• Gemas de imitacion. Estas gemas pueden estar hechas con vidrio de pedernal y últimamente los plásticos coloreados han reemplazado el vidrio, sobre todo en las joyas de fantasía o bisutería.
• Gemas sintéticas. Materiales fabricados de forma artificial que duplican las gemas naturales en sus propiedades químicas, físicas y ópticas. Las gemas sintéticas se pueden distinguir de las naturales con un microscopio ya que son más perfectas y no contienen irregularidades.
  Los diamantes sintéticos son compuestos carbonados a los que se someten a presiones de 56 toneladas por centímetro cúbico y a 2760 °C de temperatura. Sólo son apropiados para usos industriales.
  El "cultivo" de los diamantes, consiste en calentar una muestra y exponerla a gas metano (el gas se descompone en átomos de carbono que se adhieren al cristal de diamante), con lo que la estructura del diamante se ve agrandada. Su precio es mucho mayor que el de los diamantes naturales.
  Los zafiros se fabrican con un soporte de arcilla refractaria situada en el interior de una cámara aislada hacia el que se dirige una llama, que funde polvo fino de óxido de aluminio en pequeñas gotas, y que forman en el soporte una matriz cilíndrica.
  Los rubíes se fabrican con el mismo proceso que los zafiros, pero añadiendo óxido de cromo al óxido de aluminio.
  Los métodos de síntesis de esmeraldas no han sido desvelados.

Propiedades físicas de las gemas

Índice de refracción. Es el número que expresa la relación existente entre la velocidad de la luz en el aire y la velocidad de la luz en el medio más denso (la gema). Refracción: Es la desviación que se produce en un rayo de luz cuando éste pasa de una sustancia a otra, debido a la diferencia de densidad de las dos materias. Podemos apreciar dicho efecto fácilmente si introducimos un palo o vara en agua, observamos cómo ésta se tuerce a partir de la superficie. Llamaremos al rayo original rayo incidente, y al desviado rayo refractado. Si se mide el ángulo producido entre el rayo incidente y el refractado, obtendremos el Índice de Refracción. Puede ocurrir que de un rayo incidente se produzcan dos refractados, por lo que obtendremos dos índices de refracción, que a su vez producirán un ángulo al que llamamos birrefringencia. También puede ocurrir que se formen tres rayos refractados. En éste caso la birrefringencia será el ángulo producido entre el mayor y el menor. Cuando se produzca un solo ángulo refractado, llamaremos a la sustancia Isótropa; cuando produzca dos ángulos será anisótropa uniáxica y cuando sean tres los refractados será anisótropa biáxica. Los ángulos refractados se miden con un aparato llamado refractómetro.

Pleocroismo. Es un efecto que se produce en algunas gemas, que consiste en un cambio de color según la incidencia de la luz. Se denominan dicroicas cuando se alternan dos colores, y tricroicas cuando son tres los colores alternados. Es frecuente observar dicroismo en algunos zafiros azules que pueden verse verdosos, o en amatistas que pueden apreciarse distintas tonalidades. El tricroismo es característico de andalucitas con tonos pardos amarillos y verdes, tanzanitas con distintos tonos de azules o morados y en algunas alejandritas que presentan color verde con luz natural y se vuelven rojas con luz incandescente, aparte de tonos amarillos o rojizos.

Espectro de absorción. Llamamos así a la absorción selectiva de ciertas longitudes de onda del espectro visible, debido a la presencia de ciertas sustancias en los cristales. Al incidir un rayo de luz sobre una sustancia con elementos absorbentes, en el espectro o arco iris proyectado, se apreciarían zonas sombreadas o totalmente oscuras. Por el estudio de éstas sombras (absorciones), pueden conocerse la presencia de los elementos químicos que componen una gema, distinguiéndose unas de otras.

Luminiscencia. Existen ciertos rayos de luz que no se encuentran en el espectro visible, pero que aislados adecuadamente, producen ciertos efectos en algunas sustancias. Producen coloraciones, luminosidad, transparencia u opacidad. A éstos efectos los encuadramos en la luminiscencia. Diremos que un cristal es fluorescente cuando la radiación adecuada provoca luminosidad o coloración mientras dura la exposición. Diremos que es fosforescente cuando una vez halla cesado la radiación, el cristal permanece iluminado poco o mucho tiempo. Será transparente si el cristal es atravesado por el rayo totalmente y en caso que el rayo no lo penetre será opaco a la radiación. Caso de no producirse ningún efecto, diremos que el cristal es inerte. Las radiaciones utilizadas en gemología son la luz ultra violeta de onda corta, luz ultra violeta de onda larga y por último los rayos X.


Color. Se denomina color al complementario de la radiación visible absorbida por la gema cuando se provoca la excitación de los electrones de la capa externa de sus átomos a orbitales de mayor energía.Hay gemas que poseen color propio. Muchas gemas, sin embargo, son incoloras cuando son puras, aunque esta circunstancia pueda ser muy rara, y sólo toman color según la impureza predominante incluída en pequeñas cantidades en su red cristalina. Una mayor pureza e intensidad del color significan, en muchos casos, diferencias de valor de varios órdenes de magnitud en gemas. En la industria del diamante, mucho más desarrollada que la de las demás gemas, se emplean escalas de color.
Cada mineral acostumbra a encontrarse en diferentes colores. Algunas gemas abarcan todo el espectro como, por ejemplo, la turmalina. A veces una piedra es común en un color y muy rara en otro, como el berilo incoloro o goshenita que es muy corriente, mientras que por el contrario el berilo rojo o bixbita es de una gran rareza. El diamante incoloro es muy abundante y el rojo, azul o verde, muy raros.En joyería y en el coleccionismo de gemas, se acostumbran a buscar todas las variantes de color posibles.

Transparencia. Se denomina transparencia la mayor o menor facilidad que tiene la luz para atravesar un cuerpo. Depende de la composición, del tipo de enlace que presenta la estructura cristalina de dicho cuerpo y de las impurezas e inclusiones que posea.
También influye el grosor y la conservación de la superficie que, en el caso de las gemas, es muy importante. Normalmente las gemas se clasifican en transparentes: cuando pueden distinguirse figuras a través con mayor o menor claridad. Translúcidas: cuando no se distinguen figuras pero sí se aprecia la luz en mayor o menor medida. Opacas: cuando ni el mínimo rayo de luz pasa por una sustancia.

Brillo.Es el aspecto que presenta una superficie al incidir la luz. Para la denominación del brillo se utilizan sustancias sobradamente conocidas, apelando a ésta propiedad. Llamaremos brillo “vitreo” al que asemeja al vidrio, “adamantino” al diamante, “nacarado” al nácar, “metálico” al metal, “graso” semejante a la grasa, “resinoso” con aspecto a resina y “sedoso” con aspecto a seda. Depende de la naturaleza de la gema y del tipo de enlace.
Adamantino : diamante
Resinoso adamantino : circón
Vítreo : Rubíes , esmeraldas, cuarzo
Macarado : perlas
Sedoso : materiales con inclusiones orientadas ( cuarzo rutilado , ojos de gato)
Craso : turquesa
Resinoso : Ámbar
Céreo : jade
Graso : Azabache

Lustre o aspecto de una gema vista con luz reflejada. Se caracteriza con los términos metálico, adamantino (el del diamante), vítreo (el del vidrio), resinoso, graso, sedoso, nacarado o mate. Tiene especial importancia en la identificación de las gemas no cortadas.

Densidad. En gemologíase denomina peso específico, y es la relación existente entre el peso del volumen de una sustancia, y el peso del mismo volumen de agua destilada. Si decimos que una sustancia tiene un peso específico de 2, estamos diciendo que esa sustancia pesa 2 veces más que el agua.

Dureza. Es la resistencia que ofrece un material a ser rayado por otro. El material más duro que se conoce es el diamante, que sólo puede llegar a ser rayado por otros diamantes. El grado de dureza se valora comparando el material a investigar con los reseñados en la escala de Mohs, aunque existen otros métodos más lineales y mejor graduados utilizados en laboratorios. El Corindón es cuatro veces más duro que el Cuarzo y el Diamante 85 veces el Corindón.

Exfoliación. Es la propiedad que tienen algunos cristales minerales a fragmentarse por una incisión siguiendo ciertos planos, llamados planos de exfoliación, dando superficies relativamente lisas, llamadas caras de exfoliación. Un ejemplo muy claro se da en las micas, que con una simple presión del dedo podemos obtener láminas finas con superficies bastante brillantes.

Fractura. Llamamos así a la superficie que queda tras una rotura natural o mecánica, que no sigue ningún plano ni ningún orden específico, aunque si presentan ciertas características diferenciales.

Origen

Magmáticas : enfriamiento del magma.

Originados a partir de un magma o roca fundida, rica en diversos elementos, éstos se van asociando y cristalizando conforme se va enfriando la masa magmática. Si el enfriamiento se produce en el interior de la tierra, será paulatino, regular y estable, por lo que se originarán cristales bien formados. Según descienda la temperatura, van creciendo unos u otros minerales. Los primeros en hacerlo, a partir de las elevadísimas temperaturas iniciales y hasta los 1100º C aproximadamente, son los ortomagmáticos, entre los que se encuentran en orden directo peridotos, diamantes, zircones, apatitos, biotitas, ortosas y cuarzos. Los restos fundidos que quedan entre los 1100º C y los 600º C, originan los minerales pegmatíticos, penetrando y cristalizando en fisuras o cavidades, formando cristales a veces grandes y bien configurados. Entre éstos se pueden mentar algunos berilos (aguamarina) y turmalinas entre otros. Entre 600º C y 400º C, se produce la fase llamada pneumatolítica, en la que los gases restantes en contacto con otras materias, se solidifican formando nuevos cristales. Así se forman entro otros, topacios y granates. Por último, y por debajo de 400º C, se forman los hidrotermales a partir de líquidos calientes, que en su ascenso hacia la superficie de la tierra rellenan fisuras y pequeñas cavidades quedando atrapados y cristalizando. Se forman así esmeraldas, fluorita, pirita etc.

Sedimentarias : estaban disueltas en agua y luego han cristalizado.

Se producen cuando se forman concentraciones de elementos sólidos o líquidos, solubles o insolubles, que al entrar en contacto reaccionan formando los minerales. Este fenómeno se produce de diversas maneras: Por acción química al reaccionar los elementos sedimentados, formándose así las calizas. Por acción de microorganismos sobre el sedimento como ocurre con el azufre y el hierro. Por evaporación de la solución acuosa quedando los elementos nuevamente solidificados y asociados, formando minerales como la halita. Por concentración de geles, solidificados forman calcedonias y ópalos. Y por alteración de la parte superior de un yacimiento por sedimentos nuevos, se forman las malaquitas, limonitas y turquesas.

Metamórficas : Por la alteración de los minerales.

Se forman cuando unas sustancias ya formadas, sufren alteraciones por contacto con una masa magmática ascendente que las convierte en minerales nuevos. Pero también se produce el metamorfismo, cuando las rocas sufren alteraciones en presión y temperatura en los bordes de las placas continentales. En el rpimer caso, se llamará metamorfismo de contacto, pudiendo ser pneumatolítico o hidrotermal (dependiendo de la fase magmática en que se produzca el metamorfismo). Se forman así grosularias, zoisitas, magnetitas, espinelas y corindones (rubís y zafiros). En el segundo caso hablamos de metamorfismo regional, apareciendo zoisitas, andalucitas, distenas y pizarras entre otros.

Las rocas, son asociaciones de minerales con características constantes, como los granitos, la kimberlita, fosforita, silex, lapislázuli etc.

Sistemas cristalinos

Llamamos cristales naturales a esos minerales que presentan un hábito cristalino, es decir, que exteriormente presentan una morfología con caras, aristas y vértices, que dependerá de la estructura cristalina de la sustancia y de las condiciones de formación en el yacimiento.
Los átomos y moléculas que constituyen las sustancias cristalinas, se repiten periódicamente en las tres direcciones del espacio ocupando posiciones definidas, haciendo que cada materia posea unas propiedades características, así como su configuración.
Esta disposición natural produce unos elementos de simetría, que combinados entre sí podemos agruparlos en 32 tipos de combinaciones, y a su vez las podemos clasificar en siete sistemas cristalinos. Cada uno de éstos sistemas implicara algunas propiedades determinadas. Estos siete sistemas son: cúbico o regular, tetragonal, trigonal, hexagonal, rómbico, monoclínico y triclínico.

-Cúbico o regular: Básicamente, diremos que éstas figuras presentan la misma forma en las tres posiciones del espacio, como por ejemplo el cubo o hexaedro, octaedro, rombododecaedro, tetraedro, pentagonododecaedro etc. Cristalizan en éste sistema los diamantes, granates y espinelas entre otros. La propiedad óptica más característica de éste sistema es la isotropía o monorrefringencia.

-Tetragonal: forma prismas rectos, pirámides y bipirámides de sección cuadrada u octogonal, es decir que presentan el mismo ancho y el fondo, pero con diferentes alturas. También escalenoedros, biesfenoides y trapezoedros con secciones iguales. Cristalizan en éste sistema la escapolita, apofilita, zircones, scheelita, rutilo, calcopirita, etc. Son birrefringentes uniáxicos. -Trigonal: Básicamente, éste sistema forma cuerpos geométricos con formas triangulares, o rómbicas de sección triangular. Quedan excluidos los prismas acabados en pinacoide, ya que éstos forman parte del sistema hexagonal sus formas son el romboedro, escalenoedro ditrigonal, trapezoedro trigonal, pirámide trigonal y ditrigonal. Las gemas que cristalizan en éste sistema más características, son los corindones, o sea, todos los zafiros y rubíes. También las turmalinas, los cinabrios, hematites, calcita, rodocrosita, dolomita, ilmenita y cuarzos entre otros. Son birrefringentes y uniáxicos.

-Hexagonal: Las formas que presenta son prismas, pirámides y bipirámides de sección hexagonal, trapezoedros hexagonales prismas y bipirámides de sección triangular. Las gemas más importantes que cristalizan en éste sistema, son los berilos, es decir esmeraldas, aguamarinas, morganitas, bixbitas, heliodoros, maxises y goshenitas. También otras como molibdenita, vanadita etc. También son birrefringentes y uniáxicos.

-Rómbico: Este sistema forma prismas, pirámides y bipirámides con sección rómbica. También biesfenoides encarados en forma de rombo. Las gemas más importantes que cristalizan en éste sistema, son los topacios, andalucitas, peridotos, aragonito, celestina, zoisita, estaurolita y otros minerales como marcasita, antimonita, azufre etc. Son birrefringentes biáxicos.

-Monoclínico: Forma prismas rectos, pero su sección de cuatro lados no es regular. También presenta caras pareadas pero de cuatro lados con formas irregulares. Son característicos de éste sistema la ortosa, diópsido, jadeita, espodumena, enstatita, actinolita, biotita etc. Son birrefringentes y biáxicos.

-Triclínico: En éste último sistema, las formas cristalinas que se presentan, son totalmente irregulares. Lo más característico, sería un prisma ladeado e inclinado hacia delante. Los minerales más frecuentes en éste sistema la rodonita, microclina, pertita, albita, labradorita, anortita, cianita y turquesa entre otras. Son birrefringentes biáxicaos. Por otro lado, llamaremos cristales masivos o criptocristalinos a aquellos que se presentan agupados en cristales muy pequeños, y que terminan formando una masa. Esto ocurre con las ágatas, jaspes y calcedonias.

Inclusiones

Llamamos inclusiones a todas aquellas sustancias sólidas, líquidas o gaseosas que puedan apreciarse en un cristal. También aquellos defectos y variaciones en el aspecto y color de las gemas.
A través del estudio de las inclusiones, podemos averiguar muchos datos referentes a las gemas. Aportan los datos básicos para diferenciar las gemas naturales de las sintéticas, pueden identificar muchas imitaciones, ya que muchas inclusiones van asociadas a determinados minerales y en ocasiones podemos averiguar hasta la mina de procedencia de ciertas gemas.

TIPOS DE INCLUSIONES

Sólidas. Las inclusiones sólidas, suelen ser cristales microscópicos hospedados en un cristal, que pueden presentar estructura cristalina con caras, aristas y vértices identificables. Podemos encontrar inclusiones iguales al cristal hospedador, como ocurre con algunos diamantes.

Líquidas. Son diversos líquidos como el agua, ácidos, anhídridos y soluciones diversas procedentes de la solución madre, retenidos en el proceso de formación, o que han penetrado por fisuras y cicatrices.

Gaseosas. Se forman con las líquidas en las mismas fases. Pueden presentarse aisladas, aunque no son muy frecuentes. Existen un tipo de inclusiones con formas cristalinas, pero que su masa no existe y su espacio está lleno de gas. A éste tipo de inclusiones las llamamos cristales negativos. Ocurre en muchas ocasiones que encontramos asociados en cavidades elementos de los tres estados. Se llaman bifásicas cuando hay líquido con gas, líquido con sólido o dos líquidos inmiscibles. Trifásicas cuando hay sólido con líquido y gas o dos líquidos inmiscibles con gas. Polifásicas son cuando se encuentran dos líquidos inmiscibles con sólido y gas. Un ejemplo típico y determinante de éstas inclusiones, son las trifásicas compuestas de aire, agua y un cristalito de cloruro sódico que se encuentran en las esmeraldas de Colombia. Cuando un cristal crece, ocurre que los componentes químicos que dispone no se encuentran homogeneizados en la sustancia madre, por lo que durante el crecimiento en ocasiones cuenta con unos elementos determinados y en ocasiones no. En éstos casos, el cristal suele sufrir unas alteraciones generalmente de color. Se presenta un bandeado en líneas rectas formando ángulos coincidentes con los elementos de simetría del cristal llamadas líneas de crecimiento. Este fenómeno es muy frecuente en los zafiros de Australia, en algunos tailandeses y en los de Cachemira. En las turmalinas se producen cambios drásticos de hasta a veces tres colores concéntricos. En cambio, serán zonas de color si éste queda distribuido en manchas o partes, como ocurre en cuarzos amatista o citrino, que a veces incluso se intercalan entre ellos. Hay cristales huéspedes con distintos puntos de dilatación que el hospedador, por lo que al sufrir cambios de temperatura, en el caso de que el huésped se dilate más, provoca fisuras o fracturas en el segundo, formando los llamados aros perinclusionales. El estudio de todo éste mundo microscópico, nos aporta en gemología multitud de datos sobre la formación, estructura, origen y composición de todas las gemas. Pero éstas huellas de la naturaleza restan valor comercial en la joyería moderna, que busca precisamente las gemas más limpias posibles con los colores más vistosos o blancos más profundos. En la gema que más importancia se da a las inclusiones es en el diamante, pudiendo existir gran diferencia de precio por sus inclusiones, cosa que se verá en su capítulo correspondiente. En otras como en zafiros, rubíes y esmeraldas, no se da tanta importancia siempre y cuando no se perciban demasiado bien a simple vista. Por otro lado es prácticamente imposible encontrar cualquiera de éstas tres totalmente limpias a 80 aumentos, por lo que siempre podemos sacar datos de ellas. Los diamantes, si se pueden hallar totalmente puros a 80 aumentos, pero también son infrecuentes.

Identificación de las gemas

Para identificar las gemas es necesario medir las propiedades ópticas que pueden ser determinadas, pero sin dañar la piedra.
Los instrumentos usados son:

Talla de las gemas

La talla sirve para que la gema ofrezca su máxima belleza y potenciar sus efectos lumínicos. Excepto en el diamante, no tiene una gran importancia en las otras piedras preciosas. Incluso se aceptan tallas asimétricas.Los lapidarios son los trabajadores expertos en modelado y pulido de las gemas. Las gemas se moldean con tornos o discos giratorios abrasivos de arenisca natural y de carborundo (carburo de silicio).
El primer paso es el aserrado hasta conseguir que la piedra tome la forma requerida. Después, se realiza un fino pulido con un abrasivo fino.

Tipos de tallas

Es una talla con galerias,cuyas facetas tienen forma de trapezios alargados, con las aristas paralelas.	La talla sello es especial, con una tabla muy grande, rodeada de una estrecha galería trapezoidal, y sin culata. Se utiliza para piedras translúcidas y opacas, y es muy adecuada para grabar en la tabla escudos o emblemas.	Es una talla no facetada con la superficie curva.

TALLA BRILLANTE

Es la más clásica y utilizada para el diamante. Consta de 58 o 57 facetas, según se trunque o no el vértice inferior, llamado culet.

TALLAS DERIVADAS DE LA TALLA BRILLANTE

Tienen el mismo número de facetas, pero su contorno no es circular

Procesos sintéticos

Desde finales del siglo XIX, se investiga en la creación de todo tipo de cristales para diversos usos. Definimos como procesos de síntesis a todos aquellos destinados a crear gemas con la misma composición y los mismos elementos asociados que se encuentran en la naturaleza. Por tanto, las gemas presentan propiedades físicas, ópticas y coloraciones iguales o muy parecidas a las naturales.
En un principio, los procesos consistían en un simple fundido de los materiales y un posterior enfriamiento controlado para obtener un crecimiento cristalino similar al natural. Posteriormente se investigaron nuevos métodos que lo que intentaban era crear las gemas en condiciones muy parecidas a la creación natural.

Sustancia fundida

Es el primer proceso utilizado y conocido como el método “Verneuil” , que consiste en el fundido de un compuesto con sus colorantes adecuados, en proporciones iguales a las de las gemas naturales. El compuesto funde a una temperatura entre 2000º y 2500º C, y éste una vez licuado, gotea sobre una superficie giratoria y descendente que dirige el crecimiento, en la que se sitúa una semilla del cristal que se desea obtener, haciendo que el compuesto cristalice a partir de la semilla, obteniéndose una sustancia acampanada de mineral sintético
Este proceso deja unas inclusiones en el cristal que nos servirán para diferenciarlo de uno natural, como son las líneas de crecimiento curvas alrededor de la semilla, burbujas de aire, masas de fundente oscuras y restos o “nubes” de colorante. Últimamente el proceso se ha perfeccionado y modificado de varias formas, haciendo que las inclusiones sean mucho menores, y en algunos casos, como para investigaciones láser, se crean rubíes perfectos, o también para la industria de la relojería, se crean cuarzos y corindones sintéticos (los llamados cristales minerales o cristal zafiro que nunca se rayan).

Método “Melt-fluxion”

Utilizando temperaturas inferiores que el método anterior, a unos 1300º C, se funden en crisoles de platino los componentes naturales del producto a sintetizar, junto con elementos fundentes que a elevadas temperaturas se vuelven fuertes disolventes. La mezcla fundida se enfría lentamente a razón de unos 4º C por hora, y los cristales van creciendo aleatoriamente dentro de la masa o sobre semillas colocadas al efecto.
Las inclusiones que deja suelen ser placas de platino de aspecto metálico, numerosos “velos” con formas retorcidas, que son restos del fundente nuevamente solidificado, aparentes inclusiones secundarias que semejan bifásicas y grandes masas de fundente.

Método Hidrotermal

Se utiliza una autoclave cilíndrica de gruesas paredes de acero recubiertas interiormente por metal noble. Se prepara una solución acuosa con los elementos fundentes adecuados. Los componentes naturales del producto a sintetizar, se colocan por separado mediante rejillas de platino en puntos distantes del cilindro. Se distribuyen semillas entre la solución acuosa para dirigir el crecimiento. Una vez cerrada la autoclave, se calienta a temperaturas no superiores a 700º C y presiones entre 500 y 1500 atmósferas, haciendo que la solución con el fundente disuelva los componentes, haciendo que se desplacen por convección, reaccionando y creciendo alrededor de las semillas.
Este es el método más parecido al natural, y los productos obtenidos son muy similares. Sus inclusiones son también muy parecidas a las naturales y solo un ojo experto puede diferenciarlas. Por ejemplo, en el caso de esmeraldas, en ambas se presentan inclusiones bifásicas y fracturas cicatrizadas. Solo el uso adecuado de la luz hace que se aprecien las diferencias.

Altas presiones y temperaturas

Utilizadas para la obtención de diamantes. Usando el grafito como componente base, ya que al igual que el diamante, ambos están formados por carbono, pero con diferente estructura cristalina debido a las diferencias en sus condiciones de cristalización. Induciendo altísimas presiones instantáneas de hasta 400 kilobares (400.000 bares) se producen elevadas temperaturas de unos 1000º C formando pequeñísimos diamantes. También se pueden usar presiones inferiores de hasta 180 Kb de forma continuada, produciendo unas temperaturas de hasta 3.500º C y formando diamantes pequeños. Otras presiones y temperaturas inferiores, junto con el uso de diferentes disolventes del carbono, son métodos empleados para obtener diamantes de uso industrial.

Otros métodos

Mediante el uso de disolventes de todo tipo, y con componentes químicos, se pueden obtener diversos materiales gemológicos. Estos métodos están en continuo desarrollo, pero en ningún caso salvo en los ópalos los componentes utilizados son iguales a los naturales.