Smaragde sind eine grüne bis grünlich-blaue Varietät der Edelsteinart Beryll [Be3Al2 (Si6O18)]. Seine Farbe kann aus winzigen Mengen von Chrom oder Vanadium stammen. Sie sind ein harter, aber spröder Edelstein, da Fehler in ihrer Bildung häufig sind. Smaragde entstehen sowohl auf natürliche Weise als auch durch vom Menschen verursachte Bedingungen. Künstliche Smaragde werden manchmal als "erschaffene" Smaragde bezeichnet. Smaragdvorkommen finden sich in North Carolina und Kalifornien in den USA sowie in Kolumbien, Brasilien, Algerien und im Ural. Zu den gängigen Smaragdsorten gehören der Sternsmaragd, der kolumbianische Smaragd, der sambische Smaragd, der Katzenaugensmaragd, der Trapiche-Smaragd und der brasilianische Smaragd. Gemeinsame Mineralien, die sich neben Smaragden bilden, sind Quarz, Feldspat und Calcit.
Natürliche Smaragde bilden sich entweder in Pegmatit-Lagerstätten oder in hydrothermalen Adern in metamorphen Umgebungen. In einer hydrothermalen Ader sind hydrothermale Flüssigkeiten aus Magma tiefer in der Erdkruste entwichen. Wenn diese Flüssigkeiten die spezifischen Elemente enthalten, die in Smaragden enthalten sind (wie Beryllium) und in den Ablagerungsadern abzukühlen beginnen, beginnen sich Smaragde zu bilden.
In Pegmatit-Lagerstätten ist Magma anstelle von hydrothermalen Flüssigkeiten die Schlüsselkomponente bei der Smaragdbildung. Wenn das Magma abkühlt, bleiben Elemente in der Lösung der Flüssigkeit übrig. Wenn die richtigen Elemente übrig bleiben und optimale Bedingungen wie die Kühlung vorhanden sind, bilden sich Smaragde.
In diesen Umgebungen liegen die Temperaturen im Bereich von ungefähr 750 bis 930 Grad Fahrenheit unter Drücken von ein bis drei Kilobar (ungefähr 7,5 bis 21,75 Tonnen Druck pro Quadratzoll). Die Abkühlung dauert lange: Natürliche Smaragde sind heute vor Hunderten von Millionen Jahren entstanden.
Es gibt zwei Haupttypen von synthetischen Smaragdbildungsumgebungen, hydrothermal und Flusswachstum. Bei der hydrothermalen Methode wächst eine Smaragdschicht über einem Beryll in einer sauren Umgebung und einem siliziumreichen "Nährstoff". Das Chemikalien werden auf etwa 930 bis 1112 Grad Fahrenheit bei Drücken von 700 bis 1400 Kilobar erhitzt (5076 bis 10150 Tonnen Druck pro Quadratzoll). Die saure Umgebung verhindert, dass sich das Chrom aus dem Wachstumsmedium abtrennt und der siliziumreiche Nährstoff wird von den anderen Chemikalien ferngehalten, um das Wachstum der Smaragde nicht zu hemmen.
Flux-Wachstums-Smaragde beinhalten das Wachsen eines synthetischen Smaragds über einem farblosen "Samenkristall" -Beryll. Molybdate, Wolframate und Vanadate werden verwendet, um ein "Flussmittel" zu bilden. Diese Materialien werden geschmolzen. Ein Beryll wird rotiert und in Kontakt mit einer "rotierenden Schmelzzone" gebracht und dann entfernt. Dies synthetisiert den Beryll. Bei dieser Anbaumethode bilden sich häufig federartige Einschlüsse.