Mineralogical and Petrographic Characterization of the Emerald Mineralizations in the Vereda El Diamante, Gachalá, Cundinamarca (Colombia)

Caracterización mineralógica y petrográfica de las mineralizaciones de esmeralda en la vereda El Diamante, Gachalá, Cundinamarca (Colombia)

This study characterizes the geological, petrographic, mineralogical, and geochemical context of emerald mineralization in the Gachalá district, Cundinamarca (Colombia). A series of field campaigns was conducted in the Vereda El Diamante, where representative rock samples and emerald crystals were collected for petrographic analysis, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), X-ray fluorescence (XRF) spectrometry, Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), photoluminescence, and micro-Raman spectroscopy. The results reveal a complex paragenetic sequence with at least five hydrothermal stages, highlighting successive processes of albitization and carbonatization, followed by late-stage emerald crystallization within residual open spaces. A fundamental structural control exerted by the San Fernando Fault and associated fractures was also identified, facilitating the migration of Na- and Ca-rich hydrothermal fluids and their interaction with coarse-grained sandstones, conglomeratic breccias, and fractured mudstones. Finally, spectroscopic analyses confirmed the presence of type-I and type-II water molecules within the beryl crystal structure, as well as distinctive photoluminescence signals that allow differentiation of Gachalá emeralds from those of other Colombian and global localities. These results provide direct evidence of the mineralization mechanisms in sedimentary environments influenced by active structural dynamics, and they strengthen geochemical and spectroscopic characterization as key tools for the traceability of Colombian emeralds.

Este estudio caracteriza el contexto geológico, petrográfico, mineralógico y geoquímico de la mineralización de esmeraldas en el distrito de Gachalá, Cundinamarca (Colombia). Se llevó a cabo una serie de campañas de campo en la vereda El Diamante, donde se recolectaron muestras representativas de roca y cristales de esmeralda para análisis petrográfico, difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectrometría de fluorescencia de rayos X (FRX), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), fotoluminiscencia y espectroscopía micro-Raman. Los resultados revelan una secuencia paragenética compleja con al menos cinco etapas hidrotermales, destacando procesos sucesivos de albitización y carbonatización, seguidos por la cristalización tardía de esmeraldas en espacios abiertos residuales. También se identificó un control estructural fundamental ejercido por la Falla San Fernando y fracturas asociadas, que facilitó la migración de fluidos hidrotermales ricos en Na y Ca y su interacción con areniscas de grano grueso, brechas conglomeráticas y lodolitas fracturadas. Finalmente, los análisis espectroscópicos confirmaron la presencia de moléculas de agua tipo I y tipo II dentro de la estructura cristalina del berilo, así como señales distintivas de fotoluminiscencia que permiten diferenciar las esmeraldas de Gachalá de aquellas de otras localidades colombianas y globales. Estos resultados aportan evidencia directa sobre los mecanismos de mineralización en ambientes sedimentarios influenciados por dinámica estructural activa y refuerzan la caracterización geoquímica y espectroscópica como herramienta clave para la trazabilidad de las esmeraldas colombianas.