¿Cómo se forman las inclusiones de gemas?
1. Clasificación de las inclusiones según el tiempo de formación
Las inclusiones en gemas naturales se pueden dividir en tres categorías: primarias, singenéticas y epigenéticas según su relación con el tiempo de formación del huésped. piedra preciosa.
1. Inclusiones primarias
Las inclusiones primarias se refieren a partículas minerales que se forman antes del cristal anfitrión y luego son envueltas por el cristal anfitrión. Las inclusiones primarias son siempre sólidas. Puede formarse durante la condensación del magma y el metamorfismo de las rocas. Durante la condensación del magma, los minerales precipitan en una determinada secuencia de cristalización, y los minerales precipitados antes pueden convertirse en inclusiones de minerales precipitados más tarde, como las inclusiones de circón y apatita que se observan en algunos cristales de gemas derivados de magma. Estas inclusiones a menudo tienen una buena morfología cristalina, pero también pueden ser disueltas o metasomatizadas por minerales formados posteriormente, por lo que la morfología cristalina se destruye. Durante el proceso de metamorfismo de la roca, los minerales primarios son reemplazados por minerales nuevos, y los minerales primarios incompletos permanecen en los nuevos minerales y se convierten en inclusiones, como minerales anfíboles e inclusiones de mica en algunas piedras preciosas metamórficas. Estas inclusiones a menudo tienen formas cristalinas irregulares erosionadas.
2. Inclusiones singenéticas
Las inclusiones singenéticas se forman y envuelven al mismo tiempo que el cristal huésped. Pueden ser sólidas, sólidas, líquidas y gaseosas en diversas formas combinatorias. relaciones.
(1) Inclusión sólida: mineral asociado que crece al mismo tiempo que el cristal huésped y que pertenece a las mismas condiciones geoquímicas. Como apatita, biotita, calcita, diópsido de cromo, olivino, pirita, rutilo, circón, etc. en piedras preciosas.
La exsolución (desolvatación) es una causa importante de inclusiones singenéticas. Algunos cristales minerales huéspedes pueden contener cantidades considerables de impurezas disueltas. Durante el proceso de enfriamiento y solidificación del cristal, a medida que disminuye la temperatura, disminuye la capacidad de la estructura cristalina para acomodar impurezas. Si la velocidad de enfriamiento es lenta, las impurezas precipitarán en inclusiones, en su mayoría pequeñas escamas o cristales en forma de agujas, y su orientación es paralela a la dirección estructural del cristal huésped. Por ejemplo, el rutilo disuelto del corindón cristaliza en tres grupos de finos cristales en forma de aguja que se cruzan a 120°. Los compuestos de titanio como el rutilo, la esfena y la ilmenita son los minerales exsolventes más comunes en las piedras preciosas. Esto se debe a que el titanio tiene una gran abundancia y el cristal anfitrión lo acomoda fácilmente y lo disuelve de la red cristalina. Grandes cantidades de agujas exsolvedas pueden producir efectos de ojo de gato y de luz de estrella en piedras preciosas como el corindón, el granate y la espinela. Si la velocidad de cambio de temperatura no es la adecuada para una orientación correcta, estas agujas producirán un efecto mercerizante. Las inclusiones singenéticas causadas por exsolución incluyen berilo, cordierita, hematita en piedra solar, albita en piedra lunar, etc.
La tasa de crecimiento de los minerales fibrosos puede ser tan rápida o incluso más rápida que la tasa de crecimiento del cristal huésped, formando así largas inclusiones filamentosas, como el amianto en el granate andradita y el amianto en cristales de aguja. -como inclusiones.
El proceso de crecimiento del cristal huésped puede verse interrumpido temporalmente por diversos motivos. Aquí es cuando ciertos minerales pueden acumularse y crecer en la superficie del cristal. Cuando el cristal vuelva a crecer, cubrirá estos minerales que crecen en la superficie, convirtiéndolos en inclusiones. Estas inclusiones suelen mostrar una orientación paralela al plano cristalino, y algunas pueden mostrar zonación, formando los llamados "cristales fantasmas" (fantasmas). Si este proceso se repite varias veces, pueden aparecer múltiples capas de fantasmas.
(2) Inclusiones líquidas e inclusiones bifásicas y trifásicas: En términos generales se pueden denominar inclusiones fluidas. Existen varias combinaciones, pero la mayoría son inclusiones gas-líquido. El cristal huésped puede agrietarse durante el proceso de crecimiento y se puede verter en él una solución de cristalización, y luego las grietas pueden sanar, sellando la solución dentro del cristal. También puede haber interrupciones temporales o tasas de crecimiento desiguales durante el proceso de crecimiento del cristal huésped. En este momento, la superficie del cristal tendrá algunas picaduras y cuando el cristal reanude su crecimiento, la solución acumulada en las picaduras cubrirá el cristal. hoyos y se convierten en inclusiones líquidas. Las inclusiones fluidas en ambos casos son inicialmente una fase líquida uniforme, pero a medida que condiciones como el cambio de temperatura, los gases, sólidos u otros líquidos se separarán y se convertirán en inclusiones de dos o tres fases.
La forma de los agujeros y grietas puede cambiar durante el proceso de curación. La disolución se produce en algunos lugares y el crecimiento se produce en otros lugares, lo que estrecha el canal y provoca un fenómeno de "cuello atascado" o "cuello atascado". A veces, una inclusión trifásica se puede separar en dos, una que contiene cristales en el líquido y la otra. uno tiene burbujas en el líquido. A veces, una inclusión gas-líquido se divide en dos o tres inclusiones con diferentes proporciones gas-líquido.
A veces, los agujeros creados por defectos como dislocaciones de la red se llenan con soluciones de alta temperatura y luego continúan creciendo en la dirección original de la red cristalina, formando una cavidad corporal similar a la forma del cristal anfitrión.
Estos poros llenos de gas y líquido que son similares a la forma cristalina del mineral huésped se denominan inclusiones cristalinas negativas o cristales vacíos. Algunas personas también piensan que los cristales vacíos deberían referirse específicamente a formas de cristales negativos sin relleno de gas ni líquido (pérdida de gas y líquido).
3. Inclusiones epigenéticas
Inclusiones que se desarrollan después de que el cristal huésped deja de crecer.
La cristalización del crack es la causa de las inclusiones epigenéticas. Es posible que materia extraña se haya filtrado en las grietas y se haya asentado en ellas después de que los cristales dejaron de crecer. Los más comunes son los óxidos de hierro y manganeso, que siempre forman inclusiones dendríticas de color negro o marrón.
2. Las inclusiones se clasifican según el estado de fase.
Los materiales de inclusión pueden ser sólidos, líquidos y gaseosos. La parte uniforme del sistema de inclusión es una fase separada, por lo que si un agujero contiene dos líquidos separados (líquidos inmiscibles), debe considerarse como una inclusión de dos fases. Si un agujero contiene un líquido y dos cristales de diferentes minerales, debe considerarse. considerado trifásico.
1. Inclusiones monofásicas
Pueden ser inclusiones sólidas, inclusiones líquidas o inclusiones gaseosas.
(1) Inclusiones sólidas: principalmente inclusiones de cristales minerales, pero también inclusiones vítreas fundidas, así como restos de plantas e inclusiones de insectos en ámbar. Las inclusiones de cristales minerales incluyen una variedad de minerales no metálicos y minerales metálicos. Las inclusiones minerales más comunes en las piedras preciosas son rutilo, circón, apatita, diversos anfíboles, feldespato, mica, calcita, turmalina, granate, pirita, hematita, goethita y mineral de hierro de cromo, etc. (ver Figura 6-3-1). Algunos de ellos tienen formas cristalinas completas o relativamente completas, como octaedro y cubo, y otros tienen forma de escamas, fibras, agujas, puntas de agujas, formas granulares e irregulares. Se puede distribuir individualmente o en grupos densos. Un gran número de inclusiones casi incoloras de pequeños cristales se unen para crear una apariencia nebulosa llamada nube. Un gran número de inclusiones de cristales redondeados a veces pueden producir una apariencia almibarada.
Algunas partículas minerales en el jade policristalino son pequeñas pero distintivas, como la magnetita en la nefrita, la pirita en el lapislázuli y las escamas de mica verde en el cuarzo de placer, aunque no pueden considerarse una inclusión desde una perspectiva mineralógica. , a menudo se describe como una inclusión en gemología.
(2) Inclusiones líquidas: contienen principalmente diversas sales disueltas y en ocasiones agua carbonatada. Se encuentra comúnmente en cristales de carbonato de agua fría en cuevas.
Figura 6-3-1 Inclusiones de cristales minerales
(3) Inclusiones de gas: Los principales componentes son vapor de agua o dióxido de carbono y ocasionalmente metano. Las burbujas del vidrio natural contienen hidrógeno y nitrógeno además de dióxido de carbono. Las formas de las inclusiones de gas son redondas, elípticas e irregulares. Se puede distribuir individualmente o en grupos densos.
2. Inclusiones bifásicas
La gran mayoría son inclusiones bifásicas gas-líquido, existiendo también una pequeña cantidad de inclusiones bifásicas gas-sólido.
Las inclusiones bifásicas gas-líquido, es decir, inclusiones líquidas, contienen burbujas (ver Figura 6-3-2). La razón principal es que cuando la inclusión líquida se enfría, el volumen de la solución acuosa se vuelve más pequeño que el volumen del agujero, y el vapor de agua ocupa el espacio vacío, formando una burbuja redonda, y la inclusión líquida se convierte en una inclusión gas-líquido de dos. inclusión de fase. Pero es más bien una colección de pequeñas gotas que llenan las grietas y agujeros de las piedras preciosas. Se llaman penachos porque parecen alas delgadas de insectos. Estos penachos son particularmente comunes en piedras preciosas que se desarrollan en ambientes ricos en agua, como el berilo. Si la grieta primaria se formó a lo largo de la dirección de la hendidura o dehiscencia, el penacho cicatrizado puede ser plano; de lo contrario, tenderá a ser curvo, con forma de huella dactilar, velo, encaje o reticular. Una ampliación e inspección cuidadosas de los penachos antes mencionados revelarán que a menudo se producen pequeñas burbujas y gotas en ellos, por lo que estos penachos son en realidad inclusiones de dos fases gas-líquido (ver Figura 6-3-3).
Las inclusiones bifásicas gas-sólido son en su mayoría inclusiones de fase gaseosa fundida. La masa fundida capturada durante la cristalización de minerales como el olivino y el piroxeno formado a altas temperaturas se condensa en un estado vítreo cuando la temperatura baja y el espacio restante está ocupado por burbujas, formando una inclusión de dos fases. Existen inclusiones similares en piedras preciosas sintetizadas mediante el método de flujo y otros métodos.
Figura 6-3-2 Inclusiones bifásicas gas-líquido
Figura 6-3-3 Plumas
3. Cuerpo de inclusiones
Después de capturar el fluido uniforme, este cambia a medida que disminuye la temperatura, y el gas, el sólido y el líquido se separan, convirtiéndose en una inclusión trifásica gas-sólido-líquido (ver Figura 6-3- 4). Generalmente sólo hay un cristal en un agujero, pero puede haber más. La solubilidad de las sales en soluciones acuosas depende de la temperatura. Debido a los cambios de temperatura, las sales disueltas en el líquido pueden cristalizar.
Los principales cristales son fluoruro, cloruro, carbonato o sulfato de sodio, potasio, calcio y magnesio, siendo los más comunes la sal gema, la sal potásica y el yeso. Las inclusiones compuestas de gas, líquido y uno o más cristales del mismo tipo, o las inclusiones compuestas de gas y dos líquidos inmiscibles se denominan inclusiones trifásicas. Las inclusiones compuestas de gas, líquido y más de un cristal son inclusiones multifásicas.
Figura 6-3-4 Inclusión trifásica gas-sólido-líquido
3. Otras características internas
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Durante el proceso de crecimiento de los cristales, el entorno de crecimiento, como la presión, la temperatura y la composición química de los minerales, incluidas las impurezas y las concentraciones de iones cromogénicos, cambian. Puede resultar en bandas de crecimiento y rayas de diferentes anchos. Se reflejan principalmente a través de cambios en la profundidad del color, convirtiéndose en bandas de color (ver Figura 6-3-5) o franjas de color. Debido a que la distribución de estas bandas y franjas de crecimiento está relacionada con la estructura cristalina, la mayoría de ellas son rectas y angulares, como se ve en el corindón, la amatista y la esmeralda. Sin embargo, la distribución del color también es irregular, grumosa y floculante, y no tiene una conexión obvia con la estructura cristalina. La amatista y el citrino también tienen "rayas de tigre" o "rayas de cebra" que se muestran por diferencias en la profundidad del color y la luz y la oscuridad, que son el resultado de gemelos o curación parcial a lo largo de la dirección romboédrica.
Figura 6-3-5 Bandas de color en zafiro
Los materiales de jade policristalino y criptocristalino tienen una composición mineral, color y tamaño de partículas regulares e irregulares en las estructuras de capas, así como en las bandas de color. , grupos de colores y manchas. Los remolinos son visibles en el vidrio natural.
2. Cristales gemelos
Los policristales se pueden ver en el corindón, el crisoberilo y algunas piedras preciosas menos comunes. Anteriormente, los gemelos se consideraban una prueba de origen natural, pero ahora también se han observado gemelos en piedras preciosas sintéticas cultivadas mediante métodos de llama y fundente. Los gemelos en minerales pueden ser singenéticos o epigenéticos. Por ejemplo, se pueden formar gemelos polilamelares en calcita debido a la deformación después de que el cristal deja de crecer. El mismo efecto puede estar presente en el corindón.
Las líneas o superficies de crecimiento causadas por irregularidades como cristales gemelos o defectos de crecimiento durante el proceso de formación del diamante se denominan texturas y nódulos, que van desde apenas visibles con una lupa de 10 aumentos hasta claramente visibles al desnudo. ojo.
3. Cleavage y grietas
Las grietas de clivaje que aparecen a lo largo de la dirección del plano de clivaje en algunas gemas con clivaje desarrollado se denominan clivaje inicial, que aparece como una superficie plana dentro del fideos de piedras preciosas. Las costuras de escote que se cruzan pueden formar patrones especiales, como inclusiones en forma de "ciempiés" en la piedra lunar (ver Figura 6-3-6). También hay hendiduras iniciales irregulares u onduladas, generalmente perpendiculares al eje c, como se ve en la turmalina. Las grietas pueden ocurrir en cualquier dirección dentro de la piedra preciosa, incluidas las grietas por tensión radiales y discoidales que rodean las inclusiones de cristales. Algunas grietas pueden llenarse con inclusiones de gas y líquido durante su formación o posteriormente y sanar. Las inclusiones de hojas de Nymphaea (lirio de agua) en olivino son un ejemplo típico. Algunas piedras preciosas tienen inclusiones de circón, y algunas inclusiones de circón contienen elementos radiactivos que pueden destruir la red cristalina de circón. El circón aumenta de tamaño y la tensión resultante provoca la formación de grietas llamadas halos de circón que crecen radialmente hacia afuera dentro del cristal anfitrión.
Figura 6-3-6 Grietas por tensión en piedra lunar