Granaat is niet zeldzaam, men vindt hem in Europa o.a. in Tsjechie, Oostenrijk, Zweden, Finland, Polen en Russland. Het is een van de eerste edelsteenen voor de verzamelaar, amateur slijper en zoeker in de rivieren en groeven (een spannende actviteit ook rivierwassen of pannen genoemd). Een betaalbaar edelsteen zowel ruw als geslepen. Een kleurijke panoplie waarvan sommige rode stenen robijnen en sommige groenen smaragden kunnen evenaren. Granaat was zeer populair in de Middel Eeuwen tot einde 19de begin 20ste eeuw, in Art-deco, Belle-époque, Victorian, Edwardian juwelen.
Elk mineraal wordt gekenwerkt door zijn kristalstructuur (atoomstructuur) en zijn scheikundige samenstelling. De samenstellende elementen zijn ionen, dit zijn positief of negatief geladen atomen die de verschillende plaatsen innemen in de kristalstructuur. Gedurende de kristallisatie stellen de ionen zich in een bepaalde orde op en vormen aldus de granaatstructuur die een kubische symmetrie heeft. Rombische dodecaëders en trapezoëders, het zijn nesosilicaten.
Hoewel alle granaten dezelfde kristalstructuur bezitten kan deze toch zijn samengesteld uit verschillende hoewel gelijkaardige atomen. Dit verklaart de grote verscheidenheid onder de granaten. Er werden natuurlijke granaten onderzocht met het doel de verschillende samenstellende elementen te ontdekken en de kwantitatieve verhoudingen. De resultaten worden uitgedrukt en samengevat onder vorm van een scheikundige formule.
Deze laatste geeft het aantal aanwezige scheikundige elementen weer (als individuele ionen) in het kristal, en ook hun relatieve hoeveelheden. Deze worden uitgedrukt in het kleine cijfer (index) dat onderaan rechts van het betrokken (symbool) element voorkomt. De volgende samenstellingen gesitueerd op het einde van een reeks en dus scheikundig zijn van belang in de beschrijving van de edelstenen uit de granaatgroep
-
Pyroop: Rood tot bruinachtig
Harheid 7/7,5 – soortlijke gewicht 3,65/3,80 – Brekingsindex 1,730/1,760
Scheikundig: Mg3 Al2 (SiO4) 3 of magnesium - aluminiumsilikaat -
Almandien: Rood – violet
Hardheid 7,5 – soortelijk gewicht 3,95/4,20 – Brekingsindex 1,78/1,81
Scheikundig: Fe3 Al2 (SiO4) 3 of ijzer – aluminiumsilikaat (is magnetisch testbaar) -
Spessartien: Oranje tot roodbruin
Hardheid 7/7,5 - soortelijk gewicht 4,12/4,20 – Brekingsindex 1,795/1,815
Scheikundig: Mn3 Al2 (SiO4) 3 of mangaan – aluminiumsilikaat -
Grossulaar: Groen, geel tot bruin
Hardheid 7/7,5 - soortelijk gewicht 3,60/3,68 – Brekingsindex 1,738/1,745
Scheikundig: Ca3 Al2 (SiO4) 3 of calcium – aluminiumsilikaat -
Demantoiet: Groen tot smaragdgroen
Hardheid 6,5/7 - soortelijk gewicht 3,82/3,85 – Brekingsindex 1,888/1,889
Scheikundig: Ca3 Fe2 (SiO4) 3 of calcium – ijzersilikaat -
Uvaroviet: Groen tot donker groen
Hardheid 7,5 - soortelijk gewicht 3,77 – Brekingsindex 1,870
Scheikundig: Ca3 Cr2 (SiO4) 3 of calcium – chroomgranaat
Deze verschillende scheikundig zuivere types bestaan enkel onder de vorm van syntetische kristallen; de natuurlijke kristallen zijn onzuiver en zijn meestal overgangsvormen tussen de verschillende vernoemde types.
Men kan de granaten in twee onderscheiden scheikundige groepen indelen; zij worden aangeduid door de eerste letter van elk betrokken mineraal. Zo bestaat de groep Pyralspite uit de granaatsoorten (rijk aan aluminium) pyroop, almandin en spessartine. De groep Ugrandite bestaat uit de granaatsoorten (rijk aan calcium) uvarovite, grossulaar en andradiet. Grossulaar is een granaat rijk aan Ca en Al, en bezit dus de eigenschappen van de beide groepen.
Naast de voornoemde verscheidenheid zijn andere types granaten makkelijk in te beelden; er bestaan immers nog andere elementen die zich kunnen integreren in de algemene scheikundige formule der granaten. Zo bestaat er syntetisch Kuorringiet (Mg3 Cr2 Si3 012) en Goldmaniet (Ca3 V2 Si3 012) . Bovendien werden granaten zonder silicaat syntetisch voorbereid en gebruikt als substitutie voor diamant. Bij voorbeeld YAG (Y3 Al2 Al3 012) en GGG (Gd3 Ga2 Ga3 012) uit de “Golden sixties”.
Een met het blote oog zichtbaar kristal bevat de mineralogische formule miljarden malen. De kleinste mogelijke granaat bestaat uit één formule-eenheid; die wordt molekule genoemd . Een kristal van enige omvang bestaat dus uit miljarden granaatmolecules . Vermits elk type granaat een eigen chemische samenstelling heeft, bezit deze kenmerken fysische waarden.
De reeds geschetste granaten hebben alle een ideale en theoretische scheikundige samenstelling, die men slechts zelden in de natuur ontmoet. De natuurlijke granaten zijn over het algemeen “mengelingen” . Gedurende de kristallisatie van de granaten in de natuur staan verschillende bivalente en trivalente ionen ter beschikking. Bij voorbeeld , een natuurlijke granaat zal terzelfdertijd Mg2+ en Fe2+ bevatten. Pyroop- en almandin-molecules ontstaan parallel.
Er vormt zich wat men noemt een “gemengd kristal” , waarvan de scheikundige samenstelling zich tussen in de twee overeenstemmende zuivere polen bevindt. Pyroop en almandin zijn (voor elke verhouding) onderling mengbaar . Zij vormen een serie gemengde kristallen. Een gemengd kristal, bestaat bv uit twee onderdelen , nl. pyroop- en almandingmoleculen . De meeste natuurlijke granaten zijn gemengde kristallen, bestaande uit twee of meerdere zuivere elementyen (variabele verhouding). De gemengde kristallen zijn vanuit optisch standpunt meestal homogeen ; men kan ze vergelijken met vaste oplossingen. kristal worden 40%% van de almandin-moleculen “opgelost” in 60% pyroop.
Bepaalde granaten laten een beperkte vermenging toe met andere types granaat. Men heeft vastgesteld dat de granaten van de pyralspitegroep een belangrijke mengbaarheid bezitten. In dezelfde zin zijn de granaten uit de ugrandietgroep onderling mengbaar. Daarentegen zal men zeer zelden vermenging van granaten uit de twee groepen vaststellen. De tussenruimter, waar zich in de natuur onbestaande mengverhoudingen bevinden, worden “mengbaarheidslacunes” genoemd .
Echte granaatedelstenen zullen verschillende types granaat voorstellen. Het principe van mengbaarheid tussen twee scheikundige samenstellingen die dezelfde kristalstructuur bezitten heeft een grote verscheidenheid van gemengde kristallen voor gevolg. Hun kleur, brekingsindex en densiteit worden ook beïnvloed door de eigenschappen van de zuivere elementen. Het type granaat dat gevormd wordt tijdens de kristallisatie hangt af van het beschikbare materiaal, van lokale geologische factoren en van fysico-chemische factoren.
De correcte benaming van de individuele granaten wordt dikwijls voorafgegaan door niet-destructieve scheikundige analyses waarvan de resultaten kwantitatieve gegevens leveren over de granaten van de zuivere elementen.
Pyroop-almandin granaten: De meest verspreide granaten zijn de rode stenen van de serie gemengde pyroop-almandin kristallen. Als de kleurloze pyroop 10-40% almandin bevat krijgt hij een aangenaam rood van kleur. Hogere hoeveelheden almandin geven donkere granaten; zuiver almandin is immers zeer donkerrrood. Rhodoliet is een variante van pyroop-almandin (licht violet—rood) met 10—25% almandin.
Enkele percenten almandin-moleculen volstaan reeds om kleureffecten te bekomen. Vandaar dat de absorptiespectra van lichte rhodolieten almandin-delen bevatten bij 575, 527 en 507 nm. Pyroop, dat in zuivere staat kleurloos is, kan door andere dan almandingranaten gekleurd worden. De idiochromatische variëteiten spessartine (geel) en knorringiet (rood) zijn mengbaar met pyroop. Het bloedrood chromopyroop bevat een kleine hoeveelheid kuorringiet—moleculen (Mg3 Cr2 Si3 O12).
Bepaalde granaten, essentieel samengesteld uit pyroop-almandin mengsels bevatten nog een klein percentage grossulaar en spessartien of enkele andradietmolecules, waarbij de beide laatste polen de kleur kunnen beinvloeden. Grossulaar en grossulariet is in zuivere staat kleurloos maar toevoeging van idiochromatische granaten geeft ontstaan aan mengkristallen met vreemde verkleuring (allochromatisch) met kleuren als rood, groen en bruin.
De almandin-, andradiet-, ouvaroviet- en goldmaniet moleculen zijn vooral verantwoordelijk voor verkleuring. Kleine deeltjes ijzerhoudend granaat (almandin en andradiet) geven (meestal in combinatie) aan rode, oranje en bruine verkleuringen. Hessonieten zijn vertegenwoordigers van deze variëteit van grossulaar. Hun optische eigen-aardigheid is een korrelige structuur, die onder microscoop aan wervelingen doet denken. Zij wordt veroorzaakt door de polykristallijne structuur van hessoniet. De hessonieten zijn dus geen individuele kristallen maar polykristallijne agregaten zoals men die vindt bij bepaalde grossularen. Grossulariet is de juiste benaming, voor deze vorm. Groene grossularen kunnen eveneens een polykristallijne structuur bezitten; groen grossulariet (resp. hydrogrossulariet) wordt “jade van Transvaal” genoemd (verkeerde benaming). Tal van grossularieten bestaan niet enkel uit stukjes grossulaar maar ook uit vesuvianiet of chromiet. Zo kan men variaties vinden gaande van grossulaar met individueel kristal tot rotsen vol grossulaar; de overeenkomstige densiteiten kunnen sterk afwijken van deze van zuiver grossulaar. Momenteel zijn de meest beduidende grossularen de Tsavorieten (groen) die men voornamelijk vindt in het nationaal Tsavo-park in Kenya. Hun kleur wordt bepaald door de elementen vanadium en/of chroom. Deze elementen bevinden zich in de goldmaniet – Ca3(V3+,Al,Fe3+)2(SiO4)3. of ouvaroviet.
Beide geven een smaragdgroene kleur. Nochtans zijn het de rijk aan vanadium moleculen die meestal overwegen. Spessartien en granaten rijk aan spessartien, gele en zuivere spessartien in voor de edelsteenslijper interessante groottes vindt men zelden in de natuur. Een vindplaats in Californië levert geel-oranje edelstenen met een “gehalte” aan spessartien van 90%. Meestal vindt men almandin rijk spessartien, waarbij deze laatste een verkleuring geeft van donker oranje naar doodbruin. De spessartienen rijk aan almandin kunnen niet onderscheiden worden van de almandins die veel pyroop bevatten uitsluitend door de brekingsindexen en de resp. densiteit. Een analyse met de spectroscoop is hier nodig om de zedelijk hoge gehalten aan spessartien te bepalen via de absorptiestroken die zich situeren in UV-VIS bij 432, 424 en 412 nm. De (zwakkere) lijnen bij 573 , 520, 504 en 408 nm zijn ook zichtbaar bij stenen met een overwicht aan spessartien.
Spessartien vormt dikwijls gemengde kristallen met pyroop, almandien en grossulaar. Een eigenaardig fenomeen is in zeldzame gevallen te zien wanneer de gemengde spessartien pyroop-kristallen vanadium bevatten Bij daglicht (rijk aan blauw) lijken zij blauwgroen of olijfgroen; bij gloeilamplicht (rijk aan rood) worden zij violet of roodbruin. Zij veranderen dus van kleur zoals alexandriet.
Gemengde granaten van een belangrijke edelsteenvariëteit (pyralspietgroep met een kleine hoeveelheid grossulaar) zijn afkomstig uit de Umbavallei in Tanzania. De gemengde kristallen van oranje tot rood-bruine kleur zijn voornamelijk samengesteld uit pyroop (40-70 %) en geel spessartien (15-40 %). Een klein deel almandin (5-20 %) geeft een rode verkleuring. Deze granaten uit de pyralspietgroep zijn in de handel bekend onder de naam “Malaiagranaat” of “Umbaliet”.
Andradiet en demantoiet: Zuiver andradiet is idiochromatisch geel-groen en geeft een opvallende dispersie, wat hem de naam Demantoide geeft (diamantoide). Demantoiden van edelsteenkwaliteit werden in het begin van de eeuw voor het eerst aangetroffen in een mijn in de Oeral (zie ons vorig artikel). Deze is sinds lang uitgeput en Russische demantoiden zijn dan ook zeer gezocht door verzamelaars. De dispersie wordt bij enkele van deze edelstenen overheerst door een smaragdgroene kleuring. Deze allochromatische kleuring komt voort uit een klein gehalte chroom resp. van het onderdeel ouvarovite. De andradieten uit andere vindplaatsen zijn eerder geel en worden meestal “Topazoliet” genoemd.
Conclusies: Granaten vormen een fascinerende mineralengroep die ons edelstenen levert van zeer verscheiden uitzicht. Doorzichtige individuele kristallen van alle kleuren (met uitzondering van zuiver blauw) worden gevonden en geslepen. De meeste kleuren komen voort van natuurlijke mengelingen van verschillende types granaat gedurende de kristallisatie. De talrijke combinatiemogelijkheden met de verschillende gekleurde en kleurloze variëteiten leveren een breed kleurenspectrum. Polykristallijne aggregaten (massieve vorm) en stenen met een potentieel asterisme kunnen als cabochonmateriaal worden gebruikt. Een gemengd andradiet almandin-kristal uit Nevada (usa) geeft zelfs een prachtig kleurenspel met opaalschijn. Door dit groot aantal mogelijke variëteiten kunnen zich moeilijkheden voordoen bij de benaming van deze stenen. Vermits de kleur één der belangrijkste kenmerken is van talrijke edelstenen duiden talrijke benamingen op welbepaalde kleurvariëteiten (rhodoliet, tsavoriet) .De scheikundige elementen, die de verschillende kleuren veroorzaken, kunnen ook verschillende types granaten op dezelfde wijze kleuren. Zo kan men stenen van dezelfde kleur, maar van verschillende mineralogische samenstelling vinden. Grossulaar en Demantoiet met veel chroom en grossulaar rijk aan vanadium illustreren dit goed. De correcte benaming van de granaten als gemengde kristallen vereist in bepaalde gevallen een niet destructieve doorgedrevan scheikundige analyse met het oog op de bepaling van de uiteindelijke samenstellende delen. De nomenclatuur van de granaten gebaseerd op deze metodes is vanuit mineralogisch standpunt correct en in overeenstemming met de resultaten die men bekomt via technische meettechnieken en via brekingsindex en densiteit. Een serie plaatsnamen aanduidingen kan soms verwarrend overkomen en de amateur edelsteenkundige kan er het noorden bij verliezen. Bij licht-oranje malaiagranaten (resp. Umbalieten) met 45 % pyroop, 35 % spessartine, 11 % almandin en 9 % grossulaar zijn de benamingen “Pyralspiet” en “pyroop rijk aan spessartine” beide correct. Jammer genoeg geven deze termen ons geen aanduiding omtrent de kleur; een bijkomende informatie zoals de kleurbepaling is dus zeker welkom. De eenvoudigste en meest juiste bepaling zou “granaat van oranje keur” zijn maar deze bepaling omvat eveneens spessartine en hessoniet van dezelfde kleur.