|
 Przyjmuje się, że żaden surowiec powstały w warunkach naturalnych nie jest wolny od inkluzji. Dotyczy to szczególnie szmaragdów, które ze względu na liczność inkluzji (stopień czystości) zalicza się do typu III. Według definicji typ ten obejmuje kamienie, w których inkluzje są powszechne i łatwo dostrzegalne, a mimo to są cenione jako kamienie jubilerskie.
Za podstawę systematyki inkluzji przyjmuje się takie kryteria, jak geneza, stan skupienia, rodzaj i charakter oraz stan fazowy układu.
Ze względu na genezę wyróżnia się następujące inkluzje:
1) pierwotne protogenetyczne, tworzące się przed wykrystalizowaniem kryształu podstawowego, zamknięte w krysztale w czasie jego wzrostu, zwykle w postaci różnej wielkości wrostków krystalicznych;
2) pierwotne syngenetyczne, formujące się równocześnie z kryształem podstawowym;
3) epigenetyczne (wtórne), powstające po wykształceniu się kryształu podstawowego.
Ze względu na stan skupienia, rodzaj i charakter wyróżnia się inkluzje:
1) stałe, którymi mogą być wrostki tego samego lub obcego minerału, niekiedy również szkliwa naturalne; do fazy stałej zalicza się również substancje stałe, takie jak np. bituminy;
2) ciekłe, wypełniające pustki wewnątrz kryształów; do fazy ciekłej zalicza się wodę, wodne roztwory różnych soli (NaCl, KCl, CaCl2, NaHCO3, MgCl2 i in.), skroplone (ciekłe) gazy (CO2, CH4, H2S i in.) oraz ciekłe bituminy;
3) gazowe, wypełniające pustki wewnątrz kryształów; do fazy gazowej zalicza się parę wodną, dwutlenek węgla, azot,
 |
 |
etan (etan, propan i in.), wodór, tlen, siarkowodór, hel, argon i inne gazy szlachetne oraz związki chlorowodorowe (obserwowane w cieczy pęcherzyki gazu w gemmologii są znane jako "libelle");
4) wewnętrzne pęknięcia i szczeliny, defekty klasyfikowane jako inkluzje, gdy zawierają ciecz lub gaz. Inkluzje mogą przybierać bardzo urozmaicone kształty (hieroglificzne, siatkowe itp.), tworząc tzw. "flagi", "pióra" lub "skrzydła". Obserwacje mikroskopowe tych inkluzji mogą wskazywać niekiedy tylko na istnienie granic warstw lub ciemnych punktów wskutek wewnętrznego odbicia światła;
5) wewnętrzne linie wzrostu, linie zbliźniaczeń i strefowości oraz strefy wzrostu. Strefowość może być zaznaczana jako niewielka różnica stopnia nasycenia barwą lub jako warstwy małych, pierwotnych, ksenogenicznych kryształów. Wewnętrzne linie wzrostu w okazach naturalnych są zwykle wzajemnie równoległe, natomiast strefy wzrostu przebiegają równolegle do płaszczyzny dwuścianu podstawowego i słupa heksagonalnego.
Bogactwo świata mineralnego powoduje, że poza trzema podstawowymi stanami skupienia (stały, ciekły i gazowy) istnieje również wiele ich kombinacji, których możliwe konfiguracje przedstawiono schematycznie na rys. 1.
Ze względu na stan fazowy układu wyróżnia się inkluzje:
1) jednofazowe, którymi są wrostki stałe, ciekłe lub gazowe (np. roztwory pokrystalizacyjne lub dwutlenek węgla);
2) wielofazowe (zwykle dwufazowe lub trójfazowe), w których fazy wypełnienia powstały w czasie stygnięcia cieczy stanowiącej zawartość inkluzji; obecność fazy stałej (np. anhydrytu, halitu, sylwinu i in.) jest wynikiem przesycenia roztworu.
Rozważając diagnostyczną rolę różnego rodzaju inkluzji występujących w szmaragdach naturalnych, należy podkreślić, że odzwierciedlają one zawsze warunki fizyczne towarzyszące zachodzącym procesom geologicznym, w wyniku których formował się kryształ macierzysty. Oczywiście późniejsze warunki geologiczne, na przykład ruchy tektoniczne, mogą wpływać na kształt i pokrój pewnych inkluzji. Do najważniejszych czynników wpływających na wygląd, stan fazowy, stan skupienia i charakter występujących w szmaragdach naturalnych inkluzji zalicza się:
1) rodzaj występujących skał towarzyszących powstawaniu kryształów;
2) skład chemiczny cieczy w procesie hydrotermalnym;
3) warunki fizyczno-chemiczne procesów geologicznych (temperatura i ciśnienie).
Najbardziej charakterystyczne, a zarazem i diagnostyczne inkluzje występujące w szmaragdach naturalnych to inkluzje ciekłe i stałe.
Inkluzje ciekłe w szmaragdach naturalnych, ze względu na ich genezę, zalicza się do syngenetycznych (pierwotnych) lub epigenetycznych (wtórnych). Wypełniającą ciecz (jedna, dwie, okazjonalnie w połączeniu z inkluzjami gazowymi i małymi kryształami reprezentującymi ciała stałe), stanowi zwykle woda, roztwory wodne różnego rodzaju soli (np. NaCl) i metali ciężkich oraz mieszanina pary wodnej z dwutlenkiem węgla. Wśród rozpuszczonych substancji identyfikujemy sód, wapń, potas, magnez, chlor, fluor, węglany i jony siarki. Czasem typowa dla szmaragdów jest obecność w przesyconych inkluzjach ciekłych kryształów halitu, sylwinu i anhydrytu, a także, tak jak w przypadku ciekłych inkluzji pierwotnych, obecność kryształów negatywnych z wypełnieniem dwufazowym (ciecz, pęcherzyk gazowy) lub trójfazowym (ciecz, pęcherzyk gazowy, kryształ halitu). Ciekłe inkluzje pierwotne stanowią porcje cieczy, które są zamykane w czasie wzrostu kryształu-gospodarza. Mechanizm powstawania inkluzji pierwotnych pokazano na rys. 2. Składają się one zwykle z jednej lub dwóch faz ciekłych (dwie ciecze niemieszalne) wypełniających pustki wewnątrz kryształów, często o pokroju kryształów negatywnych. Są rozrzucone w krysztale pojedynczo lub układają się wzdłuż stref przyrostu. Tworzą liczne "roje" (ang. swarms) wpływające na obniżenie przezroczystości kamieni; niekiedy są tak gęste, że nadają kamieniowi mleczne zabarwienie. Bardzo charakterystyczne są inkluzje pierwotne tworzące skupienia zwane "ogródkami" (fr. jardin), jak również kryształy negatywne z wypełnieniem dwufazowym (ciecz, pęcherzyk gazowy) lub trójfazowym (ciecz, pęcherzyk gazowy, kryształ halitu lub szmaragdu), albo w postaci pojedynczych inkluzji jednofazowych (ciecz). Ciekłe inkluzje wtórne stanowią ciecze wnikające w szczeliny łupliwości i pęknięcia powstałe już po krystalizacji kryształu-gospodarza. Powstają one w wyniku zabliźniania szczelin (ang. healing process). Mechanizm powstawania wtórnych inkluzji ciekłych pokazano na rys. 3. Pęknięcia i szczeliny wypełnia ciecz, która jest następnie w wyniku procesu zabliźniania zamykana w krysztale-gospodarzu. Rozpuszczanie kryształu i przemieszczanie się cieczy w krysztale prowadzi do powstawania inkluzji dendrytopodobnej, a kontynuacja tego procesu powoduje rozproszenie zamykanej cieczy. Efektem końcowym procesu jest powstanie licznych wakuoli wypełnionych cieczą. Wtórne inkluzje ciekłe występują w postaci inkluzji wielo lub jednofazowych, tworzących zwykle różnego rodzaju chmury i smugi zwane "welonami", "chorągwiami" lub "odciskami palców" (ang. finger-prints, układ wewnętrzny przypomina linie papilarne).
Inkluzje stałe w szmaragdach naturalnych reprezentowane są przez wszystkie trzy typy wrostków krystalicznych. Stałe inkluzje protogenetyczne występują najczęściej w szmaragdach związanych z pegmatytami i łupkami mikowymi. Do inkluzji w szmaragdach związanych ze skałami pegmatytowymi należą wrostki apatytu, kwarcu, skaleni, miki i czarnego turmalinu, natomiast w szmaragdach związanych z łupkami mikowymi (np. ze złóż w Egipcie, Rosji i Zimbabwe) należą wrostki aktynolitu, kwarcu, miki i czarnego turmalinu. Większości z nich towarzyszą kanaliki wzrostowe równoległe do osi optycznej i zarazem do osi krystalograficznej Z, powstałe w wyniku defektów sieci (kanaliki, "cienie" inkluzji stałej), występujących nad wrostkiem obrastanym przez kryształ szmaragdu (rys. 4 a). W wielu przypadkach, gdy proces wzrostu minerału-gospodarza zostaje z różnych powodów zwolniony, a następnie przyspieszony, tworzą się charakterystyczne inkluzje zwane przez gemmologów "gwoździami". Proces ten wygląda w ten sposób, że w minerale-gospodarzu zaczyna krystalizować inny minerał, który tworzy długą syngenetyczną inkluzję krystaliczną, ułożoną zgodnie z kierunkiem wzrostu (rys. 4 b). Zwolnienie wzrostu minerału-gospodarza wywołuje zwiększenie wymiaru inkluzji, głównie poprzecznego, powodując powstanie "główki". Stałe inkluzje syngenetyczne występują głównie w szmaragdach kolumbijskich, a stanowią je wrostki: kalcytu o pokroju romboedrycznym, mosiężnożółtawego pirytu, brązowawego pirotynu i bezbarwnego kwarcu. Stałe inkluzje epigenetyczne występują w szmaragdach naturalnych niezwykle rzadko, a zalicza się do nich jedynie wrostki ilmenitu i hematytu.
W szmaragdach naturalnych zidentyfikowano następujące inkluzje stałe (wrostki mineralne): aktynolit, albit, amfibole, andezyn, ankeryt, apatyt, baryt, beryl, byssolit, chloroapatyt, chloryty, chromit, chryzoberyl, cyrkon, dolomit, dravit, enstatyt, epidot, fluoryt, gersdorffit, getyt (limonit, lepidokrokit), granat, halit, hematyt, ilmenit, ilmenorutyl, kalcyt, kasyteryt, kobaltyt, kummingtonit, kwarc, magnetyt, magnezyt, miki (biotyt, flogopit, fuchsyt, muskowit), molibdenit, monacyt, ortyt, parisyt, pentlandyt, petalit, picotyt, pirochlor, pirotyn, piryt, ralstonit, rutyl, skalenie (ortoklaz), spinel, staurolit, sylwin, talk, thoryt, tremolit, turmalin, tytanit, uraninit. Z gemmologicznego punktu widzenia do diagnostycznych inkluzji występujących w szmaragdach naturalnych, a zwią- zanych z miejscem występowania i pozwalających na ich odróżnienie od kamieni syntetycznych, należą inkluzje zestawione w tabeli.
Przykłady charakterystycznych inkluzji naturalnych i miejsca występowania szmaragdów
Autor serdecznie dziękuje Panu prof. dr hab. Andrzejowi Kozłowskiemu z Uniwersytetu Warszawskiego za cenne uwagi i konsultację merytoryczną maszynopisu.
Literatura:
GIA: Gem Identification Laboratory. GIA 1985, s. 5-8.
E. G¸belin: On the nature of mineral inclusions in gemstones. "J. of Gemology", 1969, Vol. 11, 149-192.
E. G¸belin, J. Koivula: Bildatlas der Einschlusse in Edelsteinen. ABC Verlag, Zurich 1986.
A. Kozłowski et. al.: Emeralds from Somondoco, Colombia: chemical composition, fluid inclusions and origin. "Neues Jahr. Miner. Abb." 1988, 159, Nr 1, 23-49.
O. Leeder et. al.: Einschlusse in Mineralen. VEB Deutscher Verlag, Leipzig 1987.
E. Roedder: Fluid inclusions in Gemstones: Valuable Defects. "IGC Proceedings, GIA", 1982, 479-502.
D. Schwarz: The importance od solid and fluid inclusions for the characterization of natural and synthetic emeralds. The emerald. AFG, Paris 1998.
J. Sinkankas: Emerald and other beryls. Chilton Book Company, Radnor 1981.
J. Sinkankas, P. Read: Beryl. Butterworths, London 1986.
T. Sobczak N. Sobczak: Inkluzje w problematyce diagnostycznej kamieni szlachetnych i ozdobnych. "Acta Universitatis Wratislaviensis", 1996, No 1784, 47-55.
T. Sobczak N. Sobczak: Szmaragdy. Wyd. Tomasz Sobczak, Warszawa 1998.
T. Sobczak N. Sobczak: Wielka encyklopedia kamieni szlachetnych i ozdobnych. Wyd. Naukowe PWN SA, Warszawa 1998.
T. Sobczak N. Sobczak: Rzeczoznawstwo kamieni szlachetnych i ozdobnych t I. Wyd. Tomasz Sobczak, Warszawa 2001.
R. Webster, P. Read: Gems. Butterworths, London 1994.
|
