Sociedad Mexicana de Cristalografía A. C. Cuarta Mesa Directiva Lauro Bucio Galindo Presidente José Luis Boldú Olaizola Presidente inmediato anterior Jorge Ornelas Tabares Secretario General Eduardo Horjales Reboredo Secretario Adjunto Miguel Hesiquio Garduño Secretario de Relaciones Públicas Norma Eugenia García Calderón Tesorera Jorge Rickards Campbell Primer Vocal Ricardo A. Rodríguez Mijangos Segundo Vocal

Srita. Gabriela García Rosales Secretaria Ejecutiva Delegados Regionales Gerardo Aguirre Baja California Luis Edmundo Fuentes Cobas Chihuahua Luis Armando Díaz Torres Guanajuato José Guadalupe Alvarado Hidalgo Ma. Eugenia Contreras García Michoacán Cecilia Rodríguez Gonzalez Nuevo León María Eugenia Mendoza Alvarez Puebla Eric Mauricio Rivera Muñoz Querétaro Miguel Ángel Vidal Borbolla San Luis Potosí Ricardo A. Rodríguez Mijangos Sonora Patricia Quintana Owen Yucatán Representantes de División Víctor Manuel Malpica Cruz Mineralogía Dirección Postal Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México Circuito de la Investigación Científica s/n Ciudad Universitaria, Coyoacán 01000 México D. F., MEXICO

Teléfono: + (55) 56 22 50 12 FAX: + (55) 56 16 15 35; + (55) 56 22 50 11 e-mail: smcr@fisica.unam.mx Página Web: www.smcr.fisica.unam.mx

Miembros Institucionales de la Sociedad Mexicana de Cristalografía, A.C.

Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada, UNAM Campus Juriquilla Escuela Superior de Física y Matemáticas del IPN Instituto de Física "Luis Rivera Terrazas" de la BUAP Instituto de Física, UNAM Instituto de Investigaciones en Materiales, UNAM PONA, S.A. DE C.V. SPECTRAMEX, S.A DE C.V.

Agradecimientos La Sociedad Mexicana de Cristalografía, A. C. se honra en publicar el presente texto, fruto del esfuerzo de los autores y agradece muy especialmente a las siguientes Instituciones por el apoyo financiero para su impresión. Centro Latinoamericano de Física en México Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología del Estado de Guanajuato Dirección General de Educación Superior, SEP Dirección General de Asuntos del Personal Académico, UNAM Proyecto DGAPA PAPIIT IN-101003 Proyecto CONACYT clave SEP-2004-C01-47652

Gemología

Juan Carlos Cruz Ocampo

Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, 01000 México D.F., MEXICO. jcarlos70@hotmail.com Sociedad Mexicana de Cristalografía A. C.

Contenido

1. Introducción 1 Gemología 1

2. Principios de Mineralogía: Cristalografía y Cristaloquímica 4 Cristalografía considerada como parte fundamental en Mineralogía 9

Cristaloquímica 12 Átomos, iones y tabla periódica 13 Enlaces 13 El ciclo de las rocas y génesis de las gemas 14

3. Propiedades físicas y químicas de las gemas e instrumentos de laboratorio empleados en la identificación de propiedades y técnicas utilizadas en Gemología 16 Dureza 16 Peso específico 19 Luminiscencia 23 Espectroscopia luminosa 25 Microscopio gemológico 28 Índice de refracción 31 Polariscopio: usos, funcionamiento y cuidados 34

4. Tipos de talla y corte de gemas 39

Ficha Gemológica Identificación de algunas gemas y materiales sintéticos (práctica)

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1. Introducción Gemología La vanidad es una característica que tenemos todos los seres humanos, una gran cantidad de nuestras necesidades se han venido desarrollando al mismo paso que ha evolucionado nuestra civilización, así podemos pensar en el tipo de vestido y calzado actual, que en la mayoría de los casos solo responde a necesidades de la moda, mas que a necesidades reales de protección contra las inclemencias del tiempo. Desgraciadamente también el desarrollo de la humanidad ha ido de la mano con el desarrollo de la industria bélica las primeras herramientas que fabricó el hombre realmente son armas probablemente para cazar a los animales que le servían de alimento, pero también para atacar o defenderse de sus congéneres. La historia de la humanidad se ha dividido en periodos de acuerdo a la tecnología alcanzada en cada uno, desde el descubrimiento de la cerámica por el cocimiento de los barros, relacionada con la domesticación de las plantas y animales que permitieron al hombre volverse sedentario, la metalurgia del cobre y estaño para elaborar bronce, la metalurgia del oro aunados a la utilización de las piedras como material de construcción de templos, palacios, tumbas en fin las primeras ciudades, la metalurgia del hierro, de la pólvora, el descubrimiento del acero, concreto, la bomba atómica, los superconductores, La civilización actual no podría existir sin los insumos que obtenemos de los recursos pétreos: minerales y petróleo. Por otro lado, el hombre siempre le ha otorgado un gran valor a los materiales escasos en la naturaleza, uno de los ejemplos mas conocido es el valor “relativo” que tiene el oro, elemento que a pesar de tener propiedades físico químicas muy particulares que lo hacen que sea usado en la fabricación de distintos equipos electrónicos o en la fabricación de superficies protectoras de satélites y naves espaciales, su principal utilidad sigue siendo en la joyería. Desde nuestros mas remotos orígenes se tienen evidencias del uso de joyería, la cual se encuentra en los yacimientos arqueológicos del neolítico junto con las primeras armas y herramientas que utilizaba el hombre de esos tiempos, estos objetos están realizados con diferentes materiales, generalmente piedras duras de variados colores brillantes como la calcedonia o el jade, sin embargo en la parte central de Europa se han encontrado cuentas de ámbar que es un material relativamente blando. La superstición, los mitos y grandes y románticas leyendas, están ligadas a las gemas desde la antigüedad, las extrañas formas, los colores y otras propiedades de algunos minerales provocaron extrañeza y admiración entre los hombres y en la actualidad esas características siguen siendo los atributos de los materiales gemológicos que se usan actualmente. La Mineralogía como ciencia tuvo su desarrollo a partir de la clasificación y sistematización de los distintos minerales que venía utilizando el hombre, en un principio gran parte de los catálogos que se tenían de estas substancias correspondían a materiales gemológicos, es fácil distinguir estos por su nombre, ya que todos los minerales que no tienen el sufijo “ita” del griego “litos“ piedra, son materiales usados desde antes que se formalizara la mineralogía como una ciencia, así tenemos por ejemplo diamante, rubí,

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zafiro, esmeralda, ámbar, amatista, granate, como minerales que se empleaban en la elaboración de distintos tipos de joyas o amuletos. Georgius Agrícola (1494-1555), médico nacido en Sajonia, que trabajó en el importante centro minero de Joachimsthal, ahora Alemania, pasó gran parte de su vida realizando estudios de mineralogía, geología y metalurgia, escribió dos textos muy importantes considerados actualmente como la base de esas ciencias, “De natura phossilium” (Sobre la naturaleza de los fósiles) publicado en 1546 y “De re metallica” (Sobre los conocimientos de metalurgia) publicado en forma póstuma en 1556. En el primer texto con el término fósil (del latín enterrado) hace un compendio y descripción de los diferentes minerales conocidos en ese tiempo, que incluye sus características físicas, su utilidad y las propiedades mágicas y curativas que se les atribuían. En 1609 Anselm De Boodt, preparó una enciclopedia titulada “Gemmarum et Lapidarum Historia” (Historia de las gemas y lapidaria), que se considera el primer texto dedicado específicamente a los minerales usados como gemas y a las técnicas empleadas en su corte y pulido. Se tienen reconocidos en la Enciclopedia Internacional de Minerales alrededor de 4000 especies minerales Mandarino y Back (2004), de los cuales 240 se consideran especies gemológicos. Ostroumov (En preparación), ya que con la exploración geológica minera se han encontrado minerales que por sus características endémicas pueden ser usados como gemas, muchos minerales que eran utilizados como gemas en la antigüedad ahora ya no se emplean debido principalmente a la pérdida de su valor por haberse descubierto varios yacimientos de donde pueden ser extraídos, por ejemplo el amatista o el granate, lo que aumenta obviamente su oferta. Sin embargo las gemas por excelencia han sido y siguen siendo el rubí, el zafiro, la esmeralda y el diamante, este último usado primero como material abrasivo y ahora es una de las mejores inversiones que puede hacer cualquier persona. Sin embargo otras gemas como el ópalo, la aguamarina pueden alcanzar precios equivalentes o superiores a las de las otras gemas. La necesidad del hombre de tener los materiales más raros, recuerden que en la alquimia se buscaba la piedra filosofal que podría volver cualquier material en oro, lo llevó en un principio a buscar minerales que imitaran a las gemas mas valiosas, Es a finales del siglo XIX cuando se sintetizan o fabrican las piedras artificiales o sintéticas que invaden el mercado Schubnel (1972). Dado que la mayoría de las gemas corresponden a minerales, la Gemología es una ciencia que se deriva de la Mineralogía, siendo los principios físico químicos en que se basa esta última, los fundamentos de la Gemología. Debemos recordar que una de las diferencias que se tienen son las técnicas de estudio, pues mientras en la Mineralogía generalmente se hacen pruebas destructivas para identificar un mineral, en la Gemología por el contrario los análisis que se realizan a una gema no deben de dañarla. Por otro lado en Gemología se incluyen también materiales de origen animal (Perlas, corales, marfil) o vegetal (Ámbar y antracita), así como aquellos materiales fabricados por el hombre con

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réplica en la naturaleza o sin ella como el YAG que no son campo de estudio de la Mineralogía. La mineralogía es la parte fundamental de la Geología, una de las cuatro ciencias naturales, que trata de la descripción de la parte no orgánica de la Tierra y que tiene sus sustento en la física y la química, relacionada de forma intrínseca con la termodinámica, de donde surge la necesidad de una nueva ciencia la Geoquímica. Referencias 1. Mandarino, Joseph A, and Malcolm E. Back, 2004, Fleischeir’s glossary of mineral spiecies 2004, The

Mineralogical Record Inc., Tucson, 309 p. 2. Schubnel, Henri-Jean, 1972, Piedras preciosas: gemas y piedras duras. Documental en Color, Editorial

Teide, S. A. Barcelona. 80 p. 3. Ostroumov, Mikhail y Alfredo Victoria-Morales. Apuntes de Gemología (en preparación).

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2. Principios de Mineralogía, Cristalografía y Cristaloquímica La composición química de un mineral tiene importancia fundamental ya que de ella dependen, en gran parte, todas las demás propiedades del mismo. Sin embargo, éstas también dependen de la disposición geométrica de los átomos constituyentes y de la naturaleza de las fuerzas eléctricas que los unen. La clasificación de los minerales está basada tanto en la composición química y la estructura atómica (arreglo o distribución de los elementos en forma ordenada). Dicha composición varía ampliamente por la sustitución de los cationes, en una estructura definida de los átomos de un elemento por los de otro. Las principales divisiones de la clasificación son (Clasificación de Dana):

⋅ Elementos nativos

⋅ Sulfuros

⋅ Sulfosales

⋅ Óxidos

⋅ Haluros

⋅ Carbonatos

⋅ Nitratos

⋅ Boratos

⋅ Fosfatos

⋅ Sulfatos

⋅ Tungstatos

⋅ Silicatos:

Nesosilicatos

Sorosilicatos

Ciclosilicatos

Inosilicatos

Filosilicatos

Tectosilicatos