Desde la antigüedad, las piedras preciosas se han extraído y comercializado en todo el mundo, a veces viajando entre continentes desde su origen. Las gemas se definen geológicamente como minerales famosos por su belleza, resistencia y rareza. Su composición elemental única y su orientación atómica actúan como huella dactilar, lo que permite a los investigadores descubrir el pasado de las piedras y, con él, las rutas comerciales históricas.

En AIP Advances, de AIP Publishing, Khedr y sus colaboradores emplearon tres modernas técnicas espectroscópicas para analizar rápidamente gemas halladas en el Escudo Árabe-Nubio y compararlas con gemas similares de todo el mundo. Mediante espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y espectroscopia Raman, los autores identificaron los elementos que influyen en el color de las gemas, diferenciaron las piedras encontradas dentro y fuera de la región y distinguieron las naturales de las sintéticas.

El Escudo Árabe-Nubio es una exposición de yacimientos minerales que intercala el Mar Rojo en los actuales Egipto y Arabia Saudí. Los yacimientos se remontan a la edad geológica más temprana de la Tierra, y los metales preciosos y las piedras preciosas se han cosechado durante miles de años.

Localización de los minerales gema investigados de Egipto y Arabia Saudí. Fotos a escala de minerales gema coloreados. Para todas, campo de visión (FOV) = 4 cm. (1) Peridoto de Zabargad (San Juan), frente a la costa egipcia del Mar Rojo. (2) Peridoto de Harrat Kishb (campo volcánico), Arabia Saudí. (3a) Esmeralda y (3b) Amazonita, Wadi Sikait, zona de Wadi El-Gemal, desierto oriental, Egipto. (4) Esmeralda de baja ley (berilo), Wadi Ghazala, Península del Sinaí, Egipto. (5) Amatista, zona de Asuán, desierto oriental, Egipto. | foto Khedr et al.

Mostramos las principales características espectroscópicas de las piedras preciosas de estas localidades de Oriente Próximo para distinguirlas de sus homólogas de otras localidades del mundo, explica el autor Adel Surour. Esto incluye una variedad de gemas de silicato como la esmeralda de las antiguas minas de Cleopatra en Egipto, además de amatista, peridoto y amazonita de otros yacimientos históricos, que datan en su mayoría de la época romana.

Las distintas técnicas espectroscópicas que emplearon revelaron información diferente sobre las piedras. LIBS caracteriza rápidamente la composición química, mientras que FTIR determina los grupos funcionales relacionados con la estructura e indica la presencia de agua y otros hidrocarburos. Incluso para materiales químicamente idénticos, la espectroscopia Raman muestra la estructura cristalina única de los átomos de las gemas.

Los autores descubrieron que el contenido de hierro está relacionado con el característico tono púrpura de las amatistas, y que otros elementos como el cobre, el cromo y el vanadio también son responsables de la coloración. Un pico de agua característico deja al descubierto las gemas sintéticas cultivadas en laboratorio, útiles para fines científicos e idénticas a las naturales, pero menos caras.

La estructura cristalina diferenciaba las cuentas de amazonita de México, Jordania y Egipto.

Las piedras preciosas como la esmeralda y el peridoto se extraen desde la antigüedad, explica Surour. A veces, algunas piedras preciosas eran llevadas por marineros y comerciantes a sus países de origen. Por ejemplo, las coronas reales de Europa están decoradas con piedras preciosas peculiares que proceden de África o Asia. Necesitamos métodos precisos para distinguir la procedencia de una piedra preciosa y rastrear las antiguas rutas comerciales para tener información correcta sobre el lugar original de donde se extrajo.

Fuentes

American Institute of Physics | Amal Abdelfattah Khedr, Adel A. Surour, Ahmed El-Hussein, Mahmoud Abdelhamid. Characterization and discrimination of some gem silicate minerals adopting LIBS, FTIR, and Raman spectroscopic techniques. AIP Advances, 2023; 13 (8) DOI: 10.1063/5.0157623

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