El color en les gemmes
Per Elena Andia

El color és la sensació produïda en un observador per l'efecte que provoquen a la retina les radiacions lluminoses de diferents longituds d'ona compreses entre 400 i 750 nm (llum visible). És a dir, és el conjunt de longituds d’ona que arriben a l’ull humà procedents de reflexió o de transmissió de la llum.

Característiques del color

Matís: Es refereix a la posició d'un color (vermell, blau, groc, etc.), i per tant a la longitud d'ona dominant.

To: Es refereix a si un color és més clar o més fosc. El to varia afegint blanc o negre a un color.

Saturació o intensitat: Es refereix a la mida de la puresa d’un color. Representa la quantitat de gris d’un color respecte al seu to. El 0% equival a gris i el 100% equival a la saturació completa. Quan es parla d'un color molt saturat, ens referim a un color molt "viu".

Cobertura del color

En el cas de les gemmes, no sempre tractem amb materials opacs, mates i de color uniforme. Per tant, no és suficient descriure només el matís, el to i la saturació, sinó que també s'ha de descriure la "cobertura" del color.
Les proporcions, les inclusions, la fluorescència, la talla, la zonació de color i el pleocroisme poden produir grans diferències en la "cobertura" del color de les gemmes i en particular de les facetades.

Una gemma amb un alt grau de "cobertura" del color és aquella en la qual s'observa un color molt saturat en la major part de la gemma.

Per exemple, petites inclusions aciculars que provoquen la dispersió de la llum, com podrien ser les "sedes" de rutil, poden millorar la "cobertura" del color. Un exemple conegut és el dels safirs de Kashmir (Pakistan).

La fluorescència vermella intensa al rubí o l'espinel·la vermella també fa augmentar la "cobertura" del color.

Fluorescència en rubí. Imatge extreta de https://www.gemsociety.org/article/natural-rubies-fluoresce/ The Arkenstone www.iRocks.com

Una talla adequada és vital per augmentar la "cobertura" del color. Per exemple, les gemmes amb culata massa baixa només permeten trajectòries de llum curtes, reduint la saturació en moltes àrees. Aquestes àrees són conegudes com a "finestres".

Les gemmes amb culata massa alta permeten que la llum surti pels costats, creant àrees fosques o negres conegudes com a "extincions".

Les gemmes que presenten una culata ideal permeten una reflexió interna total de la llum i presentaran els colors més saturats i la màxima brillantor. Per tant, les gemmes de color generalment es tallen de manera que s'obtingui el millor color possible.

Una bona talla consisteix en potenciar el color, disminuir les inclusions i mostrar unes bones proporcions i simetria.

Com el color d'una gemma (to, matís, saturació, etc.) d'una gemma pot variar, no hi ha normes geomètriques estrictes quan es tracta de potenciar el seu color o la seva lluïssor.

Les gemmes, especialment les més rares i les més valorades, de vegades es tallen per aconseguir el màxim pes possible, a compte de no potenciar el seu color. Per exemple, els rubís i els safirs tallats per obtenir el màxim pes possible, acostumen a presentar zonacions de color o línies de creixement.

La zonació de color pot reduir la "cobertura" del color. És a dir, les gemmes sense zona de color presentaran millor "cobertura" del color.

Zonacions de color en rubí (imatge extreta de Gemgazer.com)

Algunes gemmes presenten un pleocroisme marcat, com per exemple la iolita i la turmalina. El pleocroisme típicament apareix en forma de dues o tres àrees d'intensitat i/o to diferent en observar-les en diferents direccions.

Pleocroisme en iolita (Fotos de John Sobolewski https://geology.com/minerals/cordierite.shtml)

En resum, una gemma de qualitat superior mostrarà el matís de màxima saturació en la major part de la seva superfície observant-la en totes les direccions. Com més s'acosta la gemma a aquest ideal, millor serà la seva "cobertura" de color.

Origen de la generació

En el cas de les gemmes transparents, el color prové de la transmissió de la llum (longituds d'ona que en travessar la pedra no són absorbides, i es transmeten cap a l'exterior).

En el cas de les gemmes opaques, el color prové de la reflexió de la llum (longituds d'ona que en arribar a la pedra no són absorbides, i es reflecteixen cap a l'exterior).

CAUSES DEL COLOR DE TIPUS QUÍMIC

Idiocromatisme

Una gemma idiocromàtica és aquella el color de la qual és degut a un element químic que forma part essencial de la seva composició química (element majoritari). Les gemmes idiocromàtiques sempre presenten el mateix color amb lleugeres variacions.

Exemples:

Malaquita Cu2CO3(OH)2: Color verd a causa del coure.

Turquesa CuAl6(PO4)4(OH)8· 4H2O: Color blau degut al coure.

Peridot (Mg, Fe)2 SiO4: Color verd a causa del ferro.

Granat almandina Fe₃Al₂(SiO₄)₃: Color vermell a causa del ferro.

Al·locromatisme:

Una gemma al·locromàtica és aquella que té un color que no és el propi, a causa de la presència d'impureses en la composició química (elements minoritaris).

CORINDÓ Al2O3:

Leucosafir: Incolor (corindó "pur")
Rubí: Color vermell a causa del crom (Cr3+)
Safir rosa: Color a causa del crom (Cr3+; en menor quantitat que en el rubí)
Safir blau: Color degut al ferro (Fe2+) i al titani (Ti4+)
Safir Groc: Color degut al ferro (Fe3+)
Safir verd: Color degut al ferro (Fe2+ + Fe3+)
Safir violeta: Color a causa del crom (Cr3+), el ferro (Fe2+) i el titani (Ti4+).

Varietats de color al corindó. Imatge extreta de Sri Lankan Gem Shop (https://www.facebook.com/srilankangemshop)

BERIL Be3Al2Si6O18:

Goshenita: Beril incolor. Beril "pur"
Maragda: Color verd a causa del crom (Cr3+)
Aiguamarina: Color blau clar a causa del ferro (Fe2+)
Heliodor: Color groc a causa del ferro (Fe3+)
Bixbita: Color vermell a causa del manganès (Mn3+)
Morganita: Color rosa a causa del manganès (Mn2+)

Varietats del beril (imatge extreta de GeologyIn.com)

Altres exemples:

Quars citrí (SiO2): Color groc a causa del ferro (Fe3+)

Rubel·lita (turmalina vermella o rosa; silicat complex): Color a causa del manganès (Mn3+)

Centres de color

El color és degut a la presència de defectes puntuals en l’estructura cristal·lina del cristall. Aquests defectes són coneguts com a centres de color.

Exemples:

Fluorita violeta (CaF2): El color violeta es deu a l'absència d'un ió de fluor (F-), i en la vacant que aquest deixa queda atrapat un electró.

Quars fumat (SiO2): Color marró – gris a causa de la presència d'alumini i un procés d'irradiació natural que causen un centre de color.

Quars ametista (SiO2): Color violeta a causa de la presència de ferro (Fe3+) i un procés d'irradiació natural que causen un centre de color.

CAUSES DEL COLOR DE TIPUS FÍSIC

Macles polisintètiques

El color és degut a fenòmens d’interferència o difracció de la llum com a conseqüència de la presència de macles polisintètiques a la gemma.

Exemple:

Labradorita: La iridiscència (o joc de colors) és la propietat que presenten certes substàncies de produir coloracions a causa de fenòmens d'interferència o difracció de la llum. Aquest efecte es deu a l’estructura interna del mineral, que causa la dispersió de la llum i l’aparició de diferents colors, com blau, verd, daurat i morat.

Efecte de labradorescència en labradorita (imatge extreta de https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Prokofiev)

Presència d’inclusions:

Inclusions de color

Quars aventurina (SiO2): Quarsita incolora amb inclusions de fuchsita (mica verda) que li donen un color verdós a tota la pedra.

Quars aventurina (imatge extreta de geology.com)

Cornalina (SiO2): calcedònia de color vermell – rosat a causa de la presència d'inclusions d'hematites.

Cornalina (Simon Eugster --Simon 18:28, 11 April 2006 (UTC) https://fr.wikipedia.org/ )

2. Asterisme (inclusions orientades): Efecte d'una estrella lluminosa (generalment de 4 o 6 braços) a causa de la presència d'inclusions aciculars orientades paral·lelament i entrecreuades entre elles.

Exemples de gemmes que poden presentar asterisme: rubí i safir (6 braços), diòpsid (4 braços), etc.

Asterisme en rubí, safir i diòpsid (Imatge extreta de https://jewellersnetwork.co.za/2016/05/06/phenomenal-gemstones/)

2. Efecte ull de gat: Efecte d'una banda brillant produïda per la reflexió d'inclusions orientades paral·lelament en una sola direcció.

Exemples de gemmes que poden presentar efecte ull de gat: crisoberil, turmalina, quars, etc.

Efecte ull de gat en crisoberil (imatge extreta de mineralminers.com)

FACTORS QUE INFLUEIXEN EN EL COLOR DE LA GEMA

Factors interns

Distribució del color a la gemma
Tipus de talla i proporcions
Inclusions presents a la gemma

Factors externs

Fonts d'il·luminació
Entorn d’observació de la gemma

CASOS PARTICULARS

Cas de l’Alexandrita

L'alexandrita és la varietat més valorada del crisoberil (BeAl₂O₄). Aquesta varietat presenta canvi de color en funció de la font d'il·luminació. El seu color és degut a la presència de petites quantitats de crom (substitució de part de l'alumini per crom). El crom és també el causant del color de la maragda (verd) i del rubí (vermell).

A la xarxa cristal·lina del crisoberil, el crom (Cr3+) dóna lloc a una banda d'absorció a 570 nm. Els espectres d'absorció realitzats amb un espectròmetre del rubí, l’alexandrita i la maragda presenten grans similituds. La màxima posició per a l'alexandrita està just entre la de la maragda i la del rubí. La posició de l'absorció principal es mou de dreta a esquerra des de la maragda fins al rubí. Com en la Alexandrita la màxima absorció està a 570 nm, gairebé forma un equilibri entre els colors freds (verd) i els colors càlids (vermell).

Espectres d'absorció del rubí, la maragda i l'alexandrita

Per tant, que l'alexandrita es vegi de color verd – blau o de color vermell és una qüestió de la composició espectral de la font d'il·luminació. Sota llum blanca (de dia o artificial "fluorescent"), la pedra es veu de color verd o blau, ja que aquesta llum és rica en longituds d'ona curtes com el violeta, el blau i el verd.

En canvi, sota llum groga (artificial incandescent), la pedra es veu vermella o violàcea, ja que aquesta llum és rica en longituds d'ona més llargues com el groc i el vermell.

Color de l'alexandrita (Imatge extreta de GeologyIn.com)

Cas de l'ametrina

L'ametrina és una varietat transparent i bicolor del quars (SiO2) que té una part de color violeta (ametista) i una part de color groc (citrí). L’únic jaciment significant d’ametrina natural es troba a la mina Anahi, a l’est de Bolívia, on apareix en vetes situades en una roca calcària dolomítica.

La "bicoloració" ametista – citrí és a causa de la precipitació de quars en condicions geoquímiques, de temperatura i de creixement, molt específiques.

El color groc "citrí" de l'ametrina es deu al al seu que la pedra conté petites quantitats de ferro (Fe3+).

El desenvolupament del color violeta "ametista" consta de dues fases:

1. La primera fase consisteix en la substitució d’alguns ions Si4+ per ions Fe3+ dins l’estructura del quars. En aquesta primera fase, el quars és pràcticament incolor.

2. Finalment, per acabar de desenvolupar el color violeta "ametista", el cristall ha de ser exposat a una irradiació natural que provoca l'oxidació del ferro, passant aquest a tenir valencia 4+.

Ametrina (foto extreta de https://www.amethystsecrets.com/)

Pedra lluna o Adulària

La varietat pedra lluna o adulària és una barreja d’ortosa i albita, i per tant és un feldespat. En la seva estructura s'alternen capes d'ortosa amb capes d'albita (macles polisintètiques) que provoquen fenòmens d'interferència de la llum que donen lloc a iridiscències blaves.

El seu color de base és incolor o blanquinós. El color blanquinós es deu a la presència d'inclusions orientades a l'atzar que provoquen efecte de llum difusa, normalment produïda per les reflexions de les inclusions properes a la superfície de la gemma.

Per tant, la pedra lluna presenta un color de base incolor o blanquinós amb iridiscències blaves que varien en funció de la incidència de la llum. A aquest fenomen se'l coneix com a adularescència.

Pedra lluna (adularescència). Imatge extreta de https://geologyscience.com/gemstone-blog/what-is-adularescence-and-minerals/

Cas de l’Òpal noble

L'òpal és una substància amorfa que pertany al grup de la sílice. La seva fórmula química és SiO2.nH2O.

L'òpal està format per una sèrie d'estructures esfèriques microscòpiques de diferents mides ("pseudoestructura" de l'òpal). Aquestes esferes estan formades per microcristalls de cristobalita (polimorf de la sílice). Estan ordenades regularment i tenen alguns buits entre elles.

Joc de colors a l’òpal

Les esferes disposades compactament actuen com una xarxa de difracció de la llum donant lloc a interferències de la llum i, per tant, a un joc de colors (tots els colors de l'espectre visible).

Esferes de 1800 Å = 400 – 450 nm (blau – violeta)
Esferes de 1900 – 2100 Å = 450 – 550 nm (groc – verd – blau clar)
Esferes de 2500 – 3500 Å = 550 – 750 nm (taronja – vermell)

Disposició de les esferes a l'òpal (Imatge extreta de https://www.wikiwand.com/en/articles/Opal)

Joc de colors en òpal blanc (Imatge extreta de https://www.wikiwand.com/en/articles/Opal)

El color de base de l’òpal

El color de base de l’òpal és degut a la suspensió de petites inclusions entre les esferes de sílice.

Els òpals, atès que són el resultat d’un procés de sedimentació, poden tenir inclusions d'altres materials, com per exemple argiles. Aquestes argiles poden modificar el resultat final del color de base de l’òpal.

Exemples:

Òpal taronja, vermell o marró: Color a causa de la presència d’inclusions riques en ferro, probablement òxids i hidròxids de ferro.

Òpal rosa: Color degut a la presència de substàncies orgàniques de la família de la quinona que han estat adsorbides per les inclusions argiloses.

Òpal blau: Color degut a inclusions de crisocol·la, un silicat de coure i alumini hidratat. El coure és el responsable del color blau.