre ha estado entre los mayores desafíos que el hombre ha querido alcanzar y, sin lugar a dudas, el microscopio electrónico de barrido ha figurado entre las principales herramientas que le ha permitido salir victorioso de este reto. Pero el desarrollo de este formidable instrumento no fue un camino fácil.
El primer trabajo reconocido que describía la construcción de un aparato de microscopía electrónica de barrido se debe a Manfred von Ardenne, quien en el año 1938, construyó el primer microscopio electrónico de barrido (SEM, por sus siglas en inglés) y comercialmente distribuido hasta 1965 por la compañía británica, Cambridge Instruments. El desarrollo de la microscopía electrónica permitió, entre otras cosas, alcanzar el nivel de resolución espacial que muchos investigadores de diversas disciplinas demandaban y fundar una rama de investigación que, a pesar de ser relativamente joven, ha avanzado de una manera vertiginosa en la ciencia contemporánea. Esta técnica se ha convertido en una fuente inagotable de información y desarrollo, no sólo por la resolución alcanzada, sino también por las capacidades de análisis de las técnicas asociadas a un microscopio. Este des- cubrimiento es uno de los más relevantes en el campo de aplicación de la gemología. Hace varios años se consideraba al ópalo como sílice amorfa con un contenido de agua del 2 al 20 por ciento. Por modernas técnicas de rayos X y microscopia electrónica, se ha comprobado que está formado por diminutas lepisferas compuestas por capas sucesivas de cristobalita y tridimita, de igual tamaño, dispuestas en forma de estructuras empaquetadas. El juego de colores que a veces presenta el ópalo noble, se consideraba que se debía a la presencia de elementos cromóforos. Paradójicamente aún se puede leer esto en alguna de las famosas enciclopedias de nuestro tiempo que se consideran actualizadas.
Las imágenes electrónicas demostraron que se trata de un fenómeno de difracción de la luz visible, que se produce al actuar los paquetes de lepisferas como rejillas de difracción y que, según su orientación, el ángulo de incidencia de la luz y el tamaño de las esferas hacen que aparezcan placas que cambian de color: violeta a rojo, violeta a verde o azul.
La ausencia de juego de colores, como sucede en el ópalo común, se debe a una precipitación simultánea de esferas de distinto tamaño.
La idea del microanalizador electrónico, en el que un haz electrónico focalizado permite excitar una superficie tan pequeña como una micra cuadrada, fue patentada en los años cuarenta del siglo XX. A partir de aquí, la aplicación del microscopio electrónico de barrido más el sistema de energía dispersiva de rayos X, es decir, un sistema de imagen complementado con un análisis químico puntual absolutamente no destructivo, ha sido una arma insustituible para diferenciar gemas naturales de materiales sintéticos y gemas tratadas de las no tratadas, mediante el estudio de las inclusiones someras y de los rellenos provocados frecuentemente en las fisuras de los rubíes y los diamantes para mejorar su transparencia.
Pero hay que tener en cuenta que la alta tecnología favorece también los grandes avances en lo relativo a procesos de manipulación del color y a la transparencia de las gemas así como a la obtención de nuevas síntesis. Desgraciadamente estos avances van siempre por delante de los de identificación y, cuando se descubren, ya han sido, normalmente, introducidos en el mercado. Comienza aquí lo que los gemólogos llamamos la carrera de identificación de las nuevas técnicas que se han empleado en el nuevo tratamiento de mejora o cambio de color o en la nueva síntesis. Los inocentes tratamientos de siglos anteriores basa- dos en el recubrimiento, el lacado y la tinción, de muy sencilla identificación, ya son historia.
Tenemos que tener en cuenta que no es incorrecto que los laboratorios investiguen y descubran nuevas síntesis o tratamientos siempre y cuando se realice un estudio exhaustivo que determine la forma idónea de identificación antes de que estos productos entren en el mercado.
Técnicas actuales
Para el tratamiento con berilio con el que se consigue una difusión total del color en el interior de la piedra, resultan totalmente inútiles cualesquiera de las técnicas convencionales. A esto hay que sumar que el berilio es un elemento muy ligero, además de presentarse en muy pequeñas cantidades en gemas donde no se pueden emplear técnicas destructivas. Actualmente hay tres técnicas que resuelven el problema: el SIMS, el LA-ICP- MASAS y el LIBS. Las dos primeras se basan en la espectrometría de masas y la tercera en la espectrometría de emisión en el visible, mucho más económica. Las tres utilizan como fuente de excitación un láser de alta potencia, que produce un daño en la superficie de la gema de tamaño microscópico que hay que asumir.
La mayoría de los gemólogos saben que la General Electric Co. logró sintetizar diamantes en 1955. Lo que probablemente muchos gemólogos no conozcan es que se pueden obtener monocristales de diamante sintético utilizando el método de deposición de vapor quí- mico. En este caso, las imágenes de luminiscencia de superficie utilizando el DiamondView proporcionan informes muy útiles para identificar todos los tipos de materiales sintéticos CVD, la topografía de rayos X también puede proporcionar evidencias de gran ayuda.
El problema surge en los diamantes sintéticos HPHT (altas presiones y altas temperaturas) de pequeño tamaño, lo que se conoce como mele, diamantes de peso entre 0,08 y 0,13 ct. En estos casos es necesario emplear técnicas de microscopía infrarroja en combinación con imágenes de catodoluminiscencia. Estas técnicas permiten separar diamantes naturales de sintéticos basadas en las características observadas en los espectros de absorción en el infrarrojo medio y las estructuras de crecimiento.
Análisis de fotoluminiscencia, topografía de rayos X o catodoluminiscencia se realizan para ayudar en la determinación de tratamientos HPHT (alta presión y alta temperatura) en diamantes para mejorar el color.
Con qué profesionales se relaciona
Los recientes avances anteriormente mencionados hacen que los gemólogos en la actualidad se relacionen con un gran número de profesionales: geólogos, físicos, químicos, lapidarios, historiadores del arte, cuerpos de seguridad del Estado, etc.
El grupo de Beers tiene en plantilla una gran cantidad de geólogos. Los recursos técnicos y su experiencia geológica se dirigen hacia el descubrimiento de importantes depósitos y a la investigación de otros ya conocidos en África, Canadá, Australia, Asia etc. Esta empresa, que en los años treinta creó el famoso eslogan “Un diamante es para siempre” y que popularizó el James Bond interpretado por Sir Sean Connery en 1971, fletó en 2006, junto con el Gobierno de Botswana, un zepelín para rastrear la zona desértica del Kalahari. El dirigible llevaba tecnología de última generación, suministra- da por la empresa Bell Geospace para detectar, desde el aire, materiales portadores de diamantes. En función del tipo de búsqueda varían los parámetros para efectuar la exploración. En el caso de los diamantes, la altura óptima es de unos 80 metros. El zepelín, de 78 metros de largo, es la solución perfecta para una tecnología que requiere el mínimo de vibraciones.
Actualmente, en Canadá se emplean aviones o helicópteros que sobrevuelan el polo Norte con geofísicos involucrados en el uso de técnicas magnéticas, gravimétricas y electromagnéticas.
El desarrollo de nuevas técnicas de análisis no destructivas ha supuesto un progreso, no sólo para la identificación de los materiales y sus tratamientos, sino también para la investigación de otras características de las gemas, antes imposibles de verificar. Con ello se han abierto campos de estudio en relación con las gemas incluidas en piezas con un interés histórico o artístico, de índole no comercial pero de gran relevancia en relación con el patrimonio cultural.
En España se han podido realizar, entre otros, el estudio de los materiales gemológicos del Tesoro de Guarrazar, las mesas de piedras duras del museo del Prado, y numerosas piezas de joyería presentes en museos, como el Arqueológico Nacional, Lázaro Galdiano, Artes Decorativas y Museo del Prado.
Los gemólogos intervienen también en conservación del patrimonio o en procesos legales. En estos últimos trabaja con las fuerzas de seguridad del Estado para la identificación de piezas robadas. Si previo a su robo las piezas han sido certificadas en un laboratorio gemológico serio, esto ayudará a identificarlas en caso de aparición posterior. Hay que tener en cuenta que un certificado de análisis es el carné de identidad de una gema.
La lapidación, nombre que se emplea para el tallado y pulido de las piedras preciosas, es una operación que se realiza para resaltar al máximo las propiedades de color, brillo, lustre, transparencia, dispersión, resplandores, etc.
Se necesita un estudio previo, sobre todo en el caso del diamante, de propiedades como la exfoliación y estudios ópticos, para obtener el máximo de rendimiento. Una mala exfoliación puede destrozar un cristal muy valioso. En muchos casos se utilizan técnicas mecanizadas y láser, pero los grandes diamantes se siguen estudiando y tallándose de manera artesanal.
su principal objetivo es relacionarse con el comercio de piedras preciosas
Por supuesto, su principal objetivo es relacionarse con el comercio de piedras preciosas, ya que gracias a los laboratorios gemológicos de prestigio se resuelven la mayoría de los problemas que afectan actualmente a la manipulación y repercusión comercial.
La gemología es una ciencia activa que se expande en todas las direcciones. Las ciencias tradicionales —mineralogía, geología y gemología se han extendido dando paso a la química, física, matemáticas, etc.—, para poder resolver muchos de los problemas actuales con que se encuentran los gemólogos del siglo XXI.
Quiénes son sus principales clientes
El comercio de joyería es, sin duda, el destino más importante al que van encaminados los estudios de gemología. En la actualidad nadie pone en duda que quienes se quieran dedicar al comercio de la joyería tienen que estudiar gemología. Pero no debe confundirse gemología con joyería; en ocasiones se estudia aquélla creyendo que al terminar se es joyero. Pero después de todo lo explicado anteriormente, se tendrá claro que la gemología sólo estudia la parte técnica relacionada con las gemas, ayudando a su conocimiento e identificación, y proporciona —y esto es muy importante— una amplia cultura sobre todo lo relacionado con el mundo y el comercio de las gemas.
La fabricación, cada vez más abundante y diversificada, de materiales, con características de identificación difíciles de resolver, colocan al profesional ante situaciones de responsabilidad comercial y legal totalmente nuevas. En casos de ventas fraudulentas es imprescindible la actuación de un perito gemólogo, que intervenga ante el juez, quien por regla general tendrá claro y declarará culpable al profesional de la joyería.
Los laboratorios gemológicos de reconocido prestigio son imprescindibles —en relación directa con la importancia económica de la transacción— y ayudan a desarrollar una correcta actividad profesional. El profesional de la joyería de este modo está obligado a garantizar lo que vende.
Autora: Cristina Sapalski. Gemóloga, vicepresidenta del Ilustre Colegio Oficial de Geólogos
Este trabajo pertenece al libro LA PROFESIÓN DE GEÓLOGO (pdf descarga libre)editado por el Ilustre Colegio Oficial de Geólogos en 2009.
