Beryl - přehled vlastností, výskytu a odrůd

Autor: Zbyněk Buřival

Publikováno: 21.02.2022 07:15

Naposledy upraveno: 21.02.2022 07:15

Beryl je velmi populární minerál, který se vyskytuje v bohaté škále tvarů i barev. Oblíbené drahokamové odrůdy zahrnují smaragd, akvamarín a heliodor. Beryl je taky jediným běžným zdrojem beryllia, které se používá v řadě moderních technologií.

Struktura berylu

Beryl je komplexní aluminosilikát beryllia (Be₃Al₂Si₆O₁₈)), který patří mezi cyklosilikáty. Struktura cyklosilikátů je založena na uzavřených cyklech SiO₄ tetraedrů, struktura berylu je tvořena šestičetnými cykly. Tyto uzavřené řetězce jsou poskládány na sebe a vytváří tak velkou trubkovitou strukturu. Kanály uvnitř cyklů mohou být prázdné – jedná se tedy o strukturní vakance – anebo mohou být částečně či zcela zaplněny vodou, CO₂ anebo alkalickými kovy jako sodík (Na) anebo cézium (Cs).

Pokud množství Cs ve struktuře překročí určitou mez, symetrie krystalové mřížky se stává trigonální. Tato Cs bohatá varianta je samostatný minerál pezzottait (CsBe₂LiAl₂Si₆O₁₈). Jedná se o minerál ze skupinu berylu, kde je kanál uvnitř cyklů obsazen Cs a Na a část Be je nahrazena Li. Pezzottait je slabě až výrazně růžový a velmi podobný růžovému berylu – morganitu.

Beryl má hexagonální (šesterečnou) symetrii a obvykle tvoří protažené prizmatické krystaly ve tvaru šestibokých sloupců. Ukončení bývá jednoduchou spodovou plochou, v některých případech jsou ale hrany či rohy zkosené. Krátce sloupcovité krystaly berylu jsou neobvyklé a bývají způsobeny zvýšeným množstvím Na či Cs v kanálové pozici. Z řady pegmatitů jsou známy také výrazně korodované krystaly berylu, zejména odrůd akvamarínu a heliodoru.

Fyzikální vlastnosti berylu

Beryl má na Mohsově stupnici tvrdosti stupeň 8, patří tedy mezi velmi tvrdé minerály. Je také mimořádně mechanicky odolný a nerozpustný v kyselinách. Lesk berylu je skelný, u některých vzorků spíše voskový či matný. Jedná se o křehký minerál s nedokonalou bazální štěpností podle {0001}. V závislosti na příměsích a přesném složení se hustota pohybuje v rozmezí 2,63-2,92 g/cm³.

Barva berylu je způsobena inkluzemi a příměsemi. Obecný beryl je neprůhledný a obvykle světle zelený či žlutozelený. Barevné variety jsou světle modrý akvamarín, zlatožlutý heliodor, sytě zelený smaragd, růžový morganit a tmavě červený bixbit. Bezbarvá čirá odrůda se nazývá gošenit (goshenit).

Podobné minerály

Světlý obecný beryl je velmi podobný křemeni a také vytváří šestiboké sloupce. Rozeznat světlý nevýrazný beryl v hrubozrnném pegmatitu s množstvím křemene je často velmi obtížné.

Další velmi podobný minerál je apatit, který také tvoří neštěpné světle zelené sloupce šestibokého tvaru. A navíc se často vyskytuje v pegmatitech společně s berylem. Apatit je však výrazně měkčí než beryl a nedokáže rýpat do skla.

Využití berylu

Samozřejmostí je využití drahokamových odrůd ve šperkařství. Přírodní, zahřáté i ozářené beryly jsou běžné a poměrně ceněné drahokamy. Všechny drahokamové odrůdy berylů se brousí do fasetových brusů, pouze některé kalné smaragdy se brousí do kabošonů. Nejběžnější jsou akvamaríny – heliodor, morganit či bixbit jsou výrazně vzácnější. Samostatnou kategorií je pak smaragd, kde jsou špičkové drahokamové vzorky bez vad dražší než diamanty.

Beryl je také jediným běžným zdrojem beryllia, ostatní minerály Be jsou velice vzácné a nevyskytují se v těžitelném množství. Berylium je nezbytné pro řadu speciálních slitin. Naneštěstí je beryllium také vysoce toxické. V některých případech způsobuje kontakt s berylliem – zejména při vdechování – akutní plicní stavy. V berylu je však beryllium pevně vázáno a samotný beryl je zcela neškodný.

Slitiny hliníku a mědi získávají díky přídavku beryllia výrazně vyšší pevnost. Tyto slitiny najdete například v motorech formule F1, kosmických přístrojích, raketách a letadlech. Přídavek beryllia k oceli a niklu zabraňuje vzniku jisker při kontaktu a zvyšuje jejich odolnost a životnost.

Nízké atomové číslo beryllia a nízká absorpce RTG záření dělají z beryllia ideální materiál pro radiační okénka v rentgenech. Vysoká tepelná odolnost a diamagnetické vlastnosti dělají z beryllia také ideální matriál pro použití v konstrukci spektrometrů a urychlovačů částic.

Vysoká odolnost beryllia a jeho nízká tepelná roztažnost jsou výhodné pro konstrukci zrcadel pro řadu vyspělých technologií, například optické navádění. Beryllium se používá v konstrukci meteorologických družic a vesmírných teleskopů, jeho optické vlastnosti se dají ještě vylepšit pokovením niklem či zlatem.

Beryllium není magnetické, používá se proto v citlivých magnetických zařízeních, jako jsou radiokomunikátory, radary či MRI.

Beryllium také dobře odráží neutrony a najdeme ho proto v řadě jaderných zařízení. Používá se jako moderátor v reaktorech, v konstrukci palivových tyčí a také v jaderných bombách. Fluorit berylnatý (BeF₂) se používá v moderních typech jaderných reaktorů.

Beryllium také najdeme ve vysokofrekvenčních reproduktorech, elektronických obvodech a některých speciálních polovodičích.

Vznik berylu

Beryllium se v horninách zemské kůry nachází ve velmi nízké koncentraci – pouhé 3 ppm. Atom beryllia je velmi malý, a proto existuje jen málo minerálů, které mohou obsahovat Be ve své struktuře. Prakticky jediný relativně běžný a zároveň stabilní minerál Be je beryl. Důsledkem toho je, že při tuhnutí a postupné změně chemického složení taveniny (frakcionaci) zůstává Be v tavenině, pokud nejsou vhodné podmínky pro krystalizaci berylu. V praxi bývají granitoidní plutony často doprovázeny pegmatity a/nebo greiseny, které představují nejvíce frakcionovanou část původní taveniny. Právě tyto horniny často obsahují beryl, někdy i ve značném množství.

Beryl je poměrně typickým minerálem mnoha pegmatitů, zejména těch více vyvinutých. Nejčastěji tvoří neprůhledné dlouze sloupcovité krystaly žluté, žlutozelené či světle zelené barvy. Tento typ obecného berylu krystalizuje z taveniny a nejčastěji se vyskytuje v jednodušších pegmatitech a ve vnějších jednotkách více vyvinutých pegmatitů. Naopak u drahokamových odrůd – akvamarínu, heliodoru a morganitu - už zřejmě dochází ke krystalizaci z pozdní hydrotermální fáze. V řadě případů je krystalizace berylu vícefázová, kdy na starší jádro narůstají mladší generace, často bohatší Cs a Na.

Hydrotermální roztoky v závěru krystalizace pegmatitu také mohou způsobit alteraci starších krystalů berylu. Roztoky způsobí korozi starších krystalů, případně nárůst nových zón. Typické jsou především korodované heliodory z Volyně, ale také z Brazílie a v ČR vzácně z Písku. Beryl také může být kompletně vyloužen či pseudomorfován, kdy je původní krystal částečně či úplně nahrazen vzácnými minerály jako bertrandit, euklas či fenakit, obvykle v doprovodu albitu, K-živce, křemene a jílových minerálů.

Mezi další horniny s poměrně hojným berylem patří greiseny. Zde málokdy tvoří velké dutinové krystaly jako v pegmatitech, ale existují výjimky. Často bývá bezbarvý či světle modrý. Beryl se také může vyskytnout v některých svorech, Be-skarnech, ryolitech či na hydrotermálních žilách. Smaragdy se často vyskytují ve svorech a grafitických břidlicích bohatých berylliem a chromem.

Odrůdy berylu

Jednotlivé odrůdy berylu jsou definovány barvou, která je obvykle způsobena příměsí dalšího kovu ve struktuře berylu. Barevné odrůdy berylu jsou mezi sběrateli velice populární, proto jsou estetické vzorky – zejména na podložce – velice drahé. Čisté a průhledné krystaly jsou zároveň vyhledávanou surovinou pro šperky, zejména drahokamové smaragdy dosahují astronomických cen.

• Obecný beryl - žlutý, žlutozelený, světle zelený, někdy velmi světle šedý
• Akvamarín - světle modrý
• Heliodor - sytě žlutý až zlatý
• Smaragd - světla až tmavě zelený
• Morganit - růžový
• Bixbit - sytě červený
• Gošenit (Goshenit) - bezbarvý, čirý

Obecný beryl

Obecné beryly se nejčastěji vyskytují v řadě LCT i NYF pegmatitů, také v greisenech a některých metamorfovaných horninách. Většina těchto berylů tvoří neprůhledné a světle zbarvené krystaly, od téměř bílých a světle šedých po různě syté odstíny zelené a žlutozelené. Přestože je beryllium v zemské kůře vzácné, v některých pegmatitech a greisenech může být beryl velice hojný, v některých případech dosahují krystaly berylu až metrových velikostí.

V ČR se obecné beryly poměrně běžně vyskytují v pegmatitech v okolí Maršíkova (zejména ve Střeleckém dole) a občas v greisenovém lomu v Krásně. Největší české beryly pocházejí z Domažlicka, zejména z Meclova a Otova, kde dosahovaly rozměrů i přes půl metru. Také pegmatity Písecka prosluly hojným výskytem berylů. Méně často lze beryly nalézt v řadě dalších pegmatitů. Kromě prvních dvou lokalit jsou však beryly poměrně vzácné a jejich nalezení je věcí usilovné práce a také štěstí.

Akvamarín

Akvamarín je pojmenován po své barvě v odstínu mořské vody (aqua marina). Barva je způsobena příměsí Fe2+ ve struktuře berylu. Akvamaríny jsou typické pro některé berylové pegmatity, kde v dutinách často dosahují drahokamové kvality a někdy i impozantních rozměrů. Špičkové vzorky akvamarínů – zejména estetické drúzy společně se živci, záhnědami a turmalíny – jsou velmi populární a dosahují velmi vysokých cen.

Zřejmě největším producentem akvamarínů je Brazílie, s nejznámějšími pegmatitovými lokalitami Jequitinhonha Valley a Medina (Minas Gerais), Guaratinga (Bahia) a Mimoso do Sul (Espírito Santo). Četné a velmi produktivní lokality jsou v Pakistánu, v údolích Hunza (Gilgit) a Shigar (Skardu). Největší drúza s akvamaríny – King of Kashmir – pochází z dutiny nalezené roku 2018 v Pakistánu. Vynikající světlé i sytější akvamaríny pocházejí z Eronga v Namíbii. Další známé pegmatitové oblasti s akvamaríny jsou Sahatany Valley na Madagaskaru, Murzinka a Adun-Chilon v Rusku a Mogok v Myanmaru (Barmě). V USA je také řada produktivních lokalit: Velmi dobře známé jsou drahokamové akvamaríny z Mt. Antero v Coloradu, další populární lokality jsou Sawtooth Mts. v Idaho, Cahuilla Mountain a California Blue Mine v Kalifornii a Haddam a Portland v Connecticutu. Výjimečnou lokalitou je greisen Mt. Xuebaoding (Pingwu) v Číně.

Existuje také sytě modrá odrůda berylu, označovaná termínem maxixe. Vedou se spory o to, zdali se jedná o akvamaríny či úplně jinou odrůdu berylu. Tyto vzorky pocházejí zejména z Madagaskaru a na denním světle rychle ztrácejí sytost.

Akvamaríny bývají také uměle laboratorně upravovány na výrazně vzácnější heliodory. Mezi typické podvody patří imaginární lokalita Zolotaya Voda v Tádžikistánu, ale samozřejmě jsou i podstatně méně nápadné podvody. U broušených kamenů je šance na odhalení bez laboratorního testu prakticky nulová, u krystalů bez podložek je třeba velmi pečlivě kontrolovat habitus a zachovávat vysokou obezřetnost.

V ČR jsou akvamaríny velmi vzácné. Obvykle méně kvalitní a spíše neprůhledné akvamaríny pocházejí ze Střeleckého dolu u Maršíkova. V minulosti a také při nedávné revizi lomu U obrázku na Písecku byly nalezeny korodované drahokamové akvamaríny. Další nálezy drahokamových akvamarínů pocházejí ze štoly Václav v Krupce. Vždy se však jedná o vzorky velmi malých rozměrů, obvykle méně než 1 cm.

Gošenit (goshenit)

Čirá a bezbarvá odrůda berylu se nazývá goshenit (gošenit), je pojmenovaná podle prvního nálezu v Goshen ve státě Massachusetts. Velmi čistý beryl bez příměsí a inkluzí je čirý a bezbarvý. To by mohlo vést k mylnému záměru, že goshenit je nejčistší přírodní forma berylu, což však není pravda. Goshenit běžně obsahuje příměs železa a zahříváním či ozářením mění barvu na modrou či zlatou, podle druhu a množství příměsí. Velké vzorky goshenitu byly dříve využívány v optice.

Goshenit se velmi často vyskytuje společně s akvamaríny. Mezi známé lokality patří Gilgit v Pakistánu, Nuristan v Afghanistánu, Minas Geraís in Brazílii, Mt. Xuebaoding (Pingwu) v Číně a Erongo v Namíbii. V USA pochází především z berylových pegmatitů v Maine a Kalifornii. V ČR byly vzorky odpovídající goshenitu nalezeny na lokalitě Vysoký kámen.

Smaragd

Sytě zelená barva smaragdů je obvykle způsobena příměsí Cr³⁺, smaragdy z Brazílie a Zimbabwe jsou zbarveny příměsí V⁵⁺. Oba tyto prvky jsou velmi netypické pro prostředí s vysokým obsahem beryllia, což vysvětluje značnou vzácnost smaragdů. Pro jejich vznik je zpravidla nutná reakce roztoků či taveniny s vysokým obsahem Be s mafickými horninami, které bývají bohaté Cr a V.

Většina smaragdů nekrystalizuje do dutin a jen velmi málo z nich dosahuje vysoké kvality bez nečistot a inkluzí. Poptávka po smaragdech je obrovská a jejich vzácnost často vede k ceně vyšší než u diamantů, což je samozřejmě vysokou motivací k podvodům.

První uměly smaragd byl vyroben již v roce 1848. Způsobů vylepšení přírodních smaragdů je mnoho: Typické řešení je použít olej či syntetické pryskyřice k vyplnění trhlin, které mají stejný či velmi podobný index lomu jako beryl. Pod vysokým tlakem se napustí do smaragdů a následně jsou trhliny prakticky neviditelné. Obvyklé jsou také triky, kdy je za smaragd vydáván jiný zelený minerál, například olivín, turmalín, démantoid nebo tsavorit, v některých případech ale i takové extrémy jako obarvený chalcedon, fluorit či prehnit. Samozřejmě také syntetické smaragdy, které nelze od těch přírodních rozlišit bez laboratorních testů.

Zřejmě nejkrásnější smaragdy pocházejí z Muzo v Kolumbii. Nalézají se zde i dokonalé dutinové krystaly, společně s krystalovaným kalcitem a pyritem. Trapiche smaragdy z okolí Boyacá v Kolumbii obsahují inkluze grafitu, které vytvářejí pravidelné hvězdovité obrazce. Trapiche smaragdy se brousí do kabošonů, pro fasetové brusy jsou nevhodné.

Nedávno byly vysoce kvalitní smaragdy objeveny v Zambii. Smaragdy se také nacházejí ve svorech, mezi klasické lokality patří Malyševo na Urale v Rusku anebo Habachtal v Rakousku. Starověké smaragdové doly byly v Egyptě, odkud zřejmě pochází legendární Smaragdová deska (tabula Smaragdina), vyřezaná z jediného kusu smaragdu. Další lokality smaragdů najdeme v Norsku, Itálii, Brazílii, Číně, Mozambiku, Indii, Zimbabwe či na Madagaskaru.

Morganit

Růžová odrůda berylu byla pojmenována morganit po finančníku J. P. Morganovi, který byl také význačným sběratelem drahých kamenů. Morganit je odrůda typická pro vysoce vyvinuté LCT pegmatity. Barva morganitu je způsobena přítomností Mn²⁺, ale obvykle také obsahuje zvýšené množství Na⁺, Cs⁺ a Li⁺.

Vstup Cs a Li do struktury narušuje hexagonální symetrii berylu a zřejmě je příčinou typických krátce sloupcovitých tvarů u morganitu. Vysoké obsahy těchto prvků a narušená symetrie u morganitu velmi ztěžují jeho odlišování od makroskopicky velice podobného pezzottaitu. Nedávné analýzy některých morganitů z Afganistánu prokázaly, že v některých případech jde ve skutečnosti o pezzotaity.

Morganity se nalézají v řadě Li-pegmatitů. Největší morganit – The Rose of Maine – pochází z Bennett Quarry v Buckfield, Maine, USA. Tento krystal dosáhl velikosti 23 x 30 cm a váhy 23 kg. Řada zajímavých vzorků morganitu, v některých případech dokonce ve směsi s akvamarínem v rámci jediného krystalu, pochází z pegmatitů v okolí Pala v Kalifornii. Špičkové nálezy pocházejí z oblastí Nuristan a Pech v Afganistánu a Skardu v Pakistánu. Další nálezy jsou z řady lokalit v Minas Geraís v Brazílii a z Madagaskaru.

Heliodor (zlatý beryl)

Název heliodor je odvozen z řeckých slov helios (slunce) a donor (dávat). Zlatavá barva heliodoru je způsobena přítomností Fe³⁺ ve struktuře berylu. Většina heliodorů je čirá a obvykle obsahují málo inkluzí. V literatuře se lze setkat i s termínem zlatý beryl (golden beryl). Někteří to považují za synonyma, v některých případech se rozlišuje zlatý beryl (drahokamový zlatožlutý beryl) a heliodor (drahokamový žlutý beryl se zeleným nádechem).

Heliodory jsou výrazně vzácnější než akvamaríny, proto se v některých případech vyrábějí falešné heliodory ozářením akvamarínu, kdy dochází k oxidaci Fe²⁺ na Fe³⁺ a tím změně barvy. Tyto vzorky bývají většinou označeny falešnými lokalitami z Afganistánu, Pakistánu a Tádžikistánu, kde se heliodor nevyskytuje. Většina skutečných heliodorů má také typické korodované (oleptané) tvary, takže zejména ostře omezené perfektní „heliodory“ na lupenech muskovitu jsou extrémně podezřelé, často jde právě o upravené akvamaríny z Pakistánu.

Původně byly heliodory popsány z oblasti Erongo v Namíbii, kde se také vyskytují na řadě lokalit, a z pegmatitů v Lichtfield County v Connecticutu, USA.

Největší heliodory, obvykle s typicky korodovanými tvary, pocházejí z Volodarsku (Volyň) na Ukrajině. Krásné heliodory také pocházejí z lokalit Murzinka a Mokruša na Urale a Šerlovaja Gora v Zabajkalí v Rusku.

Dobře omezené i korodované drahokamové beryly byly nalezeny na řadě lokalit v Brazílii, zejména ve státě Minas Geraís. Mezi slavné brazilské lokality patří zejména pegmatity Sapucaia, Mimoso do Sul Mine and Jequitinhonha Valley. Velké množství pegmatitů s heliodory se nachází ve státech Connecticut, Maine, New Hampsire, North Carolina a Kalifornie v USA.

Bixbite (červený beryl)

Sytě červená odrůda berylu se nazývá bixbit, jehož zbarvení je přisuzováno obsahu Mn³⁺. Výrazná červená barva, kontrastní světlá ryolitová podložka a vzácnost činí z bixbitu populární sběratelský materiál. Kvalitní drahokamové kusy se vzácně fasetují.

Termín bixbit je bohužel velmi matoucí, protože se plete s minerálem bixbyitem (Mn,Fe)₂O₃. Bohužel, oba tyto minerály byly pojmenováno po Maynardu Bixbym. A navíc se často vyskytují na stejných lokalitách.

Bixbit byl poprvé nalezen roku 1904 na Maynards Claim v pohoří Thomas Range v Utahu, USA. Výskyt bixbitu je limitován na tuto oblast, kde se nalézá v ryolitech – nejznámější lokalitou je zřejmě pohoří Wah Wah Mountains. Jediný další výskyt mimo Utah je Round Mountain v Novém Mexiku.