Изумруды представляют собой разновидность драгоценного камня берилла от зеленого до зеленовато-синего цвета [Be3Al2 (Si6O18)]. Его цвет может зависеть от незначительного количества хрома или ванадия. Это твердый, но хрупкий драгоценный камень, поскольку при их формировании часто встречаются дефекты. Изумруды образуются как естественным путем, так и в результате созданных руками человека. Искусственные изумруды иногда называют «искусственными» изумрудами. Изумрудные месторождения находятся в Северной Каролине и Калифорнии в США, а также в Колумбии, Бразилии, Алжире и на Уральских горах. Распространенные разновидности изумруда включают звездчатый изумруд, колумбийский изумруд, замбийский изумруд, изумруд кошачьего глаза, изумруд Трапиче и бразильский изумруд. Обычные минералы, которые образуются рядом с изумрудами, - это кварц, полевой шпат и кальцит.
Природные изумруды образуются либо в пегматитовых месторождениях, либо в гидротермальных жилах метаморфических сред. В гидротермальной жиле гидротермальные флюиды вышли из магмы глубже в земную кору. Когда эти жидкости содержат определенные элементы, которые есть в изумрудах (например, бериллий), и начинают охлаждаться в жилах отложений, изумруды начинают формироваться.
В пегматитовых месторождениях магма вместо гидротермальных флюидов является ключевым компонентом образования изумрудов. Когда магма остывает, элементы остаются в растворе оставшейся жидкости. Когда остаются нужные элементы и поддерживаются оптимальные условия, такие как охлаждение, образуются изумруды.
В этих условиях температура колеблется от 750 до 930 градусов по Фаренгейту при давлении от одного до трех килобар (от 7,5 до 21,75 тонн давления на квадратный дюйм). Охлаждение требует длительного времени: природные изумруды сегодня образовались сотни миллионов лет назад.
Существует два основных типа сред образования синтетических изумрудов: гидротермальные и флюсовые. Гидротермальный метод включает выращивание изумрудного слоя над бериллом в кислой среде и богатых кремнием «питательных веществах». В химикаты нагреваются примерно от 930 до 1112 градусов по Фаренгейту при давлении от 700 до 1400 килобар (от 5076 до 10150 тонн давления на квадратный дюйм). Кислая среда не дает хрому отделяться от питательной среды, а богатые кремнием питательные вещества не попадают в другие химические вещества, чтобы не задерживать рост изумрудов.
Изумруды, выращиваемые в потоке, включают выращивание синтетического изумруда на бесцветном «затравочном кристалле» берилла. Молибдаты, вольфраматы и ванадаты используются для образования «флюса». Эти материалы плавятся. Берилл вращается и помещается в контакт с «вращающейся зоной расплава», а затем удаляется. Это синтезирует берилл. При таком способе выращивания часто образуются тонкие перистые включения.