MINERÁL.CZ

Díky politickým změnám ve světě dostávají se na naše území spolu s dalším zbožím i šperky a šperkové kameny se kterými jsme se dříve běžně nesetkávali. Letos v létě jsem proseděl řadu hodin nad šperky se zelenými kameny, které jsem určil jako smaragdy. Problém byl v tom, že jsem byl požádán, abych zjistil zda jde o kameny přírodní nebo syntetické.

Než jsem problém vyřešil, musel jsem prostudovat odbornou literaturu. Domnívám se, že nebude na škodu seznámit kolegy s tím co jsem o syntetickém smaragdu zjistil, i jak jsem nakonec postupoval při jeho určování.

Na historii upozorňuje W.F.Eppler (1958). Podle něho jsou prvé, nepříliš jasné zprávy o výrobě umělého smaragdu již z poloviny 19. století, tedy z doby, kdy byl nejoblíbenějším šperkovým kamenem vůbec. Francouz Ebelman tehdy získal po roztavení obecného berylu s kyselinou boritou (H3BO3) a nepatrnou přísadou kysličníku chromitého (Cr203), sytě zelené jehlice. Mohlo jít o první "syntézu" smaragdu. Vzorky se bohužel nedochovaly. Stejná je situace v případě třímilimetrových zelených sloupečků, které získal další Francouz Hautefeuille těsně před rokem 1900 z taveniny úlomků berylu s kyselým molybdenenem lithným (LiHMoO4) a opět nepatrným množstvím Cr203. Šlo li skutečně smaragd, uspokojivě prokázáno není.

Teprve v roce 1950 byl prokazatelný smaragd syntetizován z taveniny, a o dalších patnáct let později v roce 1965 pak hydrotermálním procesem, který je jednou z nejzajímavějších metod syntetizace minerálů. Teprve po jeho zvládnutí je možno syntetizovat minerály, podobající se svým přírodním analogům. Shodná je nejen struktura, ale často i uzavřeniny a další vnitřní vady.

První skutečná syntéza smaragdu se zdařila teprve koncem 20. let v provozu drahých kamenů dnešního Elektrochemického kombinátu v Bitterfeldu (Německo). Tehdy byly také poprvé vyrobeny velké monokrystaly schopné broušení. Výroba probíhala formou poloprovozu a byla zastavena za války v roce 1942. Přibližně v téže době byla metoda prozrazena, ačkoliv z konkurenčních důvodů byla snaha udržet ji v tajnosti. Umělé smaragdy se podle vyzrazené technologie začaly vyrábět i jinde. Oficiálně publikována byla tato metoda autorem syntézy, prof. H.Espigem, teprve v roce 1960, kdy tímto zveřejněním si autor zajišťoval svoji prioritu. Syntéza spočívá v tom, že kysličník berylnatý (BeO) a kysličník hlinitý (Al2O3) se smísí ve stechiometrickém poměru, tj. v poměru odpovídajícím chemickému složení berylu, a taví se za použití kyselého molybdenanu lithného, kterého používal ke své syntéze již Hautefeuille. Jako barvící přísady se používá chromanu lithného (Li2CrO4).

Do dnešní doby se nezachovalo mnoho vzorků z původní Espigovy syntézy, a jeho smaragdy jsou proto mezi sběrateli drahých kamenů na celém světě vysoce ceněny. U nás najdeme jejich pěkné ukázky ve sbírkách mineralog!cko-petrografického oddělení Národního muzea v Praze, kam je věnoval sám autor syntézy. Jde o surovinu i broušené ukázky. Vynikající je zejména bohatá skupina sloupcovitých krystalů. Podobná je i ve sbírkách Vysoké školy chemicko technologické v Praze.

Při rozlišování syntetických smaragdů od přírodních je nutno vycházet z toho, že syntetické smaragdy vytvářejí plochami dokonale omezené krystaly, a jednotlivé přírůstkové linie i zonálnost krystalů je shodná s kameny přírodními. Přírůstkové linie probíhající v krystalových rovinách, se protínají v úhlech odpovídajících šesterečné souměrnosti. Určité rozdíly jsou však v barvě, některých charakteristických vrostlicích, indexech lomu, odlišné luminiscenci, a v absorpčních spektrech.

Syntetické smaragdy jsou vždy sytě zbarvené a mají proto výraznější pleochroismus než většina kamenů přírodních. Zjistitelný je až pod mikroskopem mezi rovnoběžnými nikoly. U přírodních smaragdů se projevuje jen změnou intenzity barvy ve dvou směrech k sobě kolmých (vzhledem k šesterečné souměrnosti pouze ve směru rovnoběžném s hlavní osou), méně často pak žlutavým odstínem v jednom krystalooptickém směru. E. Gubelin (1964) upozorňuje na poněkud jiný odstín barvy syntetických smaragdů, mají totiž v jednom směru odstín výrazně modravý.

Významným identifikačním znakem jsou uzavřeniny. Studoval je podrobně W.F.Eppler (1958). Upozornil na ně již E. Gubelin (1948, 1950, 1953, 1957, 1961) nebo nověji H.J.Schubnel (1972). Přírodní i syntetické smaragdy patří obsahují uzavřeniny často a jejich složení je různorodé. Platí to pro přírodní i syntetický materiál. Je pochopitelné, že přírodní kameny obsahují obecně mnohem větší množství nerostných inkluzí než kameny syntetické. Jde především o uzavřeniny aktinolitu, tremolitu, biotitu, pyritu, pyrhotinu, příp. pentlanditu, molybdenitu, kalcitu, chromitu a dalších. Různé uzavřeniny krystalů těchto nerostů, které se v syntetických smaragdech nevyskytují, mohou být kritériem při určování nalezišt přírodních kamenů. Pro uralské smaragdy je např. charakteristická přítomnost aktinolitu příp. biotitu, pro kolumbijské parisitu a kalcitu apod. Zjistíme-li uzavřeniny těchto nerostů ve smaragdu, nemůže jít o kámen syntetický.

Pro syntetický smaragd je zajímavá přítomnost krystalů fenakitu (Be2Si04) Espig (1960). Ty se sice mohou vyskytnout akcesoricky i v některých přírodních smaragdech. V syntetických jsou zastoupeny vždy. Bývají sloupcovité i pyramidální a často i relativně veliké. Ve starých a nedokonalých syntézách dorůstaly až 0,4 mm. Při výrobě umělých smaragdů je proto vždy snaha omezit jejich přítomnost na minimum. Pouze pro syntetické smaragdy jsou sice charakteristické uzavřeniny tzv. beryliumpetalitu, v přírodě neznámého křemičitanu (BeAl2/Si205/4), vyskytují se ale pouze výjimečné. Jako typický pro syntetiku byl uváděn i distenu, (Al2SiO5). Jeho přítomnost byla zjištěna i v přírodních smaragdech. Přítomnost krystalitů těchto dvou sloučenin nelze pokládat za bezpečné kritérium při rozlišování pravosti smaragdů. V umělých smaragdech bývají poměrně hojné též drobné krystaly smaragdu jiné orientace než vlastní krystal. Jsou dobře patrné v polarizačním mikroskopu mezi zkříženými nikoly. V některých přírodních kamenech se mohou také nalézt, vždy ale jen v podřadném množství.

Přírodní i syntetické smaragdy obsahují často plynové bublinky. Jejich přítomnost nemůže být rozlišovacím znakem. Bublinky přírodních kamenů jsou většinou rovnoměrně rozloženy v celém krystalu, zatím co u syntetických kamenů bývají ve formě souvislých ploch, tzv. praporů, nebo mraků. Indexy lomu syntetických smaragdů bývají zpravidla nižší než kamenů přírodních. K.Schlossmacher (1963). Z publikovaných tabulek jsou sice rozdíly zřejmé, ale nejsou příliš výrazné. Při tom bylo zjištěno, že přírodní smaragdy z některých nalezišť mají, vzhledem k různým chemickým příměsím, rozdílné indexy lomu, a tak ani měření indexu lomu nemusí být vždy zcela jednoznačným kriteriem.

Výraznější jsou rozdíly v luminiscenci přírodních a syntetických smaragdů v ultrafialovém světle. Přírodní smaragdy nezáří, nebo jeví jen zcela nevýraznou luminiscenci, zatím co syntetické září zpravidla intenzivněji. Současně mají syntetické kameny zřetelné rozdíly v barvě i intenzitě luminiscence při použití světla o různých vlnových délkách. Nejintenzivnější je luminiscence syntetických smaragdů při vlnové délce ?=3650 ?. Podle různých metod výroby září kameny při této vlnové délce buď sytě červeně nebo olivově zeleně. Je však nutno brát v úvahu, že při nižších vlnových délkách (až do ?=2537 ?) intenzita záření klesá, výrazně červená barva se mění na modro červenou.

Všechny přírodní i syntetické smaragdy vděčí za své zbarvení přítomnosti chrómu. Proto nelze předpokládat výraznější rozdíly mezi jejich spektry. K určitým rozdílům může dojít pouze následkem použití různých chromitých sloučenin při různých syntézách (Gubelin - 1961). Podobné diference však mohou vznikat i u přírodních kamenů.

Zjištění jde-li o přírodní nebo syntetický smaragd, přichází v úvahu především u šperků se sytě zbarvenými kameny prvotřídní kvality. Není to jednoduché. Při syntézách smaragdů hydrotermální metodou se totiž pochody vzniku i růst krystalů podobají těm přírodním. To je důvodem proč neexistují u syntetických kamenů výrazné identifikační znaky, které by teoreticky nemohly mít kameny přírodní. Pokud např. předchozím zkoumáním a smaragdovou lupou zjistíme, že jde skutečně o smaragd, je třeba při určování pravosti sledovat luminiscenci, pleochroismus, a ověřit přítomnost smaragdových či fenakitových uzavřenin. Dále porovnat to co zjistíme se vzorky přírodních smaragdů z Uralu i Kolumbie. Vysoký pleochroismus společně s přítomností uzavřených smaragdových, a fenakitových krystalků indikuje syntetiku. Pokud si nejsme jisti musíme přistoupit ke studiu dalších uzavřenin. Zcela bezpečným kritériem je pouze zjištění krystalických uzavřenin, možných pouze u přírodních kamenů, jde o přítomnost aktinolitu, tremolitu, biotitu, pyritu, pyrhotinu, příp. pentlanditu, molybdenitu, kalcitu, a chromitu. Bezpečné určení je ovšem závislé na dokonalosti optického vybarvení. U syntetických kamenů se kterými jsem se v letošním roce setkal byly, kromě výrazné luminiscence, pleochroismus, přítomnost fenakitu, a nepřítomnost jakékoli jiné minerální fáze natolik výrazné, že tím byl syntetický původ kamenů dostatečně prokázán.