Evaluation of emeralds by their origin: Multivariate analysis - Infrared spectra

Evaluación de esmeraldas por su origen: análisis multivariado-espectro infrarrojo

Se estudiaron (usando espectroscopia de reflectancia infrarroja con transformada de Fourier, análisis de componentes principales,agrupamientos y análisis discriminante por mínimos cuadrados parciales), 54 esmeraldas colombianas, 26 provenientes de Palo Arañado(zona esmeraldífera oriental, distrito de Chivor,Boyacá, Colombia), y 28 de Santo Domingo(mina La Pava, zona esmeraldífera occidental,distrito de Muzo, Boyacá, Colombia), junto a 30 esmeraldas de Kafubu (Zambia), con el fin de diferenciarlas por su origen geográfico.Los espectros fueron suavizados y se corrigió su línea base. El análisis de componentes principales permitió identificar que los números de onda 2474, 2640, 2686, 2818, 5448 y 6815 $c{m}^{-1}$​ son los de mayor contribución al primer componente principal y, por tanto, los más relevantes en la separación de los grupos de esmeraldas por su origen geográfico. Lo anterior hizo posible la discriminación completa entre las esmeraldas de Zambia y las de Santo Domingo, mientras que solo 5 muestras de Palo Arañado resultaron 100 % diferenciables de los otros dos grupos de esmeraldas estudiadas.

INTRODUCCIÓN

La esmeralda es la variedad verde del mineral berilo, cuya fórmula ideal es Be3A12Si6O18. El berilo es un mineral ciclosilicato constituido por anillos de seis miembros de tetraedros de sílice. La estructura cristalina del berilo apila los anillos de sílice unos sobre otros formando canales que discurren paralelos al eje c cristalográfico de la esmeralda. Los canales (cavidades no uniformes) con un diámetro aproximado de 0,51 nm separados por cuellos de botella con un diámetro aproximado de 0,28 nm pueden estar ocupados por fluidos mineralizantes que contienen iones alcalinos (como Na⁺, Li⁺, K⁺, Rb⁺ y Cs⁺), moléculas de H2O y CO2. Los fluidos mineralizantes pueden encontrarse en inclusiones fluidas [1-4]. Las moléculas de H2O en los canales se mantienen en dos orientaciones relativas al eje c. Las moléculas de agua-I tienen el vector que une los dos protones paralelo al eje c. Por el contrario, las moléculas de agua-II tienen el vector anteriormente mencionado perpendicular al eje c. Las moléculas de agua-II se encuentran en cristales de berilo que contienen iones alcalinos (Li, Na o K) situados en cuellos de botella [2,5,6].

Colombia, Brasil y Zambia son los mayores productores de esmeraldas. Los yacimientos colombianos producen la mayoría de las esmeraldas de alta calidad del mundo. El valor monetario de la esmeralda puede verse influido por la claridad, el brillo, el color y el origen geográfico [7-9]. La determinación del origen geográfico de las esmeraldas se basa en las características de la gema vinculadas a su formación geológica. Los entornos geológicos imprimen atributos fisicoquímicos a las esmeraldas que las diferencian según su origen geográfico.