Caracterização cristaloquímica de quartzo do Rio Grande do Sul : influência de impurezas, modificação e estabilidade da cor

Abstract

As características cristaloquímicas do quartzo de diferentes localidades do Rio Grande do Sul são abordadas sob a perspectiva do tratamento por irradiação e aquecimento, abrangendo aspectos gemológicos, estabilidade e modificação da cor, bem como colorimetria. A cor da prasiolita irradiada demonstrou instabilidade a 300 ºC, indicando que a estabilidade da cor ocorre em temperaturas inferiores a essa. Em temperaturas entre 400 e 500 ºC, houve a formação da cor amarela alaranjada, correspondente a variedade do citrino. Também foi possível obter citrino por meio do tratamento térmico do quartzo incolor, aplicando as mesmas condições utilizadas no aquecimento da prasiolita irradiada aquecida. Em relação à estabilidade da cor à irradiação ultravioleta, a prasiolita irradiada requer mais que 720 horas de exposição para que a tonalidade cinza seja removida. Esses resultados, juntamente com análise espectroscópica no UV-Vis e na região do infravermelho, permitiram averiguar que essas amostras contêm impurezas de Fe, Al e Na em sua estrutura. Os resultados indicam que a presença do Al contribui significantemente para a cor verde acinzentada da prasiolita irradiada, uma vez que amostras verdes acinzentadas mais intensas apresentaram bandas mais proeminentes no comprimento de onda de 600 – 610 nm e maior conteúdo de Al. Em relação ao conteúdo de água, não foi observada nenhuma relação direta entre o teor de água e variações na saturação ou tonalidade da cor, sugerindo que outros fatores devem contribuir para a geração da cor. A aplicação da colorimetria permitiu observar que amostras com mais intensidade de cor têm melhor retorno quando utilizada esta técnica, e permitiu uma melhor visualização de diferenças de cor entre as amostras mesmo que sutis, apresentando-se como uma ferramenta útil na gemologia. Além disso, o estudo trouxe novas possibilidades para obtenção de citrino até então restrita ao aquecimento da variedade ametista, que ocorre em geodos hospedados em rochas vulcânicas. A obtenção do citrino e o desenvolvimento do quartzo com efeito opalescente e leitoso oferecem novas possibilidades de aproveitamento gemológico do quartzo hialino e alternativas econômicas para região.

The crystallochemical characteristics of quartz from different localities of the Rio Grande do Sul state, Brazil, are addressed under the perspective of irradiation treatment and heating, including gemological aspects, stability and color modification, as well as colorimetry. Irradiated prasiolite color became instable at 300 °C. Between 400 to 500 °C, crystals attained orange-yellow color, corresponding to the citrine variety. It was also possible to obtain citrine through thermal treatment of colorless quartz, applying the same conditions applied to the heating of irradiated prasiolite. Regarding the color stability of irradiated prasiolite under ultraviolet light, it requires exposition time over 720 hours in order for the grey tone to be removed. These results, together with spectroscopic analysis in the Visible UV and infrared regions, allowed to infer that these samples contain impurities of Fe, Al, and Na in their structure. The results indicate that the presence of Al contributes significantly to the greyish-green color of irradiated prasiolite, as more intense greyish-green samples presented more prominent bands at the 600–610 nm wavelength bands and more Al content. No direct correlation was observed between water content and variations on color saturation or tone, suggesting that other factors must contribute to color development. Application of colorimetry allowed the observation that samples with more intense color have better returns when this technique is applied, and allowed for better visualization of color differences between samples, even if subtle, presenting as a useful tool I gemology. Furthermore, the study brought new possibilities for the attainment of citrine before restricted to the heating of the amethyst variety, which occurs in geodes hosted in volcanic rocks. Attainment of citrine and development of quartz with opalescent milky effects offer new possibilities for economic use of hyaline quartz and economic alternatives for the region.