Zostały one odkryte w dolinie rzeki Takowaja przez chłopa Maksima Stefanowicza Koszewnikowa dopiero w grudniu 1830 roku (Grundmann, Giuliani 2002; Burlakow i in. 1997; Emlin 1996; Samsonow, Turingue 1985). Szmaragdy znalazł w korzeniach sosny, przewróconej przez wichurę. Złoża znajdują się na obszarze około 100 km2 w rejonie rzeki Takowaja, 60 km na północny wschód od Świerdłowska na Środkowym Uralu Udostępnione są w polu rudnym Izumrudnyje Kopi.

 

Do końca XIX wieku wydobywano w nich wyłącznie okazy kolekcjonerskie. Oprócz szmaragdów z kamieni jubilerskich pozyskiwano również od roku 1832 odmianę chryzoberylu tzw. aleksandryt, a także fenakit. W 1840 roku odkryto druzę kryształów aleksandrytu o unikatowych rozmiarach i masie 5,38 kg (Samsonow, Turingue 1985). Kryształy aleksandrytu z tego złoża mają niebieskozieloną barwę w świetle dziennym i purpurowoczerwoną w świetle sztucznym. W 1991 roku znaleziono jeden z największych kryształów fenakitu, mający średnicę 13 cm (Emlin 1996). Kryształy fenakitu są bezbarwne, niekiedy z odcieniem żółtobrązowawym.

 

 

 

Najbardziej znane szmaragdy uralskie to: Koczubei (11 130 ct, który znaleziono pod koniec XIX wieku), Komerczeski (12 900 ct, znaleziony w 1982 roku), Nowogodnyj (o masie 6900 ct wydobyty w 1990roku), Zwiezdar (4150 kr również z roku 1990) i Prezydent, (5860 ct, pozyskany w 1993 roku) (Emlin 1996).

 

Z pola rudnego Izumrudnyje Kopi zostało opisanych wiele innych minerałów, m.in. w latach 1852-1862 przez Kokszarowa, w latach 1913-1925 przez Fersmana, a w XX wieku mineralogią tego obszaru zajmowali się Wlasow i Kutukowa (1960) oraz Iwanow (1983). Pekow (1994) podaje, że oprócz szmaragdów i aleksandrytów w złożu spotykane są minerały bez znaczenia jubilerskiego, jak beryl (kryształy o długości do kilku centymetrów), chryzoberyl (do 10 cm), topaz (do 5 cm), fenakit (do 20 cm), bavenit (agregaty do 4 cm) (Kutukowa 1946), bertrandyt (do kilku cm), euklaz (do 7 cm) i bromellit (do 14 cm) (Klementjewa 1968). Do rzadkości należy zaliczyć bityit, clinobehoit, garronit, ginzburgit i isokit (Burlakow i in. 1997; Wołoszyn i in. 1989; Ginzburg 1957).

 

 

 

Po odkryciu złóż w 1830 roku pierwsze prace polegające na ich udostępnieniu były prowadzone w latach 1831-1834 w złożu Sretenskim pod kierownictwem Jakowa Wasiliewicza Kokowina, dyrektora Jekaterynburskiego Zakładu Obróbki Kamieni. Większość złóż została odkryta w latach 1832-1838, np. Pierwomajskie (Troickie) w 1832 roku, Marinskie (Małyszewa) w 1833 roku, Krasnoarmiejskie (Czitnyje) w 1838 roku. W latach 1835-1839 prace poszukiwawcze prowadził Weits. W roku 1860 Miklaszewski wykonał mapę geologiczną pola rudnego Izumrudnyje Kopi, a w latach 1860-1861 przeprowadzono terenowe prace poszukiwawcze. Od 1862 do 1916 roku złoża były dzierżawione kolejno przez Koniara, Trunowa, Poklewskiego, Kozella, Denisowa, Neczajewa, Szenka i Lipina (Burlakow i in. 1997; Emlin 1996).

 

Eksport nieobrobionych kamieni jubilerskich rozpoczął się w 1899 roku. W latach 1899-1916 angielsko-francuska spółka wyeksportowała z Uralu szmaragdy o łącznej masie 8655 kg, z czego oszlifowano 33,5 kg. Do 1918 roku uralskie złoża szmaragdów uważane były za największe na świecie, przewyższając wydobyciem złoża kolumbijskie.

 

W 1919 roku Izumrudnyje Kopi zostały znacjonalizowane przez państwo, a w roku 1920 podzielone na działki i przekazane indywidualnym poszukiwaczom. W latach 20. kopalnie były także przejmowane przez różne organizacje rządowe, np. Ruskije Samocwiety. Między rokiem 1831 i 1922 wydobyto 20 ton szmaragdów, 3 tony aleksandrytów i 3 tony fenakitów.

 

W latach 1950-1960 rozpoczął się okres eksploatacji złóż berylowych na potrzeby przemysłu nuklearnego, a szmaragdy traktowano jako kopalinę towarzyszącą. W 1950 roku wydobyto około 3-4 milionów karatów szmaragdów. Wydobywano je wraz z fenakitem i aleksandrytem powierzchniowo i w wyrobiskach podziemnych do głębokości 250 metrów. Wierceniami rozpoznano obecność szmaragdów do głębokości 1100 m. W latach 1831-1986 z wydobytych szmaragdów uzyskano 2 378 000 karatów kamieni jubilerskiej czystości.

 

Od lat 90. kopalnie znajdują się w rękach kilku korporacji i spółek, także z kapitałem zagranicznym, np. rosyjsko-izraelskiej spółki Emural. Złoża rud berylu zostały wyczerpane, lecz zaczęto się interesować kamieniami szlachetnymi: szmaragdami, aleksandrytami i fenakitami. Od tego czasu na rynku pojawiają się szmaragdy uralskie o wysokiej czystości i intensywnie zielonej barwie, o szliře szmaragdowym, o masie 2-3 ct, a nawet większej, do 37 ct, jak podają Schmetzer i in. (1991).

 

W przeszłości w polu rudnym Izumrudnyje Kopi czynnych było 26 kopalni, w których wydobywano szmaragdy (Burlakow i in. 1997). Najważniejsze z nich pokazano na rysunku 2. Grundmann i Giuliani (2002) podają, że cztery kopalnie są czynne do dziś: Marinska (Małyszewa), Sretenska (Świerdłowska), Czeremszanska, Krasnobolocka. Obecnie najważniejszym obiektem w polu rudnym Izumrudnyje Kopi jest złoże Małyszewa (zwane również Marinskim), czynne od 1833 roku. Podzielone jest na trzy rejony: zachodni, centralny i krestowski, przy czym 91% zasobów szmaragdów znajduje się w rejonie centralnym (Kuprianowa 2002; Burlakow i in. 1997). Aktualnie dostarcza ono szmaragdów o jubilerskiej wartości na rynek rosyjski i w mniejszej ilości światowy. Są to szmaragdy przeważnie o odcieniu jaśniejszym niż szmaragdy kolumbijskie.

 

Wszystkie znane na świecie złoża szmaragdów, z wyjątkiem złóż andyjskich, związane są z granicami jednostek geologicznych, zbudowanych z skał magmowych i metamorřcznych. Najczęściej szmaragdy występują na granicach masywów granitowych z skałami ultramařcznymi. Taka sytuacja ma również miejsce w przypadku pola rudnego Izumrudnyje Kopi.

 

 

Uralskie złoża szmaragdów rozmieszczone są wzdłuż wschodniego i południowego egzokontaktu granitowego masywu Aduj z ultramařczną intruzją Azbestu (Mao i in. 2003; Burlakow i in. 1997). Masyw Aduj wieku permskiego zbudowany jest z granitów biotytowo-ortoklazowych z wysoką zawartością potasu i z mikroklinowych granitów dwumikowych wzbogaconych w rubid, lit i cez. Intruzja Azbestu zbudowana jest z gabr, metagabr, dunitów, piroksenitów, perydotytów i serpentynitów wieku dolnokarbońskiego (Burlakow i in. 1997). Pomiędzy masywem Aduj a intruzją Azbestu występują skały sekwencji wulkaniczno-osadowej wieku ordowicko-sylurskiego oraz skały metamorřczne, głównie zieleńce, łupki łyszczykowo-chlorytowo-talkowe, serpentynity i amfibolity.

 

Nagromadzenia szmaragdów pojawiają się w tej centralnej streře, na kontakcie skał granitowych i ultramařcznych. Szmaragdy występują w skałach metasomatycznie zmienionych, łupkach łyszczykowych lub rzadziej w żyłach skaleniowych. Najbardziej intensywnie zabarwione na zielono kryształy beryli pozyskiwane są z łupków łyszczykowych i tylko one mają znaczenie jubilerskie. W strefach łyszczykowych szmaragdy współwystępują z flogopitem, fluorytem, fenakitem, chryzoberylem i plagioklazem. Natomiast jasnozielone beryle w żyłach skaleniowych występują z plagioklazem, kwarcem, muskowitem, fluorytem, margarytem, turmalinem, apatytem i molibdenitem.

 

Złoża uralskie szmaragdów można zaliczyć według klasyřkacji Grundmanna (2002) do złóż pegmatytowo-grejzenowych z koncentracjami łyszczyków. Do tego typu złóż zaliczane są również złoża w Australii, Brazylii, Egipcie, Hiszpanii, na Madagaskarze, w Mozambiku, czy Zimbabwe. Są to tzw. złoża łyszczykowe „schist-type”.

 

Pole rudne Izumrudnyje Kopi ma długość 25 km, szerokość 0,3-1,5 km, oraz 500 m w głąb po upadzie. Zawiera dwa morfologiczne typy ciał rudnych: plagioklazowo-berylowe żyły (0,25% wagowych BeO) i metasomatyczne strefy łyszczykowe zasobne w szmaragdy (0,089% wagowych BeO). Oba te typy związane są z tym samym etapem procesu grejzenizacji (Kuprianowa 2002).

 

Do powstania szmaragdów potrzebna była obecność takich pierwiastków, jak beryl i chrom. Beryl pochodził z rozpadu beryli, skaleni, mik, ze skał pegmatytowych. Chrom pochodził z serpentynitów i łupków talkowych.

 

Do badań gemmologicznych wybrano kryształy nieoszlifowane, zarówno czyste, jak i zawierające widoczne makroskopowo inkluzje. Badania prowadzono w mikroskopie polaryzacyjnym do światła przechodzącego, a także w mikroskopie gemmologicznym do badań kamieni kolorowych. Analizy chemiczne metodą spektroskopii ze wzbudzeniem plazmowym ICP w wariancie MS i OES wykonano na spektrometrach Elan 6100 i Plasma 40 řrmy Perkin Elmer, w Zakładzie Hydrogeologii i Ochrony Wód Akademii Górniczo-Hutniczej.

 

widmo IR (w podczerwieni w zakresie od 4000 do 400cm-1) dla szmaragdu z kopalni Małyszewa na Uralu Środkowym

Obserwacje makroskopowe barwy szmaragdów uralskich potwierdzają, że nie istnieje zróżnicowanie między poszczególnymi złożami. Barwa zielona (od jasnozielonej do ciemnozielonej) spotykana jest we wszystkich czynnych złożach uralskich. W większości kryształów stwierdzono pleochroizm, zielononiebieski prostopadle do osi „c” (prostopadle do wydłużenia słupa kryształu) i zielonożółty równolegle do osi „c”.

 

Do pomiaru współczynników załamania światła wykorzystano refraktometr gemmologiczny. Dla promienia zwyczajnego obliczono no = 1,58-1,59, a dla nadzwyczajnego ne = 1,57-1,58; D=0,01. Gęstość oszacowano metodą hydrostatyczną, stosując ciecze ciężkie, na około 2,79 g/cm3, przy czym jej nieznacznie zawyżona wartość może być związana z wrostkami flogopitu w kryształach.

 

Szmaragdy uralskie mają pokrój słupkowy. Tworzą proste formy słupa ograniczonego dwuścianem podstawowym. Stosunek długości do szerokości kryształów wynosi 1:3, sporadycznie do 1:20. Rzadziej występują skupienia promieniste Istnieje zależność pomiędzy wielkością i sposobem rozmieszczenia kryształów szmaragdów, a wielkością blaszek łyszczyków w skale otaczającej. Rzadziej rozrzucone w skale, ale większe kryształy są notowane w gruboblaszkowych łupkach łyszczykowych. Drobne kryształy, gęsto rozmieszczone względem siebie występują w łupkach z drobnych blaszek mik.

 

Cechą charakterystyczną szmaragdów uralskich jest niejednorodne rozmieszczenie barwy. Szmaragdy z Uralu często ukazują bezbarwne jądro, a zewnętrzne strefy są bardziej zielone, w związku z wyższą zawartością chromu i żelaza. Podobną zależność stwierdzono w szmaragdach z doliny Panjshir w Afganistanie. W innych złożach na świecie szmaragdy o budowie zonalnej mają ciemnozielone jądro i jaśniejsze brzegi.

na widmie w zakresie promieniowania podczerwonego zaznaczono drgania rozciągajace cząstek wody, usytuowanej w kanałach strukturalnych, w krysztale szmaragdu z Uralu

Niekiedy w szmaragdach uralskich pojawia się pasowa budowa zonalna, polegająca na tym, że równolegle do dwuścianu podstawowego lub ścian słupa układają się pasy o wyższej i niższej zawartości chromu.

 

Barwa zielona widoczna jest już przy zawartości Cr3+ wynoszącej 0,05% wagowych (głównie w szmaragdach z żył skaleniowych). Intensywnie zielono zabarwione szmaragdy zwierają 0,15-0,20% wagowych Cr3+. Maksymalne zawartości Cr3+ wynoszą 0,50% wagowych i występują w szmaragdach z łupków łyszczykowych. Niebieski odcień pojawia się rzadko w szmaragdach uralskich i jest związany z obecnością jonów Fe2+, żółty jeszcze rzadziej i związany jest z jonami Mn2+.

 

Obserwacje w bliskim UV wykazały, że niektóre szmaragdy z kopalni Małyszewa wykazują słabe czerwone lub pomarańczowe świecenie, a w dalekim UV świecenie zielone. Przy obserwacjach przez řltr Chelsea widoczna była czerwona fluorescencja, związana z domieszkami Cr.

 

Szmaragdy uralskie mają, podobnie jak szmaragdy z Austrii czy z Madagaskaru, niższą zawartość chromu niż szmaragdy z Zimbabwe, ze złoża Sandawana, które mają najwyższe zawartości chromu i sodu. W szmaragdach uralskich na uwagę zasługuje fakt, że są obecne obok odmian o wysokiej zawartości sodu i magnezu, również odmiany szmaragdów o niskiej zawartości tych pierwiastków. Kryształy szmaragdów o takim składzie nie różnią się cechami optycznymi. O intensywności zabarwienia decydują w nich jony pierwiastka barwiącego Cr3+, a nie sodu czy magnezu. Wysoka zawartość sodu i magnezu w szmaragdach uralskich wskazuje na ich metamorřczne pochodzenie.

 

Spektra absorpcyjne w badaniach gemmologicznych kamieni jubilerskich pozwalają odtworzyć, jakie długości światła są absorbowane przy przechodzeniu promienia świetlnego przez kryształ. Każdy minerał zbudowany z różnych pierwiastków absorbuje światło w inny sposób. Nawet ten sam minerał, np. beryl mający ten sam skład chemiczny, ale różniący się domieszkami pierwiastków barwiących jak Cr3+, V3+, Fe3+, Fe2+, daje odmienne widmo absorpcyjne. Dlatego też interpretacja widm w zakresie światła ultrařoletowego, widzialnego i bliskiej podczerwieni tzw. UV-VIS-NIR dostarcza informacji o pochodzeniu barwy w szmaragdach. Widma w podczerwieni, tzw. IRS, informują m.in. o położeniu cząsteczek wody w strukturze szmaragdu.

 

Ze szmaragdów uralskich wykonano dwumilimetrowej grubości płytki cienkie, obustronnie polerowane, wycięte w płaszczyźnie zbliżonej do podstawy kryształu. Widma w zakresie UV-VIS-NIR zarejestrowano na spektrometrze řrmy Perkin Elmer w Katedrze Chemii Krzemianów i Związków Wielkocząsteczkowych Akademii Górniczo-Hutniczej.

 

W szmaragdach pasma absorpcji Cr3+ i V3+ nakładają się. Z analiz chemicznych wynika jednak, że udział V3+ w szmaragdach uralskich, jako czynnika barwiącego, jest niewielki. Pasma absorpcji Cr3+ położone są w innym zakresie długości światła widzialnego niż dla Fe3+ i Fe2+.

 

W zakresie barwy niebieskiej i żółtej światła widzialnego widoczne są pasma absorpcji Cr3+ (około 23 000 cm-1 = 435 nm i około 16 500 cm–1 = 606 nm). W zakresie barwy czerwonej światła widzialnego oraz bliskiej podczerwieni można zaobserwować silne, szerokie pasmo Fe2+ (około 14300-11 100 cm–1 = 700-900 nm). Intensywność tego pasma, z maksimum przypadającym na około 820 nm, może wskazywać, że Fe2+ jest obecne w strukturze szmaragdu uralskiego niekiedy w większych ilościach.

 

W zakresie barwy żółtej i czerwonej światła widzialnego widoczne jest pasmo pochodzące od przejścia ładunku Fe2+/Fe3+ (16 700-13 300 cm–1 = 600-750 nm). Sporadycznie w niektórych kamieniach zaobserwowano pasmo absorpcji Fe3+ w zakresie barwy niebieskiej światła widzialnego oraz w ultrařolecie (około 23 500 cm–1 = 426 nm; około 27 000 cm–1 = 370 nm), co sugeruje, że udział Fe3+ w szmaragdach z Uralu jest niewielki. Natura barwy szmaragdów uralskich nie pochodzi zatem od Fe3+, jak to ma miejsce w przypadku niektórych szmaragdów brazylijskich. Otrzymane spektra absorpcyjne są zgodne z wynikami Schmetzera i in. (1991) oraz Gromowa i in. (1990).

Preparaty do badań w podczerwieni wykonano przez zmieszanie 1 mg sproszkowanej próbki z 200 mg KBr. Po sprasowaniu mieszaniny w prasie otrzymano przezroczystą pastylkę. Pomiary wykonano na spektrometrze FT-IR amerykańskiej řrmy Bio-Rad Laboratories Inc., w zakresie od 4000 do 400 cm–1 (ryc. 5), w Zakładzie Mineralogii, Petrograři i Geochemii Akademii Górniczo-Hutniczej.

 

W zakresie promieniowania podczerwonego zaobserwowano drgania rozciągające cząstek wody (3500-3800 cm-1), przy czym wyróżniono trzy pasma (ryc. 6). Od najmocniejszego są to: 3596 cm-1 (pasmo B), 3698 cm–1 (pasmo A), 3655 cm–1 (pasmo C). Zgodnie z wynikami Schmetzera i Kieferta (1990) wzajemna intensywność tych pasm wskazuje na to, że szmaragdy uralskie należą do średnio alkalicznych beryli. Pasma B i C pochodzą od wody w strukturalnych kanałach związanej z alkaliami, a pasmo A od wody w strukturalnych kanałach niezwiązanej z alkaliami.

 

 

Burlakow J. V., Polenow J. A., Gernakow V. J., Samsonow A. V. 1997: Tokowaja-Malyshevo: Die Smaragdgruben des Urals.

„Lapis” 22, 7/8, 44-55.

Emlin E. F. 1996: The gem belt of the Urals: An interminable adventure. „World of Stones”

10, 8-22.

Ginzburg A. I. 1957: Bityit – litij-beriliewyj

margarit. „Trudy Mineralogiczeskogo

Muzeja AN SSSR” 8, 128-131.

Gromow A. V., Granadczikow B. G., Andrejenko E. D. 1990: Typomorphic features of emeralds from various deposits. „Zapiski Wsiesojuznogo Min. Ob.” 119, 2, 102-112.

Grundmann G. 2002: The most important types of emerald deposits. „ExtraLapis”

2, 22-23.

Grundmann G., Giuliani G. 2002: Emeralds of the world. „ExtraLapis” 2, 24-35.

Gübelin E. J., Koivula J. I. 1986: Photoatlas of inclusions in gemstones. ABC Edition, Zurich, 234-260.

Iwanow O. K. 1983: Mineraly, wpierwyje otkrytyje na Uralie. Utwierdiwszijesja, izlisznije i diskreditirowannyje nazwania mineralow. Mineraly i paragenezisy mineralow mestorosdenij Urala. Swierdlowsk, 107-123.

Klementjewa L. W. 1968: O nachodkie bromellita w SSSR. „Doklady Akademii Nauk SSSR” 188, 1134-1136.

Kuprianowa I. I. 2002: On the genesis of the Malyshevsk beryllium–emerald deposit (Middle Urals, Russia). „Geol. Rudnych Mestorozden.” 44, 4, 314-330.

Kutukowa, J. I. 1946: Bavenit Izumrudnych kopiej. „Doklady Akademii Nauk SSSR”

54, 8, 725-728.

Mao J., Du A., Seltmann R., Yu J. 2003:

Re-Os ages for the Shameika porphyry Mo deposit and the Lipovy Log rare metal pegmatite, central Urals, Russia. „Mineralium Deposita” 38, 2, 251-257.

Moroz I., Eliezri I. Z. 1999: Mineral inclusions in emeralds from different sources. AgJ. Gem.Ah 26, 6, 357-363.

Pekow I. V. 1994: Remarkable řnds of minerals of beryllium: from the Kola Peninsula

to Primorie. „World of Stones” 4, 10-26.

Samsonow J. P., Turingue A. P. 1985: Gems of the USSR. Nedra, Moskwa, 35-36, 58-65.

Schmetzer K., Bernhardt H. J., Biehler R. 1991: Emeralds from the Ural Mountains, USSR. „Gems & Gemology” 27, 2, 86-99.

Schmetzer K., Kiefert L. 1990: Water in beryl – a contribution to separability of natural and synthetic emeralds by infrared spectroscopy.

„J. Gem.” 22, 4, 215-223.

Schwarz D. 1991: Die chemischen Eigenschaften der Smaragde III, Habachtal/Österreich und Uralgebirge/UdSSR. „Z. Dt. Gemmol. Ges.” 40, 2/3, 103-143.

Schwarz D. 2002: Gemology of emerald. „ExtraLapis” 2, 66-71.

Schwarz D., Henn U. 1992: Emeralds from Madagascar. „J. Gem.” 23, 3, 140-149.

Wlasow K. A., Kutukowa J. I. 1960: Izumrudnyje Kopi. Wyd. Akademii Nauk SSSR, Moskwa.

Wołoszyn A. W. i in. 1989: Clinobehoit

– nowaja prirodnaja modiřkacija Be (OH) 2,

iz desilicirowannych pegmatitow. „Mineralogiczeskij Żurnal” 11, 5, 88-95.

Zwaan J. C., Kanis J., Petsch E. J. 1997: Update on emeralds from the Sandawana mines, Zimbabwe. „Gems & Gemology”

33, 2, 80-100.

Żernakow V. I. 1980: Morphology and internal structure of Uralian emeralds. W: Ontogenia pegmatitow Urala. Akad. Nauk SSSR. Uralski Nauczny Centr, 79-90.

[ drukuj ]