Die physikochemische Wechselwirkung der Kanalpositionen mit der Kristallstruktur des Berylls und daraus folgende Korrelationen aus Chemie und Spektroskopie

Abstract

In dieser Arbeit werden Korrelationen der spurenelementchemischen und spektroskopischen Charakteristika von Beryllen mit unterschiedlichen Darstellungsmöglichkeiten auf ihr Informationspotenzial untersucht. Die Messmethoden beinhalten polarisierte UV-VIS-NIR-Messungen, Elektronenstrahlmikrosonden- und LA-ICPMS-Messungen, Röntgenbeugung sowie Messungen mit dem Transmissionselektronenmikroskop. Zusätzlich werden standardgemmologische Untersuchungen durchgeführt und in die Ergebnisse mit einbezogen. Einschlusskombinationen werden mikroskopisch und raman-spektroskopisch charakterisiert. Im Rahmen der Auswertung werden die Multivariate Analyse, statistische Auswertungen und mathematische „Fittings“ genutzt. Dazu zählt auch die Kolorimetrie. Zu den Ergebnissen zählt die Bestimmung von Eisen-Ionen im Beryll-Kanal und in Oktaeder-Positionen sowie die indirekt abgeleiteten Farbwirkungen durch IVCTs von Eisen verschiedener Koordinationen im Kanal und in den Oktaeder-Positionen. Für die Gemmologie relevante Zusammenhänge zwischen Wärmebehandlung, Bestrahlung, Farbursachen und den Varietäten Aquamarin und Heliodor zeigen Möglichkeiten der Farbechtheitsuntersuchung auf. Art und Menge der Moleküle im Beryll-Kanal können die Farben des Berylls, die Positionen und Wertigkeit des Eisens sowie Position und Ausrichtung der Kanal-Moleküle beeinflussen. Daraus resultieren neue Absorptionsbereiche im VIS-NIR-Bereich. Die Provenienzanalytik der Berylle ist durch die hier dargestellten Faktoren statistisch möglich. Es wurde auf zerstörungsfreie Methodik Wert gelegt.

In this thesis the correlations between trace-element-chemical and spectroscopical characteristics of beryl are investigated on their information potential with different methods. The methods include polarised UV-VIS-NIR-measurements, microprobe- und LA-ICP-MS-measurements, x-ray-diffraction as well as measurements with the transmission-electron-microscope. Additionally standard-gemmological methods are implemented in the results. Inclusion-combinations are characterised with the microscope and Raman-spectroscope. For interpretation, also multivariate analysis, statistical methods and spectral fittings are used. Colorimetric results are included. The results include the direct detection of iron-ions located in the channel and in octahedral positions as well as the indirectly measured color-effects due to IVCT of iron in different coordinations in the channel and octahedral position. Gemmologically relevant correlations between heat-treatment, irradiation, color-reasons and the varieties aquamarine and heliodor show possibilities of the validation of natural coloration. Species and amount of molecules in the beryl-channel influence the colors of beryl, position and valency of iron and the position and tilt of channel-molecules. From this new absorptions derive in the NIR-region. The determination of origin is statistically possible with the factors mentioned here. The author focused on least-destructive methods.