Joyería y gemólogos, un choque aparente de objetivos e intenciones. El caso de los zafiros tratados con presión y alta temperatura (P-HT)

Algunas veces da la impresión de que existe una brecha entre las necesidades de la joyería y las funciones y soluciones que los gemólogos aportan o pueden aportar al sector. Bien entendido que al emplear el término genérico de joyería me refiero a todo un amplio abanico de actividades que incluye el diseño, fabricación, distribución, asociaciones, tasadores, etc. Y, no utilizo el término Gemología y sí la palabra  gemólogos, en plural, con el fin de diferenciar la disciplina científica que estudia las gemas, algo genérico e impersonal que define unos conceptos y establece una metodología, de los profesionales que, de hecho, la practican en un contexto y una coyuntura concreta y, a menudo, cambiante en la que surgen polémicas, discrepancias, inquietudes y, también, conflictos con cierta frecuencia. Todo esto se entenderá mejor al abordar el tema que nos ocupa: la modificación artificial del color de los zafiros tratados bajo presión y elevada temperatura (P+HT, por su siglas en inglés), y su aceptación por parte de las asociaciones internacionales de joyería y laboratorios gemológicos.

Un estudio que recientemente hemos llevado a cabo en nuestro laboratorio con un lote de zafiros naturales que fueron tratados con esta técnica relativamente nueva nos servirá para ilustrar esto que acabamos de decir. La técnica en cuestión consiste en aplicar elevada temperatura, alrededor de 1750ºC, bajo una presión aproximadamente 100 MPa, a zafiros de color lechoso para conseguir un azul intenso homogéneo; y también se emplea con zafiros que previamente habían sido tratados térmicamente sin conseguir un resultado satisfactorio.

La colección de zafiros que componen el estudio

La tabla 1 muestra el tamaño, peso y color previo y final de los ocho ejemplares. Excepto el ejemplar A de color azul claro, el resto tenía un color azul intenso.

En todos los casos al observar las gemas con aumentos se podía ver que la distribución del color no era completamente homogénea ya que presentaban bandas rectas de color más o menos destacadas.

Propiedades gemológicas.

Los índices de refracción (1,770 – 1,7629), birrefringencia (0,008), signo óptico uniáxico (-) y peso específico (3,99) de estas gemas se corresponden con los habituales de los zafiros naturales sin tratar o tratados térmicamente con métodos tradicionales. En cuanto al dicroísmo, los ejemplares A, E, F presentaban marcado dicroísmo de color azul intenso y azul violáceo, mientras que los ejemplares B, C, D, G y H mostraban un dicroísmo moderado también azul intenso y azul violáceo. Bajo la lámpara de luz ultravioleta todos resultaron ser inertes, tanto con onda larga (365 nm), como con onda corta (254 nm).

El espectro de absorción que pudimos observar con un espectroscopio gemológico manual de los ejemplares E, F, y H mostraba la típica banda de absorción de los zafiros a 450 nm, débil en el ejemplar E, más definida en el F, e intensa y definida en el H. El resto de ejemplares no mostraba espectro de absorción.

Entre polarizadores cruzados los ejemplares B, y F mostraban colores de interferencia debidos a maclas gemelas. En realidad, muchos zafiros naturales y tratados tienen este tipo de maclado.

El ejemplar B entre polarizadores cruzados muestra colores de interferencia

Espectroscopía de infrarrojos FTIR.

El espectro de infrarrojos de la región comprendida entre 3350 cm^-1 y 2900 cm^-1 de estas gemas aporta información muy característica y distinta de la que obtendríamos en zafiros naturales sin tratar o tratados térmicamente con métodos tradicionales.

Excepto en caso del ejemplar A, el espectro de infrarrojos de los zafiros que hemos estudiado se caracteriza por un conjunto de picos a 3051; 3136; 3193; 3261; 3297; y 3418 cm^-1, con muy ligeras variaciones entre unos y otros, tal y como se puede ver en la tabla 2. En cuanto al ejemplar A, el que más varía con respecto al resto de ejemplares, destaca por una banda de absorción ancha centrada a 3045 cm^-1.

Gráfica del espectro FTIR del ejemplar A

Gráfica del espectro de infrarrojos del ejemplar C

No vemos los picos a 3309 cm^-1 asociado a moléculas OH, ni tampoco el de 3232 cm^-1 muy habituales en zafiros tratados térmicamente con métodos tradicionales y en algunos naturales sin tratar.

Gráfica del espectro FTIR de un zafiro calentado por métodos tradicionales.

La tabla 2 resume la posición de los picos de absorción en los espectros de infrarrojos que se han obtenido en el análisis de los ocho ejemplares.Si contrastamos los espectros de infrarrojos que obtuvimos de estos zafiros tratados P+HT con el de cientos de espectros de otros zafiros que han pasado por nuestro laboratorio y tenemos en nuestra base de datos vemos que los primeros son claramente diferentes. Ahora bien, al parecer, según algunas informaciones, es posible que los zafiros tratados P+HT que se calientan posteriormente pierdan esta característica y recobren el espectro de infrarrojos anterior. En cualquier caso, el espectro de infrarrojos de las piedras que componen este estudio es muy característico.

Lupa y microscopio.

El estudio de las inclusiones fue muy revelador. En general, los ejemplares tenían fisuras internas casi cerradas en la superficie, muy características de los zafiros tratados a elevada temperatura.

La flecha indica una fisura parcialmente cerrada del ejemplar B

Al estudiar las inclusiones con el microscopio gemológico vemos que destaca un tipo de inclusión que consiste en un cristal rodeado de halos de tensión, estas inclusiones son típicas de los corindones que han sido tratados con calor, pero en estos zafiros son muy numerosas. Algunas incoloras que podrían ser incluso corindón sintético que se formó durante el tratamiento.

Ejemplar E, cristales con halo de tensión y bandas rectas y difusas de coloración. Luz de campo oscuro, 60x.

Ejemplar D, inclusiones incoloras con halos de tensión. Luz de campo oscuro 40x.

Ejemplar D, entre polarizadores cruzados y 60x se ven muy bien las tensiones alrededor de las inclusiones.

Otro tipo de inclusiones reveladoras de la temperatura extrema a la que fueron sometidas estas gemas consiste en formas alargadas y finas producidas por restos vítreos en la zona de contacto entre maclas gemelas. Tal como se puede ver claramente en el ejemplar G.

Ejemplar G, restos vítreos en la zona de contacto entre maclas gemelas. Luz de campo oscuro 60x.

La tabla 3 expone brevemente algunas de las inclusiones más destacadas de los ejemplares.

Aunque muchas inclusiones producidas por el tratamiento P+HT en zafiros se parecen a las que ocasionan los tratamientos térmicos tradicionales, el panorama de inclusiones de plaquitas con intenso brillo y fracturas alrededor de inclusiones sólidas típico de estos ejemplares es un dato de máxima importancia.

Este tratamiento utiliza una prensa de moldeado modificada que puede producir fracturas o fisuras inesperadas o, incluso, ocasionar que la piedra se parta. Pero también puede ocurrir lo contrario, en función de la posición de la fisura con respecto a la dirección en la que se aplica la presión algunas fisuras que ya existían previamente pueden cerrarse. De manera que algunas veces el impacto sobre la pureza de los zafiros así tratados puede ser negativo y otras veces positivo.

Los métodos para mejorar artificialmente el color de los zafiros son muy complicados porque entran en juego muchos parámetros difíciles de controlar: temperatura, tiempo, atmósfera (reductora vs oxidante), inclusiones o elementos trazas del material de partida, sin contar con elementos químicos contaminantes procedentes, por ejemplo, de los instrumentos empleados o, incluso, añadidos intencionadamente. El resultado muchas veces es incierto.

La principal ventaja del método que emplea elevada temperatura y presión frente a los métodos de tratamientos térmicos tradicionales es que, aunque no se aplica por lotes, sino individualmente, en veinte minutos se ha terminado todo el proceso (sin contar el repulido posterior). El zafiro a tratar se sitúa en el centro de un crisol hecho de arcilla refractaria y relleno de grafito en polvo. Se utiliza grafito porque es un buen conductor térmico y transmite directamente el calor desde el elemento calefactor hasta la piedra al mismo tiempo que genera una atmósfera reductora.

Estos zafiros tratados P+HT, aunque de momento poco abundantes en el mercado, han creado una viva polémica internacional que involucra algunas asociaciones internacionales de joyería y laboratorios gemológicos. Por una parte, el Laboratory Manual Harmonisation Committee (LMHC), un grupo de laboratorios internacionales formado por CGL, CISGEM, DSEF, GIA, GIT, Gübelin y SSEF que pretende implantar un sistema de armonización, recomienda no especificar en los informes de los zafiros tratados P+HT el tipo de tratamiento al que han sido sometido, aboga por señalar únicamente que estas gemas han sido tratadas térmicamente. En esta línea se sitúa la Confederación Internacional de Joyería (CIBJO), una veterana organización internacional  que intenta conjugar los intereses de la industria joyera con los derechos de los consumidores, en su Special Report de 2019, basa su postura en tres razones fundamentales: los informes procedentes de los laboratorios que forman LMHC; la aceptación de estas gemas por parte del mercado; y la dificultad o imposibilidad de detectar este tratamiento. La experiencia que hemos llevado a cabo descarta, desde nuestro punto de vista, este último argumento.

En abierta discrepancia con las mencionadas entidades, el GemResearch Swisslab (GRS) realizó un interesante estudio sobre los zafiros tratados P+HT en el que concluía que estas gemas pueden presentar problemas de fragilidad que, en definitiva, afectarían a su solidez. Debido a esta posibilidad, la American Gem Trade Association (AGTA) recomienda que si los zafiros han sido sometidos a un tratamiento P+HT se especifique claramente en los informes emitidos por los laboratorios gemológicos.

Según afirman algunos expertos en física de materiales, la estructura cristalina del zafiro se deforma bajo presión relativamente elevada y cuando ésta cesa la estructura queda ya permanentemente deformada. Entonces, si la deformación de la red cristalina de estos zafiros tratados P+HT es permanente ¿no existe una diferencia importante con respecto a los tratamientos tradicionales y por ende con los naturales?

Las técnicas para modificar artificialmente el color de las gemas están constantemente en evolución o desarrollo. Los zafiros tratados con alta temperatura y presión (P+HT) se conocen desde 2009 y se comercializan abiertamente desde 2016, aunque no en cantidades importantes. No existe todavía un acuerdo entre las principales asociaciones de joyería o entre los mismos laboratorios acerca de la obligación de especificar en las transacciones o informes este tipo concreto de tratamiento, algunos opinan que sí, mientras otros dicen que debería únicamente indicarse que han sido tratadas térmicamente sin mencionar que se ha empleado presión.

Por nuestra parte, hemos comprobado que el análisis del espectro de infrarrojos de los zafiros tratados P+HT estudiados suministra una información muy valiosa que junto con el panorama de inclusiones que presentan es suficiente para su identificación. Y, por tanto, cuando ésta sea posible debería indicarse en los informes que se emitan ya que cabe la posibilidad de que su estructura cristalina haya sido modificada irreversiblemente por efecto de la presión y, en consecuencia, ya no son gemas en estado natural.
Autor José Manuel Rubio Tendero

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