Introducció

El crisoberil és un mineral i, per tant, té una composició química i una estructura cristal·lina definides i característiques. Químicament, el crisoberil és un òxid d’alumini i beril·li, de fórmula química BeAl₂O₄, que cristal·litza en el sistema ortoròmbic, amb una estructura molt semblant a la del peridot, una varietat de la forsterita, del grup de la olivina.

La imatge anterior ens mostra l'estructura cristal·lina del crisoberil. Els beril·lis (Be) estan units a oxígens (O) formant tetraedres (BeO₄). Els aluminis (Al) també es coordinen amb oxígens. Hi ha dos tipus diferents de llocs cristal·lins per l'alumini (inversió i reflexió simètrica). Aquesta xarxa de Be, Al i O crea canals i espais que, en la naturalesa, poden ser ocupats per molècules d'aigua o altres ions, i això explica la gran varietat de colors que pot tenir el beril natural (aiguamarina, maragda, etc.). La forma global és la d’un paral·lelepípede, amb una composició global de 4·(BeAl₂O₄).

El seu nom deriva del grec χρυσός (“chrysos”, “groc daurat”) i βήρυλλος (“beryllos”, “pedra preciosa de color verd o blau clar”, “gemma translúcida”).

Dues varietats notables d’aquest mineral, que es veuran més endavant en detall, són l’ull de gat, o cimòfan, i l’alexandrita. Varietats prou importants per tal de que, en gemmologia, es considerin apart de la forma principal del mineral.

Formes cristal·lines del crisoberil

Tal com ja s’ha dit, el crisoberil s’hi assembla al peridot. Tanmateix, les seves propietats físiques són molt diferents. El crisoberil s’hi assembla més al corindó, amb les seves varietats: robí i safir.

El corindó és també un mineral del grup dels òxids i tots els del grup tenen propietats físiques similars, marcades per la seva estructura cristallina.

Un aspecte fonamental de la cristal·lització és la necessitat d’espai, temps i repòs. Quan es donen els tres factors, el cristall es desenvolupa perfectament en la seva forma geomètrica, si es donen a més les condicions òptimes de pressió i temperatura. De manera que és molt difícil, per no dir impossible, trobar un cristall, de mida apreciable i perfecte en condicions naturals. Un cristall gran i de forma geomètrica, un monocristall, és sempre una excepció que treballarà posteriorment el joier per millorar-lo.

El crisoberil es manifesta sovint en forma de macla. Una macla és una associació de diversos cristalls d'un mateix mineral que presenten relacions cristal·logràfiques de simetria entre ells.

A la imatge següent es mostren totes les formes del crisoberil, segons els dibuixos del cristal·lògraf i mineralogista noruec Victor Moritz Goldschmidt (1888-1947).

Una macla força habitual de cristalls de crisoberil és la formada per la unió de sis cristalls tabulars formant una estrella.

Tanmateix, el crisoberil no presenta un eix de simetria d’ordre 6 (un eix senari) , típic dels sistemes trigonals o hexagonals. En gemmes tallades, però, si que es poden trobar formes pseudo-hexagonals. És a dir, encara que la macla anterior disposi de 6 eixos de simetria, el crisoberil no té simetria senària. Cristal·litza en el sistema ortoròmbic, i les seves simetries són ortogonals, com eixos de segon ordre (2, 2, 2) i plans de simetria perpendiculars.

Altra macla força habitual en el crisoberil és la formada per dos cristalls, amb un únic eix de simetria.

Les macles són molt importants des del punt de vista de la talla en forma de joia.

Propietats físiques del crisoberil

• Color. Vermell, verd, groc, groc verdós, taronja, marró, rosa, gris, negre, multicolor
• Duresa. 8.5 escala de Mos.
• Sistema Cristal·lí. Ortoròmbic.
• Índex de refracció. 1.744 – 1.755.
• Densitat. 3.5 – 3.8 g/cc (mitjana: 3.67 g/cc).
• Transparència. Transparent a translúcid.
• Birefringència. 0.009.
• Lluïssor. Vítria.
• Fractura. 1.1; 3.2. Sovint al llarg de cristalls en macla.

Origen geològic del crisoberil

En general, tots els minerals formen cristalls més o menys aparents i ben formats segons quin hagi estat l’entorn geològic que els conté. En aquest sentit, i en el cas del crisoberil, podem distingir-ne tres tipus d’entorn:

• Granit pegmatític
• Esquist micaci + alumini
• Skarn

Granit pegmatític

El granit pegmatític és un tipus de roca ígnia intrusiva, amb característiques molt particulars dins del grup dels granits. El tret més destacat és la gran mida dels seus cristalls, sovint superiors als 2,5 cm, i a vegades fins i tot de diversos metres.

Es forma a les fases finals de la cristal·lització del magma granític, quan queda una fracció residual rica en volàtils (aigua, bor, fluor...). Sovint assenyala zones de diferenciació magmàtica avançada.

El refredament lent i la presència de volàtils permeten el creixement de cristalls extraordinaris, de gran mida.

La seva composició és principalment quars, feldspat potàssic (ortosa), plagiòclasi i mica (biotita i/o moscovita). Pot contenir minerals rars com beril·li (beril), liti (espodumena, lepidolita), estany (cassiterita), tàntal, niobi, etc. Algunes pegmatites són riques en gemmes com l’aiguamarina, la maragda (varietats de beril), la turmalina o el topazi.

Exemples famosos de formacions amb granit pegmatític són: Minas Gerais (Brasil) – jaciment riquíssim en pegmatites amb gemmes; Madagascar, Pakistan, Maine (EUA) i també a Galícia i el Massís del Montseny-Guilleries i al Maresme (Catalunya) s’hi troben pegmatites amb beril, columbita i altres.

Gairebé tots els camins del Maresme són constituïts per sauló, el resultat de la meteorització del granit, i a totes les seves platges hi trobarem sorra formada pels grans de quars i restes de mica, restes del granit original un cop dissolt el feldespat.

El granit és una roca plutònica que aflora a la superfície terrestre molt temps després d’haver-se refredat el magma, molt lentament, al llarg de milions d’anys, en el seu interior, en forma de grans batòlits (plutons) de centenars de quilòmetres quadrats. És per tant una massa líquida en el seu origen. Una mena de sopa calenta amb aigua i molts elements químics en dissolució. Una barreja de silicats en fusió. Quan aquesta massa es refreda en les condicions adequades (refredament lent i sense moviment de la massa) es poden formar grans cristalls, anomenats pegmatites, barrejats amb altres de més petits i mal formats. La roca formada serà aleshores una roca pegmatítica. Si, per contra, el refredament del magma és molt ràpid, la roca tindrà sempre una estructura microcristal·lina, amb cristalls no visibles a ull nu.

Dins la massa granítica en formació s’hi poden generar petites esquerdes en les que s’acumula aigua amb minerals rars en una dissolució molt més fluida. Aquí és on es trobaran generalment els cristalls més valuosos si es donen les condicions òptimes de cristal·lització.

Esquist micaci + alumini; i skarn

Un esquist micaci és un roca metamòrfica de grau mitjà-alt, rica en mica (biotita i/o moscovita), que mostra una foliació marcada (brillant i amb exfoliació en làmines). El seu origen és habitualment per metamorfisme regional de roques sedimentàries riques en argiles. Són compostos de quars, feldespat i molta mica. Si l’esquist és alumínic, pot contenir minerals com andalusita, sillimanita, kyanita o muscovita, tots rics en Al₂O₃.

Un skarn és una roca metamòrfica de contacte formada a la interfície entre una roca carbonatada (calcària o dolomia) i una intrusió ígnia (com un granit). És resultat de metasomatisme, l’intercanvi intens de fluids i elements químics. És una roca rica en lutites, silicats de Ca, Mg, Fe, Al, etc. Pot contenir granats, piroxens, wollastonita, epidota, vesuvianita, etc. Són font de minerals metàl·lics (Cu, Fe, Zn, W, Sn...).

Tot i ser ambdós roques metamòrfiques, tenen orígens diferents:

En una intrusió granítica, un esquist alumínic proper pot transformar-se parcialment en zones de skarn, sobretot si conté intercalacions carbonatades, ja que els fluids rics en Si, Al, Fe, etc. poden reaccionar amb la roca hoste.

La presència de crisoberil en aquests casos és molt minoritària. S’ha de destacar, a més, que en roques bàsiques, habitualment de colors foscos, no hi trobarem mai crisoberil.

Principals jaciments de crisoberil al Món

Els principals jaciments de crisoberil, incloent les seves varietats gemmològiques com l’alexandrita i el crisoberil en ull de gat, es troben en regions amb pegmatites granítiques i roques metamòrfiques aluminoses sotmeses a condicions específiques. Aquests són els llocs més destacats:

• Brasil. Estat de Minas Gerais (Sobretot a Nova Era, Malacacheta, i Hematita). Famós per les alexandrites (crisoberil amb canvi de color), d’extraordinària qualitat. També s’hi troba crisoberil comú i en forma d’ull de gat. És el principal productor mundial d’alexandrita en el mercat actual.
• Rússia. Regió dels Urals, prop d’Ekaterinburg. Lloc d’origen de la alexandrita (descoberta el 1830). L’alexandrita rep el nom del tsar Alexandre II.
• Sri Lanka. Especialment a la regió de Ratnapura (“ciutat de les gemmes”). Coneguda per crisoberils d’altíssima qualitat amb efecte d’ull de gat (chatoyancy). Es troba sovint en dipòsits al·luvials.
• Madagascar. Sobretot a Ilakaka i zones centrals. Producció moderna de crisoberil, tant com a gemma com en forma opaca.
• Tanzània. A les muntanyes Uluguru i altres zones properes a Morogoro. Important font africana de crisoberils, incloent algunes alexandrites.
• Altres llocs. Índia (estat de l’Odisha i Andhra Pradesh). Myanmar (Birmània). Zimbabwe i Namíbia. Estats Units (Massachusetts i Maine, però de manera molt limitada). Austràlia.

Els entorns geològics típics són: pegmatites granítiques riques en beril·li; skarns i roques metamòrfiques aluminoses; dipòsits al·luvials secundaris, on les gemmes s’acumulen per erosió.

La talla del crisoberil

La talla és un dels aspectes importants en l’àmbit de la gemmologia. En primer lloc s’ha de trobar un cristall adequat per a ser transformat en una gemma. El procés de la talla en ressaltarà aleshores, en el mineral, les propietats més adequades per la joia de destí. En particular, es consideren la grandària i les propietats òptiques del mineral: la reflectància i el color.

Dins la talla hi haurà sempre cinc processos diferenciats:

1. El tallador, o lapidari, la persona que fa la talla, agafa el cristall en brut i l’analitza adequadament segons les seves possibilitats en joieria.
2. La talla del cristall, aconseguint una gemma el més gran i perfecta possible i tot un seguit de cristalls més petits i econòmics.
3. El desbast, eliminant dels cristalls tallats les parts sobrants.
4. El facetat dels cristalls en cares planes, segons un disseny geomètric previ.
5. El poliment de facetes fins a tenir un aspecte especular.

El procés, en conjunt, és un procés llarg i feixuc, el que augmenta molt el preu final de la gemma.

En el cas concret del crisoberil, la talla serà diferent segons la forma i tipus inicial del cristall. Pot ser en formes allargades, en caboixó (en el cas de l’ull de gat), rodones o quadrades (en el cas de l’alexandrita) i en altres formes curioses (en el cas de les macles).

La talla de l'alexandrita presenta un efecte òptic molt curiós: canvia de color segons la il·luminació (es veurà més endavant).

La talla habitual d’un brillant ha de tenir 57 facetes (56 + la faceta de la base), distribuïdes segons una el·lipsoide, amb forma ovalada o circular (la forma típica d’un brillant).

Una talla força espectacular és la de l’ull de gat, una varietat del crisoberil que presenta inclusions aciculars que provoquen la difusió de la llum en la part central de la gemma, bombada per tal de remarcar-ne el fenomen òptic. L’efecte és més gran si s’il·lumina la joia amb una llum puntual ^[1].

Vegem dues peces excepcionals, i de gran valor econòmic, d’ull de gat. La de l’esquerra està muntada sobre un anell de platí, la de la dreta sobre un anell d’or. Ambdós anells s’acompanyen a més de dos diamants.

En el cas de l’alexandrita es fan, habitualment les talles següents:

El color varia del blau-verdós al vermellós (per la substitució del beril·li per crom durant la formació geològica del cristall ^[2]). Amb llum natural és de color blau-verdós, amb llum d’incandescència mostra les tonalitats vermelloses del crom.

Vegem ara dues talles de crisoberil en forma de macla, una macla simètrica i una macla múltiple, molt adients ambdues per a un penjoll espectacular.

Tractaments i síntesi del crisoberil

El crisoberil té propietats semblants al corindó i és una de les gemmes que en diríem cares. Resisteix atacs d’àcids, és dur, té una gran reflectància i és de color vistós. L’ull de gat i l’alexandrita són les seves varietats més buscades.

De manera que tant el diamant, com el corindó, com el crisoberil disposen de processos artificials de síntesi, inicialment d’interès industrial. Tanmateix, una petita part de la producció es desvia cap a la gemmologia com a joies sintètiques ^[3]. Els minerals sintètics tenen un creixement en condicions molt més estables que a la natura.

El corindó (1910) va ser el primer gran mineral sintètic d’ús industrial i gemmològic. Posteriorment s’ha sintetitzat l’espinela (1925), com alternativa estètica i barata a les pedres precioses naturals, i també granats, òxids complexos i altres materials amb aplicacions òptiques, electròniques i abrasives.

Síntesi hidrotermal

La síntesi hidrotermal imita els processos naturals que es produeixen a grans profunditats dins la Terra. Consisteix a fer créixer cristalls dins d’un autoclau on es mantenen condicions de temperatura (100–1000 °C) i pressió elevades. Aquesta tècnica s’utilitza sovint per a obtenir cristalls d’alta puresa com berils sintètics (inclosos alguns tipus de crisoberil) i també es fa servir per a altres minerals com la quarsita sintètica. L’avantatge és que s’obtenen cristalls grans i ben formats, amb bones propietats òptiques. El principal inconvenient és l’elevat cost dels equips i el llarg temps de creixement.

Síntesi de fase fosa

La tècnica es basa en fondre els components del mineral i refredar-los lentament perquè cristal·litzin. S’utilitza per a minerals que poden resistir temperatures molt altes, com el corindó (òxid d’alumini, Al₂O₃) i la espinela (MgAl₂O₄).

Corindó sintètic: utilitzat per a fabricar safirs i robins artificials.

Espinela sintètica: imita gemmes naturals de colors variats.

Crisoberil: té un punt de fusió molt alt (~1870 °C), cosa que en dificulta la síntesi per aquest mètode.

Síntesi de Czochralski

Una llavor de cristall s’introdueix dins un bany de material fos i es fa créixer un cristall mentre es retira lentament. És molt comú per a la producció de monocristalls d’òxids com el corindó i de certs fosfats o granats utilitzats en làsers. Aplicació: especialment important en la creació de materials òptics i làsers.

Tractament tèrmic

Els cristalls naturals o sintètics poden ser sotmesos a tractaments tèrmics per millorar-ne el color, eliminar impureses o estabilitzar la seva estructura. En el cas del crisoberil, pot aclarir els tons verdosos o intensificar-hi el color groc. En el cas del corindó, s’utilitza habitualment per modificar el color del robins i safirs.

Aplicacions industrials del crisoberil

El crisoberil també s’utilitza en aplicacions industrials, com eines de tall, coixinets, indústria del rellotge i tecnologia del làser,

Eines de tall

Gràcies a la seva duresa, el crisoberil s’ha estudiat per a la fabricació de abrasives fines o materials de tall, tot i que el seu cost n'ha limitat l'ús a casos molt especialitzats. El corindó sintètic, en canvi, és àmpliament usat en paper de vidre i discs de tall.

Coixinets

Els minerals amb alta duresa i resistència al desgast, com el corindó i el crisoberil, poden emprar-se com a coixinets de precisió en instruments delicats (per exemple, balances o aparells òptics). Aquest ús és més comú amb robins sintètics, però el crisoberil ofereix una alternativa quan es requereixen propietats òptiques diferents.

Indústria del rellotge

Els rellotges mecànics d’alta precisió utilitzen coixinets de pedra dura per reduir la fricció. El corindó sintètic (robí) és el més habitual, però el crisoberil pot oferir una millor resistència química i estabilitat tèrmica en entorns especials.

Tecnologia del làser

Tot i que el crisoberil no és gaire usat com a host en làsers comercials, una varietat dopada (BeAl₂O₄:Cr³⁺, coneguda com alexandrita sintètica) sí que s’utilitza com a medi actiu en làsers d’alta potència i aplicacions mèdiques o militars. El làser d’alexandrita emet llum ajustable en l'infraroig proper, útil per a cirurgia làser i tractaments dermatològics.

Una història curiosa

Nils Gustaf Nordenskiöld (1792–1866) el 17 d’abril de 1834, coincidint amb el setzè aniversari del futur tsar Alexandre II de Rússia, descobreix a la serralada dels Urals un nou mineral que anomena “diafanita”. El mineral és nomenat posteriorment “alexandrita”, en honor a Alexandre II, pel compte suec Lev Alekseevich Perovskii, que en rep una mostra i el confon inicialment amb una maragda. No és fins l’any 1842 que es classifica finalment com una nova varietat de crisoberil.

Quan, l’any 1881, el tsar Alexandre II és assassinat ^[4], els colors de l'alexandrita, el vermell i el blau, passen a ser els símbols de la reialesa russa.

La ciutat d’Alexandria (Egipte) rep el nom per Alexandre el Gran i no té res a veure amb l’alexandrita, malgrat que intentin vendre’n (totes elles sintètiques) als turistes.

Referències i fonts consultades

• "Crisoberilo". Mineria en Línea (2019)
• "Chrysoberyl". ins-europa.org/mineralia
• "Caixa XXI". Col·lecció de minerals. ins-europa.org
• LONDON, D. (2018) “Ore-forming processes within granitic pegmatites”. Ore geology reviews. [Online] 101349–383.
• SHIGLEY, J. E. et al. (2010) “Gem Localities of the 2000s”. Gems & gemology. [Online] 46 (3), 188–216.
• SEDAWIE, Ross (2024) “Lista de piedras preciosas y semipreciosas: imágenes y significados”. Gem Rock.

Jordi Coll Vera - 2025