Gem garnet chemistry is described using the end-members pyrope, almandine, spessartine, andradite, grossular, and uvarovite. The large variation in garnets makes classification difficult. Garnet gemstones are typically classified by means of their refractive indices, together with specific gravity. However, the range of refractive indices for gem garnets can be restrictive and unreliable in gemstone classification. Chemical classification is generally the most accurate means of classification and was used in this thesis by means of a portable XRF for the non-destructive chemical analyses of 1513 garnet gemstones. Colour, refractive index and magnetic susceptibility were also determined. The garnets were divided into two species: ugrandite (uvarovite, grossular and andradite) and pyralspite (pyrope, spessartine and almandine). The chemistry of the pyralspite species was very diverse with a large range in end-member proportions producing extensive solid solutions between end-members. A diverse range in colour, refractive index, and magnetic susceptibility was also observed in the pyralspite species. However, no distinction based on refractive index and magnetic susceptibility could be made in the pyralspite species. Distinctive chemistries were observed in the ugrandite species, which correlates with the magnetic susceptibility and refractive index. Colour was the exception as no relationship between colour and chemistry was observed. The samples with unusual compositions were reported such as pyrope-andradite, spessartine-grossular, and almandine-grossular. This study concluded that refractive index, magnetic susceptibility and colour should not be used in isolation because this can lead to misinterpretation. Rather, analytical techniques, if available, should be used. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2016. / Geology / Unrestricted

A Bahia tem sido, juntamente com Minas Gerais, Goiás e Rio Grande do Sul, destaque na produção de gemas naturais do Brasil, pais que detém grande parte das reservas mundiais desses bens minerais, com produção de gemas de qualidade reconhecidas internacionalmente. Os controles estatísticos registram a presença de mais de trinta variedades gemológicas em território baiano (Tavares et al, 1998). O quartzo é utilizado ultimamente em grande escala na produção de jóias. Isto se deve a sua grande abundância no território baiano, preços relativamente baixos de exploração, e a boa resposta do mesmo aos tratamentos térmico e de irradiação gema, visando mudanças ou o melhoramento da cor. As Serras do Espinhaço Setentrional e de Jacobina, bem como a região da Chapada Diamantina, concentram a maior parte das ocorrências de variedades, tanto coloridas como susceptíveis ao tratamento para induzir cor, deste mineral, o qual passou a ser visto como uma das principais matérias-prima para lapidários, comerciantes e joalheiros da região. Apesar da importância das mineralizações, existe uma carência de estudos científicos que abordem questões relacionadas com a evolução e controle geológico das mineralizações e com os tratamentos que são realizados para melhorar o potencial gemológico das regiões estudadas. Tendo em vista enriquecer o conhecimento deste potencial geológico do território baiano, a realização deste estudo representa um passo significativo no entendimento da evolução metalogenética das áreas estudadas, além de contribuir com o estudo geológico e gemológico das variedades coloridas do quartzo na Bahia. Os quartzos gemológicos estudados na Bahia encontram-se inseridos principalmente em ambientes hidrotermal, encaixados em rochas metareníticas e quartziticas do Supergrupo Espinhaço. A partir dos dados levantados em campo, pôde-se verificar que as mineralizações estudadas possuem um controle estrutural, e encontram-se posicionadas em fraturas de tração de baixo ângulo. Tais fraturas estão associadas com rampas de empurrão que se desenvolveram durante as deformações que culminaram com a estruturação do cinturão de dobramentos e cavalgamentos da Serra do Espinhaço. A cor da ametista é devido a presença de impurezas derivadas da família do ferro (FeO4)-4, e da radiação ionizante. O quartzo fumê desenvolve-se apenas com a presença de alumínio e lítio, e o fenômeno do \"centro de cor\" (defeito na estrutura cristalina causada pela falta de um elétron) é o responsável pela sua cor, onde o íon Al3+ ao substituir o íon Si4+ gera um desequilíbrio eletrônico que é compensado por íons de Li-. O citrino por sua vez, deve sua cor a uma combinação de AI-Li, semelhante ao do quartzo fumê. Os estudos também demonstraram que as aquisições de cores no quartzo obtidas através dos processos de irradiação gama e tratamento térmico, bem como a estabilidade das mesmas, estão amplamente condicionadas aos ambientes de formação dos cristais, e a presença de elementos químicos nos fluidos formadores dos cristais, os quais são responsáveis pela variação de suas cores. As características gemológicas encontradas demonstram que o quartzo baiano apresenta um elevado potencial comercial. Para o futuro sugere-se trabalhos de levantamentos geológicos e pesquisa mineral, desde que a exploração das gemas vem apresentando significativas reduções e limitações nas suas atividades minero-industriais, seja pela parcial exaustão das reservas conhecidas, ou pela necessidade de ampliá-las e, assim, incentivar novos investimentos. Pouquíssimos trabalhos com cunho gemológico tem sido publicados no Brasil com vista de esclarecer a correlação entre depósitos de quartzo e seu comportamento perante tratamentos de irradiação e de aquecimento. / Besides Minas Gerais, Goiás and Rio Grande do Sul, Bahia is worldwide known for its richness in minerals of industrial and gemological interest. Up to this day, more than 30 minerals of gemological use are known (Tavares et. al. 1998) One of the main gemological material is quartz, used currently in large amounts for jewelry due to its fair value and good response of color treatments by irradiation and heat. Most of the quartz is found and mined in the Espinhaço , Chapada Diamantina and Jacobina belts either as colorless quartz or as amethyst. The colorless variety is sometimes prone to treatments that induce color centers resulting in black (Morion), brown (Smoky), yellow(Citrine), green (Prasiolite) gemstones. Very few work exists dealing with the geological evolution, control of mineralization, estimation of quantities and possible treatments of these materials. The results of this work is a contribution to the knowledge of the metalogenic evolution of the studied areas and includes the location of all known occurrences of quartz from Bahia. It could be shown that most of the quartz from Bahia state is located mainly in a hydrothermal environment crosscutting the quartzites and arkosic rocks of the Espinhaço Supergroup. Field data showed strong tectonic control of the quartz veins, filling low angle traction fractures associated with the thrust belts that formed the Serra do Espinhaço mountain range. The fluids passing through these fractures deposited quartz, as amethyst (Breijinho de Ametista, Jacobina e Sento Sé), colorless and milky quartz and sometimes as citrine. The color of amethyst is due to substitutional iron with oxidation degree 4+, formed by irradiation of ferric iron contained in the tetrahedral of the quartz structure. Smoky colors are formed by irradiation of mainly Al containing quartz, whereas yellow and yellow green colors are formed by the presence of Al and Li. Few occurrences of colorless quartz forming a green variety by irradiation have been documented. Some preliminary results show that the type and intensity of color is determined by the specific environment of formation. More work is clearly needed to clarify the correlation of formation environment and color produced by irradiation and heat treatments.

O quartzo hialino quando tratado com irradiação gama, seguida ou não de tratamento térmico, pode desenvolver diversos matizes de verde, amarelo e marrom. Estas cores causam um acréscimo no seu valor comercial e as variedades coloridas são frequentemente lapidadas e usadas como gemas, porém, o resultado dependerá de sua composição química e do seu ambiente de formação. Alguns matizes obtidos através desse tratamento não são encontrados na natureza, como é o caso da tonalidade amarelo-esverdeada, e quando o quartzo hialino desenvolve esta cor é conhecido como green gold. Este estudo tem como principal objetivo analisar a formação do matiz amarelo-esverdeado desenvolvido por cristais de quartzo hialinos após irradiação e tratamento térmico, assim como correlacionaras cores obtidas com o ambiente de formação e prováveis elementos químicos responsáveis pela cor. Para isto foram utilizadas 97 amostras de quartzo, sendo 93 de quartzo green golde 4 de quartzo morion natural, provenientes de pegmatitos de Santana do Araguaia (PA) e de veios hidrotermais próximos a Joaquim Felício (MG), respectivamente. Os cristais de quartzo green gold foram divididos em 17 grupos e as amostrasde quartzo morion constituíram somente 1 grupo, sendo o critério de separação as diferentes tonalidades. Uma amostra de cada lote foi mantida original para ser utilizada como padrão e posteriormente comparada às cores obtidas. Todos os grupos de Santana do Araguaia - PAforam aquecidos a 330°C para perderem a cor e serem novamente tratados. A partir desta etapa, estes lotes foram irradiados com 330kGy utilizando uma fonte de \'Co POT.60\' e depois aquecidos a uma temperatura que variou de 217°C à 330°C. O grupo de quartzo morion de Joaquim Felício - MG foi apenas aquecido nas mesmas condições de temperatura. As cores desenvolvidas após o tratamento foram classificadas visualmente pelo método CMYK e analisadas através da espectroscopia no visível, assim, estes dados foram comparados às cores das amostras padrão. Todos osgrupos provenientes dos pegmatitos de Santana do Araguaia - PA não desenvolveram a coloração inicial, tendo se tornados amarelados e amarronzados. Somente uma amostra deste lote de quartzo desenvolveu uma peculiar coloração verde após o re-tratamento. Os cristais de Joaquim Felício - MG, quando aquecidos, tornaram-se marrom-acinzentados. Os resultados deste estudo sugerem que a tonalidade de cor obtida no processo de produção do quartzo green gold está intimamente relacionada ao número de vezes que as amostras de quartzo são tratadas, à dose de irradiação gama e temperaturas utilizadas, à origem do mineral e a sua composição química. / The hyaline quartz when treated with gamma irradiation, whether followed by heat treatment or not, can develop various hues of green, yellow and brown. These colors cause an increase in the commercial value of the quartz and colored varieties are often cut and used as gems, however, the result depends on its chemical composition and its geological environment. Some hues obtained through this treatment are not found in nature, as is the case of greenish-yellow hue; when the hyaline quartz develops this color itis known as \"green gold\". This study has as its mainobjective to analyze the formation of yellow-greenish hues developed by hyaline quartz crystals after irradiation and heattreatment, as well as to correlate the colors obtained from the geological environment and the chemical elements responsible for color. For this, 97 quartz samples were used, 93 of which were \"green gold\" quartz and 4 natural morion quartz, from pegmatites of Santana do Araguaia (PA) and hydrothermal veins near the Joaquim Felício (MG), respectively. The \"green gold\" quartz crystals were divided into 17 groups and the morion quartz samples were only 1 group, the criteria for separating the groups being the different hues. A sample from each group was kept original to be used as a standard, and later compared to the colors obtained. All groups of Santana do Araguaia - PA were heated to 330° C to lose color and be re-treated. After that, these lots were irradiated with 330kGy using a source of Co-60 and then heated to a temperature that ranged from 217° C to 330° C.The morion quartz group of Joaquim Felício - MG was only heated under the same conditions oftemperature. The colors developed after the treatment were visually classified by CMYK method and analyzed through visible spectroscopy. The data obtained have been compared to the colors of the standard samples. None of the groups from the pegmatites of Santana do Araguaia - PA developed the original color, only yellowish and brownish hues. Onlyone sample developed a peculiar green color after the re-treatment. The crystals of Joaquim Felício-MG, when heated, became grayish-brown. The results of this study suggest that the colors obtained in the process of production of the \"green gold\" quartz are related to the number of times that the quartz samples are treated, the dose of gamma irradiation and temperatures used, the origin of the mineral, and its chemical composition.

O quartzo hialino quando tratado com irradiação gama, seguida ou não de tratamento térmico, pode desenvolver diversos matizes de verde, amarelo e marrom. Estas cores causam um acréscimo no seu valor comercial e as variedades coloridas são frequentemente lapidadas e usadas como gemas, porém, o resultado dependerá de sua composição química e do seu ambiente de formação. Alguns matizes obtidos através desse tratamento não são encontrados na natureza, como é o caso da tonalidade amarelo-esverdeada, e quando o quartzo hialino desenvolve esta cor é conhecido como green gold. Este estudo tem como principal objetivo analisar a formação do matiz amarelo-esverdeado desenvolvido por cristais de quartzo hialinos após irradiação e tratamento térmico, assim como correlacionaras cores obtidas com o ambiente de formação e prováveis elementos químicos responsáveis pela cor. Para isto foram utilizadas 97 amostras de quartzo, sendo 93 de quartzo green golde 4 de quartzo morion natural, provenientes de pegmatitos de Santana do Araguaia (PA) e de veios hidrotermais próximos a Joaquim Felício (MG), respectivamente. Os cristais de quartzo green gold foram divididos em 17 grupos e as amostrasde quartzo morion constituíram somente 1 grupo, sendo o critério de separação as diferentes tonalidades. Uma amostra de cada lote foi mantida original para ser utilizada como padrão e posteriormente comparada às cores obtidas. Todos os grupos de Santana do Araguaia - PAforam aquecidos a 330°C para perderem a cor e serem novamente tratados. A partir desta etapa, estes lotes foram irradiados com 330kGy utilizando uma fonte de \'Co POT.60\' e depois aquecidos a uma temperatura que variou de 217°C à 330°C. O grupo de quartzo morion de Joaquim Felício - MG foi apenas aquecido nas mesmas condições de temperatura. As cores desenvolvidas após o tratamento foram classificadas visualmente pelo método CMYK e analisadas através da espectroscopia no visível, assim, estes dados foram comparados às cores das amostras padrão. Todos osgrupos provenientes dos pegmatitos de Santana do Araguaia - PA não desenvolveram a coloração inicial, tendo se tornados amarelados e amarronzados. Somente uma amostra deste lote de quartzo desenvolveu uma peculiar coloração verde após o re-tratamento. Os cristais de Joaquim Felício - MG, quando aquecidos, tornaram-se marrom-acinzentados. Os resultados deste estudo sugerem que a tonalidade de cor obtida no processo de produção do quartzo green gold está intimamente relacionada ao número de vezes que as amostras de quartzo são tratadas, à dose de irradiação gama e temperaturas utilizadas, à origem do mineral e a sua composição química. / The hyaline quartz when treated with gamma irradiation, whether followed by heat treatment or not, can develop various hues of green, yellow and brown. These colors cause an increase in the commercial value of the quartz and colored varieties are often cut and used as gems, however, the result depends on its chemical composition and its geological environment. Some hues obtained through this treatment are not found in nature, as is the case of greenish-yellow hue; when the hyaline quartz develops this color itis known as \"green gold\". This study has as its mainobjective to analyze the formation of yellow-greenish hues developed by hyaline quartz crystals after irradiation and heattreatment, as well as to correlate the colors obtained from the geological environment and the chemical elements responsible for color. For this, 97 quartz samples were used, 93 of which were \"green gold\" quartz and 4 natural morion quartz, from pegmatites of Santana do Araguaia (PA) and hydrothermal veins near the Joaquim Felício (MG), respectively. The \"green gold\" quartz crystals were divided into 17 groups and the morion quartz samples were only 1 group, the criteria for separating the groups being the different hues. A sample from each group was kept original to be used as a standard, and later compared to the colors obtained. All groups of Santana do Araguaia - PA were heated to 330° C to lose color and be re-treated. After that, these lots were irradiated with 330kGy using a source of Co-60 and then heated to a temperature that ranged from 217° C to 330° C.The morion quartz group of Joaquim Felício - MG was only heated under the same conditions oftemperature. The colors developed after the treatment were visually classified by CMYK method and analyzed through visible spectroscopy. The data obtained have been compared to the colors of the standard samples. None of the groups from the pegmatites of Santana do Araguaia - PA developed the original color, only yellowish and brownish hues. Onlyone sample developed a peculiar green color after the re-treatment. The crystals of Joaquim Felício-MG, when heated, became grayish-brown. The results of this study suggest that the colors obtained in the process of production of the \"green gold\" quartz are related to the number of times that the quartz samples are treated, the dose of gamma irradiation and temperatures used, the origin of the mineral, and its chemical composition.

A Bahia tem sido, juntamente com Minas Gerais, Goiás e Rio Grande do Sul, destaque na produção de gemas naturais do Brasil, pais que detém grande parte das reservas mundiais desses bens minerais, com produção de gemas de qualidade reconhecidas internacionalmente. Os controles estatísticos registram a presença de mais de trinta variedades gemológicas em território baiano (Tavares et al, 1998). O quartzo é utilizado ultimamente em grande escala na produção de jóias. Isto se deve a sua grande abundância no território baiano, preços relativamente baixos de exploração, e a boa resposta do mesmo aos tratamentos térmico e de irradiação gema, visando mudanças ou o melhoramento da cor. As Serras do Espinhaço Setentrional e de Jacobina, bem como a região da Chapada Diamantina, concentram a maior parte das ocorrências de variedades, tanto coloridas como susceptíveis ao tratamento para induzir cor, deste mineral, o qual passou a ser visto como uma das principais matérias-prima para lapidários, comerciantes e joalheiros da região. Apesar da importância das mineralizações, existe uma carência de estudos científicos que abordem questões relacionadas com a evolução e controle geológico das mineralizações e com os tratamentos que são realizados para melhorar o potencial gemológico das regiões estudadas. Tendo em vista enriquecer o conhecimento deste potencial geológico do território baiano, a realização deste estudo representa um passo significativo no entendimento da evolução metalogenética das áreas estudadas, além de contribuir com o estudo geológico e gemológico das variedades coloridas do quartzo na Bahia. Os quartzos gemológicos estudados na Bahia encontram-se inseridos principalmente em ambientes hidrotermal, encaixados em rochas metareníticas e quartziticas do Supergrupo Espinhaço. A partir dos dados levantados em campo, pôde-se verificar que as mineralizações estudadas possuem um controle estrutural, e encontram-se posicionadas em fraturas de tração de baixo ângulo. Tais fraturas estão associadas com rampas de empurrão que se desenvolveram durante as deformações que culminaram com a estruturação do cinturão de dobramentos e cavalgamentos da Serra do Espinhaço. A cor da ametista é devido a presença de impurezas derivadas da família do ferro (FeO4)-4, e da radiação ionizante. O quartzo fumê desenvolve-se apenas com a presença de alumínio e lítio, e o fenômeno do \"centro de cor\" (defeito na estrutura cristalina causada pela falta de um elétron) é o responsável pela sua cor, onde o íon Al3+ ao substituir o íon Si4+ gera um desequilíbrio eletrônico que é compensado por íons de Li-. O citrino por sua vez, deve sua cor a uma combinação de AI-Li, semelhante ao do quartzo fumê. Os estudos também demonstraram que as aquisições de cores no quartzo obtidas através dos processos de irradiação gama e tratamento térmico, bem como a estabilidade das mesmas, estão amplamente condicionadas aos ambientes de formação dos cristais, e a presença de elementos químicos nos fluidos formadores dos cristais, os quais são responsáveis pela variação de suas cores. As características gemológicas encontradas demonstram que o quartzo baiano apresenta um elevado potencial comercial. Para o futuro sugere-se trabalhos de levantamentos geológicos e pesquisa mineral, desde que a exploração das gemas vem apresentando significativas reduções e limitações nas suas atividades minero-industriais, seja pela parcial exaustão das reservas conhecidas, ou pela necessidade de ampliá-las e, assim, incentivar novos investimentos. Pouquíssimos trabalhos com cunho gemológico tem sido publicados no Brasil com vista de esclarecer a correlação entre depósitos de quartzo e seu comportamento perante tratamentos de irradiação e de aquecimento. / Besides Minas Gerais, Goiás and Rio Grande do Sul, Bahia is worldwide known for its richness in minerals of industrial and gemological interest. Up to this day, more than 30 minerals of gemological use are known (Tavares et. al. 1998) One of the main gemological material is quartz, used currently in large amounts for jewelry due to its fair value and good response of color treatments by irradiation and heat. Most of the quartz is found and mined in the Espinhaço , Chapada Diamantina and Jacobina belts either as colorless quartz or as amethyst. The colorless variety is sometimes prone to treatments that induce color centers resulting in black (Morion), brown (Smoky), yellow(Citrine), green (Prasiolite) gemstones. Very few work exists dealing with the geological evolution, control of mineralization, estimation of quantities and possible treatments of these materials. The results of this work is a contribution to the knowledge of the metalogenic evolution of the studied areas and includes the location of all known occurrences of quartz from Bahia. It could be shown that most of the quartz from Bahia state is located mainly in a hydrothermal environment crosscutting the quartzites and arkosic rocks of the Espinhaço Supergroup. Field data showed strong tectonic control of the quartz veins, filling low angle traction fractures associated with the thrust belts that formed the Serra do Espinhaço mountain range. The fluids passing through these fractures deposited quartz, as amethyst (Breijinho de Ametista, Jacobina e Sento Sé), colorless and milky quartz and sometimes as citrine. The color of amethyst is due to substitutional iron with oxidation degree 4+, formed by irradiation of ferric iron contained in the tetrahedral of the quartz structure. Smoky colors are formed by irradiation of mainly Al containing quartz, whereas yellow and yellow green colors are formed by the presence of Al and Li. Few occurrences of colorless quartz forming a green variety by irradiation have been documented. Some preliminary results show that the type and intensity of color is determined by the specific environment of formation. More work is clearly needed to clarify the correlation of formation environment and color produced by irradiation and heat treatments.

A realização do trabalho efetuado a seguir, consiste na coleta de informações e a montagem da história da lapidação desde o que o homem primitivo começou a trabalhar os minerais, seu desenvolvimento na Europa até a atual situação da lapidação brasileira. No caráter científico, a identificação e utilização de propriedades físicas e ópticas para determinação do mineral, correlacionando itens como seu melhor aproveitamento na lapidação, como a utilização principalmente do ângulo crítico especifico de cada mineral e sua correta utilização na lapidação de gemas coradas e lapidação de diamantes. Pois o significado da lapidação é transformar o mineral em uma gema aceita pela indústria joalheira, valorizando sua cor, brilho, formato e simetria. No panorama tecnológico a análise de maquinários antigos e tradicionais, juntamente com a inovação de máquinas CNC. Neste trabalho foi presenciado que a fundamentação bibliográfica é restrita para a indústria de lapidação no Brasil. / This work started with a compilation of informations, written and of oral means, to unravel the history of gem cutting from his earliest time to the present situation in Brasil. The scientific part stresses the identification and the use of the physical and optical properties to increase the yield by gemstone cutting. It is shown that the critical angle is the most important property for each branch, the diamond as well the colored gemstone cutting.Gem cutting is the transformation of the rough to a form accepted by the jeweler, showing his best in color, brilliance, form and symmetry. The development of cutting tools is shown from very early times to the present CNC equipment. It could be shown that there exists a quite good data base for an initial description of the gem cutting industry in Brazil.

A realização do trabalho efetuado a seguir, consiste na coleta de informações e a montagem da história da lapidação desde o que o homem primitivo começou a trabalhar os minerais, seu desenvolvimento na Europa até a atual situação da lapidação brasileira. No caráter científico, a identificação e utilização de propriedades físicas e ópticas para determinação do mineral, correlacionando itens como seu melhor aproveitamento na lapidação, como a utilização principalmente do ângulo crítico especifico de cada mineral e sua correta utilização na lapidação de gemas coradas e lapidação de diamantes. Pois o significado da lapidação é transformar o mineral em uma gema aceita pela indústria joalheira, valorizando sua cor, brilho, formato e simetria. No panorama tecnológico a análise de maquinários antigos e tradicionais, juntamente com a inovação de máquinas CNC. Neste trabalho foi presenciado que a fundamentação bibliográfica é restrita para a indústria de lapidação no Brasil. / This work started with a compilation of informations, written and of oral means, to unravel the history of gem cutting from his earliest time to the present situation in Brasil. The scientific part stresses the identification and the use of the physical and optical properties to increase the yield by gemstone cutting. It is shown that the critical angle is the most important property for each branch, the diamond as well the colored gemstone cutting.Gem cutting is the transformation of the rough to a form accepted by the jeweler, showing his best in color, brilliance, form and symmetry. The development of cutting tools is shown from very early times to the present CNC equipment. It could be shown that there exists a quite good data base for an initial description of the gem cutting industry in Brazil.

Esta tese tem como objetivo descrever o processo de desenvolvimento da gema lapidada, do início até o fim, abordando o comportamento dos minerais colocados em produção e sua aplicação no Design. O mineral gemológico foi submetido a processos mecânicos, comumente utilizados na lapidação de gemas, e analisados através da tribologia. A lapidação de gemas foi desenvolvida através de processos empíricos, em que pode ser descrita pela ciência através de fatores como tempo, velocidade de rotação, carga aplicada e padrões de qualidade de brilho são parâmetros julgados pelo lapidário e avaliados através de padrões visuais. Neste trabalho, destacaram-se parâmetros mineralógicos preponderantes que possibilitaram a otimização da lapidação de gemas, como a relação da orientação cristalográfica com o polimento (dureza, direção de polimento); relação da composição química do mineral com os pós de polimentos e lubrificantes; sua influência na planicidade de superfície; determinação de propriedades ópticas em relação aos ângulos críticos aplicados nas faces do pavilhão, e itens preponderantes que referem-se ao Design de Gemas. Foram utilizados seis conjuntos de minerais gemológicos, que ocorrem em abundância no Brasil e são largamente utilizados na indústria joalheria. São eles: granada, topázio, berilo, turmalina, espodumênio e quartzo. Os mesmos minerais foram lapidados no Brasil e na Alemanha. Foram feitos ensaios de brilho, rugosidade e comparações da qualidade da superfície em micrografias no Microscópio Eletrônico de Varredura. Análises complementares foram realizadas com os minerais e os pós de polimento, entre eles a microdureza Vickers nos diferentes eixos cristalográficos dos minerais e análise do pó de polimento quanto ao tamanho, formato e composição química. O objetivo foi identificar a melhor combinação de mineral, pó de polimento e ângulos de facetamento, através da qualidade da superfície e brilho. É proposto ao final, a aplicação do conhecimento para a área de desenvolvimento em Design de Gemas. Os parâmetros de qualidade em lapidação, permitirão a evolução da compreensão do comportamento dos minerais perante seu processamento, admitindo possibilidades futuras de melhorias da qualidade e excelência para criação de novos formatos para a gema lapidada. / This thesis aims to describe the procedure of gemstone cutting regarding its mineralogical characteristics, production and Design. Chosen gemstones underwent usual mechanical procedures for gemstone cutting and were then subject to tribology analysis. Gemstone cutting was developed through an empirical process, in which can be described by science with rotation speed, applied strength, and brightness are parameters judged by the lapidary and evaluated visually. Herein the main mineralogical parameters that optimize gemstone cutting are emphasized, namely: crystallographic axes and polish orientation relationship (hardness, polishing direction); the choice of polishing powders and lubricants according to the mineral chemical composition; their influence on the flatness of surface; refraction indexes and critical angles (used to determine the ideal pavilion angles), and their applications concerning Design. Six groups of gem minerals abundant in Brazil and vastly used in the jewelry industry were used for this study: garnet, topaz, beryl, tourmaline, spodumene and quartz. The cutting processes were performed both in Brazil and in Germany. The faceted gemstones brightness and roughness were determined and compared with SEM (Scanning Electron Microscope) micrographs. In addition, the minerals and polishing powder grains went through complementary analysis, such as: Vickers micro hardness tests on all crystallographic axes and evaluation of grain size, shape, chemical composition and its influence on flatness of surface, respectively. All tests were performed to better correlate minerals, polishing powders and faceting angles. The evaluation criteria included surface quality and light reflection standards. Lastly, this thesis aims to apply the knowledge acquired in this work to develop Gemstone Design. Gemstone cutting quality standards allow for further comprehension of mineral \"behavior\" during its processing and open future possibilities on cutting quality enhancement and excellence to develop of new shapes for faceted gemstones.

Esta tese tem como objetivo descrever o processo de desenvolvimento da gema lapidada, do início até o fim, abordando o comportamento dos minerais colocados em produção e sua aplicação no Design. O mineral gemológico foi submetido a processos mecânicos, comumente utilizados na lapidação de gemas, e analisados através da tribologia. A lapidação de gemas foi desenvolvida através de processos empíricos, em que pode ser descrita pela ciência através de fatores como tempo, velocidade de rotação, carga aplicada e padrões de qualidade de brilho são parâmetros julgados pelo lapidário e avaliados através de padrões visuais. Neste trabalho, destacaram-se parâmetros mineralógicos preponderantes que possibilitaram a otimização da lapidação de gemas, como a relação da orientação cristalográfica com o polimento (dureza, direção de polimento); relação da composição química do mineral com os pós de polimentos e lubrificantes; sua influência na planicidade de superfície; determinação de propriedades ópticas em relação aos ângulos críticos aplicados nas faces do pavilhão, e itens preponderantes que referem-se ao Design de Gemas. Foram utilizados seis conjuntos de minerais gemológicos, que ocorrem em abundância no Brasil e são largamente utilizados na indústria joalheria. São eles: granada, topázio, berilo, turmalina, espodumênio e quartzo. Os mesmos minerais foram lapidados no Brasil e na Alemanha. Foram feitos ensaios de brilho, rugosidade e comparações da qualidade da superfície em micrografias no Microscópio Eletrônico de Varredura. Análises complementares foram realizadas com os minerais e os pós de polimento, entre eles a microdureza Vickers nos diferentes eixos cristalográficos dos minerais e análise do pó de polimento quanto ao tamanho, formato e composição química. O objetivo foi identificar a melhor combinação de mineral, pó de polimento e ângulos de facetamento, através da qualidade da superfície e brilho. É proposto ao final, a aplicação do conhecimento para a área de desenvolvimento em Design de Gemas. Os parâmetros de qualidade em lapidação, permitirão a evolução da compreensão do comportamento dos minerais perante seu processamento, admitindo possibilidades futuras de melhorias da qualidade e excelência para criação de novos formatos para a gema lapidada. / This thesis aims to describe the procedure of gemstone cutting regarding its mineralogical characteristics, production and Design. Chosen gemstones underwent usual mechanical procedures for gemstone cutting and were then subject to tribology analysis. Gemstone cutting was developed through an empirical process, in which can be described by science with rotation speed, applied strength, and brightness are parameters judged by the lapidary and evaluated visually. Herein the main mineralogical parameters that optimize gemstone cutting are emphasized, namely: crystallographic axes and polish orientation relationship (hardness, polishing direction); the choice of polishing powders and lubricants according to the mineral chemical composition; their influence on the flatness of surface; refraction indexes and critical angles (used to determine the ideal pavilion angles), and their applications concerning Design. Six groups of gem minerals abundant in Brazil and vastly used in the jewelry industry were used for this study: garnet, topaz, beryl, tourmaline, spodumene and quartz. The cutting processes were performed both in Brazil and in Germany. The faceted gemstones brightness and roughness were determined and compared with SEM (Scanning Electron Microscope) micrographs. In addition, the minerals and polishing powder grains went through complementary analysis, such as: Vickers micro hardness tests on all crystallographic axes and evaluation of grain size, shape, chemical composition and its influence on flatness of surface, respectively. All tests were performed to better correlate minerals, polishing powders and faceting angles. The evaluation criteria included surface quality and light reflection standards. Lastly, this thesis aims to apply the knowledge acquired in this work to develop Gemstone Design. Gemstone cutting quality standards allow for further comprehension of mineral \"behavior\" during its processing and open future possibilities on cutting quality enhancement and excellence to develop of new shapes for faceted gemstones.

Neste trabalho foram analisados 49 diamantes coloridos da coleção Luiz Paixão incorporados 1954 ao acervo do Museu de Geociências do IGc-USP. Os diamantes foram pesados, medidos, fotografados e alguns foram escolhidos para análise espectroscópica no UV-VIS com a finalidade de auxiliar no estudo de centros de cor e distinção sobre a origem da cor nos diamantes quanto esta ser natural ou artificialmente induzida. Pelo resultado da interpretação dos espectros obtidos, uma parte desta coleção de diamantes coloridos sofreu tratamentos de cor por irradiação, demonstrando que no Brasil na época da formação desta coleção já era possivel de encontrar diamantes tratados o que é um fato interessnte considerando os poucos reatores nucleares existentes na época. / This work presents results of an analysis of 49 colored diamonds from the Luiz Paixão Collection, donated 1954 to the Geological Museum of Geoscience Institute of University of São Paulo. They have been measured, photographed and some have been selected for detailed spectroscopic analysis by UV/VIS spectroscopy. By this method it is possible to detect if the color of the diamond is natural or produced by treatment. The presence of specific absorption peaks and their intensity in the spectrograms revealed that all blue and green diamonds indeed showed signs of treatment and their color is not natural. This is a very interesting fact and shows that already in times before the donation treated diamonds were apparently easily available in Brasil. Considering the paucity of nuclear reactors in the United States or in Europe in those times this result is very surprising.