The goal of the thesis is to find dependence of chemical composition and structure of beryl and gadolinite-datolite group minerals on the basis of detailed crystal -chemical and gemmological research with an application of modern analytical methods and devices. Optical and crystalchemical changes in aquamarine and yellow beryl after the heat treatment were determined. Studied aquamarines are generally more enriched in Fe and alkali than yellow beryls. Reduced Fe occurred in samples heated between 300 and 700 °C, and subsequent oxidation from 900 to 1100 °C induced changes in their colour and clarity. Studied beryls are enriched in H2O I due to low alkali content, the H2O II molecule is also present. Nine beryl samples from Slovakia were investigated by IR, Raman spectroscopy and DTA. Two types of water H2O I and H2O II were detected – water type I and II. The presence of singly (s) and doubly (d) coordinating water type II and CO2 were confirmed. Thermal analysis proved total water loss in the range of 1.4–2.0 wt%. Bond-topological investigation revealed devolatilization process during dehydration as follows: (1) H2O IId or H2O I (300–500 °C), (2) H2O I or H2O IId (500–700 °C), and (3) H2O IIs, part of CO2 at (800–950) °C. The optimized formula of red beryl from Utah is: (Cs, Rb, K)0.02  1.00(Al1.80Fe3+ 0.20)Be3(Si6O18). No significant bond-length and bond-angle distortion or symmetry reduction was detected at the Al site. Therefore, Mn3+ Jahn-Teller elongation of one of the O–Me–O axes cannot be detected but optical spectroscopy proved the broad band at ~7190 cm-1 assigned to the excited level of the spin-allowed tetragonal split E ground state of a elongated sixfold Mn3+coordination. Fourteen gem emeralds of different origin were investigated. Five main chromophores were confirmed (Cr, V, Fe, Cu, Ni). The most Cr-enriched samples are those from Colombia, Brazil and Russia and also synthetic stones. Colombian emeralds are, in addition, enriched in vanadium; Ni and Cu are present in synthetic stones. The main luminophore is Cr, Fe content is independent on luminescence but there is a significant linear trend among Cr/Fe ratio and luminescence intensity which indicates important quenching role of Fe in Cr-Fe system. The gadolinite-datolite group silicates were re-examinated from published and unpublished data to study site occupancy effects on local and long-distance geometry of the crystal structure. Results were achieved by statistical analysis and bond-length and bond-angle calculations. The substitution of B for Be at the Z site has the impact on the size of the a parameter, variations in W-site occupancy changes the size of the b parameter. The relationship between the X-site occupancy and lattice parameters is explained by the Jahn-Teller effect, which induces bond-length and angular distortion of the XO6 octahedron.

Cieľom tejto práce je nájsť závislosť chemického zloženia a štruktúry berylu a minerálov gadolinitovo-datolitovej skupiny na základe podrobného kryštalochemického a gemol ogického výskumu s použitím moderných analytických metód a prístrojov. Pomocou viacerých analytických metód boli stanovené optické a kryštalochemické zmeny v akvamaríne a heliodore po tepelnom spracovaní. Študované akvamaríny sú všeobecne viac obohatené o Fe a alkálie ako heliodory. K redukcii Fe došlo pri zahrievaní na 300 až 700 °C, a následná oxidácia nastala v teplotnom rozmedzí od 900 do 1100 °C. Redukcia a oxidácia sa prejavila hlavne v zmene farby a čistoty minerálov. Študované beryly sú obohatené o H2O I, vzhľadom na nízky obsah alkálií, avšak H2O II je tiež prítomná. Deväť vzoriek slovenských berylov bolo skúmaných pomocou spektroskopických metód a DTA. Vo vzorkách boli detekované obidva typy vody H2O I a H2O II. Prítomnosť jednonásobne (j) a dvojnásobne (d) koordinujúcej vody typu II a CO2 bola potvrdená. Pomocou DTA bola stanovená úplná dehydratácia v rozmedzí 1,4 - 2,0 hm. %. Pomocou topológie väzieb boli dehydratačné cykly priradené jednotlivým typom H2O v nasledovnom poradí: (1) H2O IId alebo H2O I (300-500 °C), (2) H2O I alebo H2O IId (500-700 °C), a (3) H2O IIj, časť CO2 pri 800-950 °C. Optimalizovaný vzorec červeného berylu z Utahu je (Cs, Rb, K)0.02  1.00(Al1.80Fe3+ 0.20)Be3 (Si6O18). V Al oktaédri nebola zaznamenaná žiadna významná deformácia väzbových dĺžok a uhlov ani pokles symetrie. Z tohto dôvodu nebolo pozorované Jahn-Tellerove predĺženie jednej z O-Me-O osí vplyvom Mn3+, avšak optická spektroskopia preukázala prítomnosť širokého absorpčného pásu pri ~7190 cm-1, ktorý je priradený k excitovanej hladine spinovo povoleného tetragonálneho rozštiepenia základného stavu E Mn3+ v predĺženej šesťnásobnej koordinácii. Skúmali sme štrnásť smaragdov drahokamovej kvality rôzneho pôvodu. Bolo v nich potvrdených päť hlavných chromoforov (Cr, V, Fe, Cu, Ni). Najbohatšie na Cr sú syntetické vzorky a vzorky z Kolumbie, Brazílie a Ruska. Kolumbijské smaragdy sú navyše obohatené o V; Ni a Cu sú prítomné v syntetických kameňoch. Najvyššia luminiscencia bola pozorovaná na kolumbijských smaragdoch. Hlavný luminofor je Cr, obsah Fe je nezávislý na luminiscencii, ale bol pozorovaný výrazný lineárny trend medzi pomerom Cr/Fe a intenzitou luminiscencie, ktoré indikujú „quenching“ Fe. Minerály gadolinitovo-datolitovej skupiny boli preskúmané z publikovaných i nepublikovaných dát kvôli štúdiu obsadenia jednotlivých pozícií v kryštálovej štruktúre. Na výskum sme použili metódy štatistickej analýzy a kalkulácie väzbových dĺžok a uhlov. Substitúcia B za Be v Z tetraédri má vplyv na veľkosť parametra a, variácie v pozícii W menia veľkosť parametra b. Vzťah medzi obsadenosťou pozície X a mriežkovými parametrami možno vysvetliť Jahn-Tellerovým javom, ktorý vyvoláva deformáciu dĺžky väzby a uhla XO6 v oktaédri.