Lo smeraldo, la cui etimologia probabilmente deriva dal greco smaragdos (o smaragdus), è la più famosa varietà di berillo, un allumino silicato di berillio, noto per le numerose gemme cui dà origine. John Sinkakas nel volume “Emeralds and other Beryls” (1981), suggerisce che il termine berillo derivi dal nome della città indiana di Belur, un antico attivissimo centro commerciale. Successive modificazioni del nome Belur avrebbero dato origine al greco beryllus ed al latino berullus o beryllus fino al moderno berillo. Tutte le varietà gemmologiche del berillo hanno la stessa formula chimica e la stessa structura. Esse si differenziano per la presenza di elementi in traccia. Sulla base del colore si possono distinguere la varietà incolore, la goshenite, il berillo blù l'aquamarina, il giallo l'heliodoro, la rosa la morganite e la rossa la bixbite. Il meraviglioso colore verde dello smeraldo, dovuto a presenza di Cr, V e Fe nella sua struttura, ha attirato l'attenzione delle genti fin dall'antichità.

Storia

Le più antiche notizie sull'uso di smeraldi in gioielleria, datano all'antico Egitto. Sebbene alcune fonti sostengano che lo smeraldo fosse già noto ai tempi dei Faraoni della 12° dinastia (1900 a.C.), in realtà è noto con certezza che lo smeraldo era ampiamente diffuso in epoca tolemaica (300-30 a.C.), in epoca romana (30 a.C. - 400 d.C.) e presso i Bizantini (400 - 650 d.C.). Durante il regno della regina Cleopatra (primo secolo a.C.), ebbero grande sviluppo i traffici commerciali tra Roma e L'Egitto. Pietre preziose, così come marmi ed altri materiali da costruzione, furono importati nei territori dell'impero romano a fini artigianali. Le miniere di smeraldi attive in quel periodo erano quelle di El Zabara ed El Sikait sulle rive del Mar Rosso nell'Alto Egitto. Esse furono intensamente coltivate per molti secoli fino al regno del Sultano Al-Kamel (~ 1200 D.C.). Nonostante la loro ampia diffusione, le gemme prodotte da queste miniere non erano di elevata qualità a causa delle loro ridotte dimensioni, della non accentuata colorazione verde e delle numerose inclusioni fluide e solide presenti al loro interno. Tuttavia si può ritenere con buona approssimazione, che la maggior parte degli smeraldi rinvenuti in area romana era di origine egiziana. Sia i Romani che gli Egiziani attribuirono numerose proprietà divinatorie alle gemme verdi che venivano ritenute di buon auspicio per la fertilità. Lo scrittore greco Teofrasto, un discepolo di Aristotele (371-287 A.C.) ci ha tramandato notizie sull'uso di smeraldi in epoca greco-romana. Egli considerava i minerali soprattutto dal punto di vista della loro utilità. Nella sua opera "Peri Lithon" sono raccolte informazioni su giacimenti di oro, argento, piombo, rame, stagno, mercurio e sui minerali e rocce che li contengono. Sono interessanti ancora alcuni commenti, anche se frammentari e confusi, sull'origine dei minerali e sulle loro proprietà terapeutiche. Topazio, smeraldo ed acquamarina, rubino e granato erano richiesti sia per la loro bellezza che per i poteri magici loro attributi da influenze astrali. In particolare si riteneva che lo smeraldo, osservato intensamente, avesse la capacità di migliorare la vista. Lo scrittore romano Plinio il Vecchio confermò questa ipotesi, che potrebbe essere alla base degli occhiali oggi usati per correggere alcuni difetti visivi. Plinio (23 - 79 d.C.) è rimasto famoso fino ai nostri giorni come il primo enciclopedista della Storia. Le sue straordinarie conoscenze sono raccolte nei 37 volumi dell'opera "Naturalis Historia", una vasta raccolta (finita nel 77-78 d.C.) che partendo dalla "centralità" dell'uomo dà informazioni su tutto ciò che esiste in natura, sulla medicina e sulle arti. Nel libro dedicato ai minerali è presente un'ampia discussione sullo smeraldo e sulle diverse miniere attive ai suoi tempi che potrebbero essere state l'origine degli smeraldi rinvenuti in siti archeologici dell'Impero Romano. In termini di valutazione economica, Plinio pone lo smeraldo al terzo posto dopo i diamanti e le perle. Nonostante la bellezza e l'interesse per le gemme, Plinio critica la smodata passione della società romana per l'oro e le pietre preziose. Tra le altre annotazioni raccolte, lo scrittore romano segnala 12 varietà di smeraldi di cui egli aveva notizie. Esse corrispondono a 12 località nelle quali venivano coltivati smeraldi. Le più importanti miniere erano senz'altro quelle della Scizia, oggi corrispondenti ai depositi situati sui Monti Urali che dividono la Russia europea dalla Siberia. Altre citazioni comprendono la Batriana, odierno Afghanistan, l'Egitto, l'isola di Cipro, l'Etiopia, la Macedonia, la Persia, la Grecia, l'India ed il Pakistan. Oggi sappiamo che Plinio includeva tra gli "smeraldi," anche altre pietre che in realtà non hanno nulla a che vedere con le famose gemme verdi. Tra di esse ricordiamo il turchese, un fosfato di rame, usato in gioielleria per le sue belle sfumature dal verde chiaro al celeste vivo, coltivato in alcune delle località menzionate quali Cipro, la Macedonia, la Grecia e la Persia. Nonostante le inesattezze l'opera di Plinio resta di fondamentale importanza per coloro che vogliano orientarsi nelle attività minerarie del suo tempo. Una ricerca come quella che si sta impostando presso i Laboratori della Sezione di Roma dell'IGG-CNR sulla origine degli smeraldi archeologici ha trovato un gran numero di informazioni utili per la localizzazione delle miniere attive in epoca romana. Unica reale lacuna dell'opera di Plinio è la totale mancanza di informazioni sulla miniera di Habactal, situata in Austria vicino Salisburgo. La miniera più vicina a Roma non era nota allo scrittore romano così attento nelle sue citazioni!!! Del resto, secondo alcune fonti, si ritiene che questa miniera fosse già nota ai Celti, una popolazione indo-europea che si era insediata nella zona centro-occidentale dell'Europa nel 4° secolo a.C. Probabilmente si può pensare che i messi inviati da Plinio per raccogliere informazioni sulla miniera potrebbero non essere tornati in tempo per includere i loro dati nell'opera o, più verosimilmente, che la miniera non fosse attiva nel primo secolo d.C.

Genesi degli smeraldi

Le condizioni di cristallizzazione degli smeraldi possono essere ricondotte in prima approssimazione a due gruppi. Il primo basato sull'interazione tra rocce pegmatitiche, ricche in quarzo e feldspato potassico, e rocce basiche od ultrabasiche quali scisti e serpentini. La reazione metasomatica che si sviluppa provoca un elevato innalzamento della temperatura e porta i due sistemi reagenti ad uno stadio prossimo alla fusione. In queste condizioni alcuni elementi possono migrare da un sistema all'altro. Nel caso in esame elementi quali Magnesio, Cromo e Vanadio, mobilizzati nel sistema basico (scisto o serpentino), possono migrare e diffondere nel sistema acido (pegmatite) dando luogo alla cristallizzazione di smeraldo. Tale processo di formazione è caratterizzato da una geochimica regolata dalla reazione metasomatica in ambiente pneumatolitico-idrotermale a circa 500°C. Il secondo gruppo è costituito da quei depositi formatisi in aree caratterizzate da alta attività tettonica ricche di faglie, pieghe e fratture. L'interazione tra i fluidi idrotermali circolanti nel sistema di fratture e le rocce incassanti può portare alla formazione di smeraldi. Bei cristalli con qualità gommifere possono essere trovati in vene quarzose che riempiono pieghe e faglie. Parecchi tipi di rocce possono interagire coi fluidi acidi che circolano attraverso le fratture per dar luogo a precipitazione di smeraldo. Ciascuna di queste differenti rocce offre distinte peculiarità alla reazione di formazione dello smeraldo e ciò le porta a costituire un sottogruppo particolare del principale. Come nel primo gruppo la reazione che dà luogo alla formazione dello smeraldo è sempre di tipo metasomatico.

Gemmologia

La gemmologia è una sezione specifica della mineralogia dedicata allo studio delle gemme. Essa studia in particolare minerali che possono essere utilizzati per alcune loro qualità intrinseche (rarità, colore, bellezza, etc,) come pietre preziose o come materiali decorativi in gioielleria. Le analisi gemmologiche rigorosamente non distruttive sono in grado di certificare la autenticità di una gemma. Ha inoltre lo scopo di segnalare al mercato l'esistenza in commercio di imitazioni, trattamenti particolari che possano celare imperfezioni della pietra o di gemme sintetiche (ottenute, cioè, in laboratorio). I suoi strumenti analitici standard per l'identificazione di una data gemma sono il polariscopio (permette di riconoscere materiali isotropi da quelli anisotropi), il rifrattometro (permette la determinazione degli indici di rifrazione), lo spettroscopio (permette di determinare lo spettro di assorbimento) ed il microscopio che permette di studiare la superficie e l'interno del materiale in esame. Talvolta tuttavia tali strumenti non sono in grado di raggiungere risultati positivi , ed è allora necessario ricorrere ad analisi più sofisticate quali EMPA e SIMS che forniscono con assoluta certezza la composizione chimica di un qualsiasi minerale. I test gemmologici iniziano con l'esame visivo della forma dell'oggetto, con la valutazione della sua grandezza, del taglio e nel caso del suo montaggio. Il tipo di taglio e la sua realizzazione (rapporto delle proporzioni tra tavola e corona) in particolare sono molto importanti per la valutazione della pietra. La purezza ed il grado di dispersione della luce sono altri parametri importanti per una esatta stima. Da un punto di vista strettamente commerciale il valore di una pietra si accresce considerando la tonalità del colore, la trasparenza, i suoi carati e le inclusioni presenti al suo interno che ci possono offrire informazioni sulla sua origine.

Classificazione e cura degli smeraldi

Lo smeraldo può essere classificato in base alle sue proprietà ottiche (Tabella 1) e chimico-fisiche (Tabella 2) che variano in un ambito abbastanza ristretto in funzione della sua miniera di origine. Lo smeraldo è l'unica gemma le cui inclusioni e i trattamenti relativi sono accettati dal mercato. E' ovvio che meno sono le inclusioni presenti, più vivido è il suo colore migliore è la sua valutazione commerciale. Tutti gli smeraldi vengono sottoposti a trattamenti con oli particolari (olio di cedro) per migliorare la tonalità del loro colore verde e mascherare nello stesso tempo la visibilità delle inclusioni. Lo smeraldo dà il nome ad un particolare tipo di taglio, tuttavia la pietra può essere tagliata in qualsiasi forma da rotonda a rettangolare. La pulizia degli smeraldi può essere fatta in acqua tiepida con saponi neutri spazzolando la pietra con morbidi pennelli. Non è possibile usare pulitori ad ultrasuoni che potrebbero eliminare i trattamenti subiti dalla gemma per migliorare al sua colorazione ed evidenziare inclusioni prima non visibili. Conservare lo smeraldo separatamente da pietre di simile o maggiore durezza per evitare accidentali spaccature. Non indossare mai smeraldi durante il lavoro ed evitare di sottoporre la pietra a repentini cambi di temperatura.

 

Tabella 1: Proprietà ottiche degli smeraldi

 

 

Inclusioni

Gli smeraldi sono molto spesso pervasi da inclusioni ­ chiamate attualmente "jardin" (giardino). Queste possono consistere di cristalli cubici di pirite (chiamate "carbone," perchè appaiono scure in luce trasmessa), calcite, aghi di tremolite, actinolite, lamine di biotite e inclusioni a due o tre fasi (cavità contenenti un liquido e un gas o, nel caso di tre fasi incluse, anche una allo stato solido). A prescindere dall'origine delle inclusioni intrappolate dentro una gemma, queste rappresentano delle indelebili impronte digitali dell'ambiente in cui esse si formarono. Possono essere gassose, liquide o solide e correlate ai fenomeni chimico-fisici che ebbero luogo durante le reazioni metasomatiche con cui si formarono le gemme. Le inclusioni solide possono essere considerate le più utili, poiché contengono piccoli frammenti delle rocce coinvolte nelle reazioni. Studiare queste inclusioni è l'ideale completamento degli altri tipi di analisi per la determinazione della il deposito di origine. Ciò nonostante, il ristretto numero di condizioni in cui lo smeraldo si forma complica questa determinazione, poiché differenti depositi possono mostrare simili caratteristiche. Ciò rende difficile identificare con assoluta certezza il deposito di origine. Da un punto di vista commerciale, il valore di una gemma aumenta all' aumentare del suo colore, trasparenza, peso in carati e delle inclusioni che ci indicano la sua provenienza.

Struttura

Il Berillo cristallizza nel sistema esagonale (a = b = g = 120°; d=90°; a:a:a:c), classe diesagonale bipiramidale (A6, 3A'2, 3A"2, P, 3P', 3P", C). I cristalli esagonali, in natura presentano abito prismatico, aciculare, raramente tabulare. Le forme semplici più comuni sono il pinacoide basale e prismi e bipiramidi esagonali e diesagonali. Il gruppo spaziale è P6/mcc. La struttura del berillo è ben nota da tempo ed è formata da anelli esagonali di tetraedri SiO3=, sovrapposti nella direzione dell'asse A6 di maggior simmetria. Questi anelli sono collegati tra di loro lateralmente e verticalmente da tetraedri BeO4= ed ottaedri AlO6- , dando luogo, in tal modo, ad una struttura tridimensionale. All'interno degli anelli esagonali si formano dei canali aperti paralleli all'asse A6, dove possono entrare ioni alcalini e molecole di acqua. La cella unitaria contiene due unità (Z=2) di formula ed ha parametri reticolari dell'ordine di a= 9.215 Å, c=9.218 Å, and c/a = 1.0003. Presenta tre siti cristallografici distinti: un sito tetraedrico T' occupato dagli atomi Si, un secondo sito tetraedrico T" occupato da atomi di Be ed uno ottaedrico Oh, occupato da atomi di Al. Quando gli atomi di Si, Be ed Al vengono sostituiti da atomi con stato di ossidazione diverso, si creano sbilanci di carica elettrica all'interno della cella unitaria. Per compensare tali variazioni di carica elettrica vengono richiamati all'interno del berillo ioni alcalini ed alcalini terrosi che sono ospitati all'interno dei canali sopra descritti insieme a molecole di H2O.

Struttura del berillo proiettata sul piano basale (0001). Sono evidenziabili gli anelli esagonali di tetraedri SiO4 che si sovrappongono perpendicolarmente all'asse C uniti tra loro da siti ottaedrici occupati da Al e siti tetraedrici occupati dal Be, a formare un reticolo tridimensionale.

Formula chimica

La formula chimica del berillo è Be3Al2Si6O18 , mentre la sua composizione chimica è riportata nella Tabella n.3. Numerosi elementi chimici possono entrare nella struttura del berillo, modificandone in parte le sue proprietà fisiche. I sostituenti si differenziano in base al sito cristallografico considerato. Il Be nel tetraedro T" può essere sostituito da Li, B, mentre l'Al nel sito ottaedrico può essere sostittito da Mg, Mn, Fe, Cr, Ti, V and Sc. La sostituzione di Al e Be da parte di ioni a minor valenza dà luogo, come detto nel paragrafo sulla struttura, ad una deficienza di carica elettrica. Ioni alcalini ed alcalini terrosi quali Na, K, Cs, Rb e Ca vengono richiamati all'interno del Berillo e posizionati nei canali per bilanciare la deficienza di carica insieme a molecole di H2O, CO2 e secondo alcuni autori anche ioni Fe e Li. Questo complesso comportamento cristallo-chimico induce variazioni fisiche e composizionali alcune delle quali di interesse gemmologico. Piccole quantità, a livello di tracce, presenti nella struttura possono provocare grandi modificazioni ad esempio del colore.

Tabella 3: Composizione chimica del berillio

 

L'ambiente di formazione più comune del berillo è quello pegmatitico. La composizione chimica dello smeraldo è simile a quella del berillo, con l'aggiunta di alcuni elementi caratteristici quali il cromo e/o il vanadio ed il ferro responsabili della sua tipica colorazione verde. Una analisi di uno smeraldo proveniente dalla miniera di Swat Valley, Pakistan è riportata di seguito:

La formula cristallochimica include la suddivisione dei cationi analizzati tra i rispettivi siti cristallografici. Viene riportata anche a scopo didattico la tradizionale rappresentazione della formula chimica dello smeraldo secondo le modalità indicate per le formule chimiche classiche, in blù. La composizione chimica di un minerale e nella fattispecie di uno smeraldo può essere ottenuta per mezzo di tecniche analitiche distruttive e non distruttive. Tra queste ultime la più diffusa è senz'altro la microanalisi elettronica (EMPA) che permette di determinare sia qualitativamente che quantitativamente gli elementi presenti in una data matrice. Essa è in grado di rivelare tutti gli elementi compresi tra il numero atomico Z = 9 e Z = 92, cioè tra il fluoro e l'uranio. Mediante l'uso di particolari cristalli analizzatori possono essere determinati anche gli elementi leggeri a partire dal Be. La precisione sulla determinazione degli elementi maggiori, è dell'ordine ± 0.01% e dello ± 0.05 % per gli elementi minori. Le difficoltà nella determinazione degli elementi leggeri, Li, Be, B, C, N, e O, possono essere superate mediante l'uso del SIMS (Spettrometria di massa ad ioni secondari). Tale tecnica analitica infatti è in grado di determinare oltre agli elementi leggeri anche minori e tracce in concentrazioni ben al di sotto dei limiti di sensibilità EMPA.

Database

Nella foto, una collana ritrovata con altri gioielli ad  Oplontis, nella “Villa B” forse appartenuta a Lucio Crasso Terzo. Si presume che il gioiello appartenesse ad una donna morta durante l’eruzione del Vesuvio del 79 A.D: