Русский 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
العربية 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Polski 
Română 
Ελληνικά 
Türkçe 
Čeština 
Magyar 
Norsk bokmål 
Открытие других 8 видов монокристаллов Оптимизированных драгоценных камней
Оптимизация и идентификация желтого топаза, турмалина, циркона и др.
Кристаллы драгоценных камней, выстроенные в периодическом порядке по определенным правилам атомами или молекулами, называются монокристаллами. Существует множество монокристаллических драгоценных камней, таких как рубины, сапфиры, алмазы, изумруды, турмалин, кристаллы и циркон. Монокристаллические драгоценные камни обычно обладают высокой прозрачностью и сильным блеском. Оптимизация обработки монокристаллических драгоценных камней в основном используется для улучшения цвета и прозрачности драгоценных камней аллохроматической окраски. Большинство драгоценных камней, окрашенных микроэлементами, могут улучшить свой цвет и повысить прозрачность с помощью оптимизирующей обработки. Различные методы оптимизационной обработки выбираются в зависимости от химического состава, структуры и механизма окраски монокристаллических драгоценных камней. Например, природные изумруды и рубины с большим количеством трещин часто заполняют бесцветным или цветным маслом. Существует множество методов оптимизации обработки корундовых драгоценных камней, и почти все они могут быть применены к корундовым драгоценным камням. Методы оптимизации обработки других типов монокристаллических драгоценных камней должны выбираться в соответствии с принципом цветопередачи камней.
Кроме того, некоторые монокристаллические драгоценные камни, окрашенные своими компонентами, такие как гранат, малахит и перидот, не могут использовать оптимизационные методы обработки для изменения цвета драгоценных камней.
Облученный голубой топаз
Оглавление
Раздел I Желтый топаз
1. Геммологические характеристики желтого топаза
Желтый топаз, также известный как топаз, имеет химический состав Al2SiO4(F,OH)2 и может содержать такие микроэлементы, как Li, Be, Ga. Обычно он бывает бесцветным, светло-голубым, синим, желтым, розовым, розовым, красновато-коричневым, зеленым и других цветов; розовый топаз может содержать ионы хрома.
В соответствии с различными компонентами топаз подразделяется на топаз F-типа и топаз OH-типа. Топазы F-типа в основном бесцветные, светло-голубые или коричневые, добываются в пегматитах; топазы OH-типа в основном желтые, золотисто-желтые, розовые, красные и т. д. Он встречается в грейзеновых или дайковых породах, а хромсодержащий красный топаз OH-типа - очень ценная разновидность. Его добывают в основном в гранитных пегматитах и грейзенах. Районы добычи распространены по всему миру, включая Бразилию, Мьянму, США и Шри-Ланку, есть также месторождения в Юньнани, Гуандуне и Внутренней Монголии в Китае.
2. Изменения цвета топаза до и после улучшения
Разные типы топазов по-разному изменяются после оптимизационной обработки. Основная цель оптимизации топаза - улучшение его цвета. В зависимости от типа, специфические изменения цвета могут быть следующими:
(1) Топаз типа F
Бесцветный или коричневый топаз F-типа после радиоактивного облучения превращается в темно-коричневый или зеленовато-коричневый, а после термической обработки при температуре около 200℃ можно получить красивый голубой топаз различных оттенков (рис. 5-27).
После усовершенствования желтый топаз F-типа очень похож на аквамарин и стал его заменителем. Синий цвет улучшенного желтого топаза стабилен, а чрезмерное нагревание может вернуть его к первоначальному состоянию.
(2) Желтый топаз типа OH
Желтый топаз OH-типа бывает разных цветов, самый дорогой - оранжево-желтый, известный как "Императорский топаз". Другие цвета желтого топаза также могут быть оптимизированы для достижения цвета "императорского топаза".
Розовый или пурпурно-желтый топаз, содержащий хром, может стать оранжево-красным и красным после облучения и восстановить свой первоначальный цвет после нагревания.
Бразильские розовые и красные топазы получают путем нагревания желтых и оранжевых топазов из этого региона. Разновидность бразильского голубого топаза чернеет после радиоактивного облучения, а солнечный свет может вернуть ему первоначальный цвет. При контролируемой термообработке он может стать розовым, а при соответствующем облучении можно получить золотистый цвет, но голубой не появится. Изменение цвета топаза типа OH после облучения показано на рис. 5-28.
3. Общие методы оптимизационной обработки топаза
Существует множество методов оптимизации обработки топаза; наиболее распространенный и коммерчески ценный метод - облучение. Большинство голубых топазов сначала получают облучением из бесцветного топаза, а затем подвергают термической обработке для удаления желтых и коричневых оттенков. Этот метод изменения цвета позволяет получить яркие цвета, которые очень устойчивы. Голубой топаз типа F, прошедший облучение, очень популярен на рынке, но для его продажи остаточная радиоактивность должна быть ниже национальных стандартов. Другие методы обработки, такие как термообработка, нанесение покрытий и диффузия, являются распространенными методами оптимизации топазов.
Стабильность синего цвета голубого топаза после обработки всегда была предметом серьезной озабоченности ювелирной промышленности и потребителей. Эксперименты по имитации выцветания и экспозиции под солнечными лучами в течение почти 5 лет показали, что облученный голубой топаз выцветает только на 2%-3% за 5 лет, то есть в течение 5 лет не наблюдается значительного выцветания.
(1) Технология и оборудование для облучения
Широко распространенным методом обработки топаза на рынке является облучение, и облученный топаз с годами завоевал высокое признание. С помощью облучения и/или термической обработки можно усилить или получить розовые, желтые, коричневые и голубые оттенки топаза. Облучать топаз можно с помощью любого устройства, способного генерировать радиоактивные лучи. Обычно используется оборудование с кобальтовым источником облучения, реакторы на быстрых нейтронах, ускорители электронов высоких и низких энергий. В настоящее время основным оборудованием для улучшения топаза является реактор на быстрых нейтронах.
Облучение в реакторах на быстрых нейтронах характеризуется высокой эффективностью и сильной проникающей способностью, что позволяет получать топазы глубокого синего цвета. Благодаря множеству каналов и большому объему реактора можно облучать сразу много образцов.
Ускорители электронов высокой и низкой энергии позволяют добиться более глубоких цветов, но для удаления желтых оттенков необходимо пройти термическую обработку. Этот метод может привести к остаточной радиоактивности, поэтому обработанный топаз нельзя сразу выпускать на рынок. Облучение топаза с помощью реактора позволяет придать ему голубой цвет, не требуя последующего нагревания. Наиболее типичная окраска при реакторном облучении - от средней до глубокой серо-голубой, часто с "чернильным" оттенком. Иногда для устранения этого эффекта используется термическая обработка, в результате чего цвет становится более светлым и насыщенным (рис. 5-29). Однако любой драгоценный камень, обработанный с помощью реактора, обладает остаточной радиоактивностью. Поэтому облученный топаз должен храниться в течение определенного времени, пока радиоактивность не снизится до определенного уровня, прежде чем его можно будет использовать в коммерческих целях.
Иногда для получения более глубоких цветов без чернильного оттенка топаза комбинируют несколько методов обработки. При комбинированной обработке используются реакторное облучение, ускорение электронов и термическая обработка, в результате чего получаются яркие, насыщенные топазы.
После обработки облучением цвет голубого топаза становится стабильным, он широко используется в ювелирном деле и любим многими.
(2) Термическая обработка
Цель термообработки - удалить плохо окрашенные и нестабильные цветовые центры, оставив хороший цвет и стабильные цветовые центры. В топазе F-типа нагревание удаляет коричневые и коричневатые цветовые центры, обнажая синий цветовой центр.
Для термообработки обычно используется печь или муфельная печь с температурой нагрева 180-300℃, которую необходимо точно контролировать. Центр голубого цвета топаза проявляется при определенной температуре; ниже этой температуры цвет остается неизменным, а выше - голубой цвет исчезает до бесцветного.
(3) Поверхность съемка
Поверхностная пленка - распространенный метод обработки топаза, при котором на бесцветный или светлоокрашенный топаз наносится слой цветной пленки для получения различных цветовых эффектов. Поверхностная пленка, как правило, цветная, с очень тонкой пленкой, и чаще всего используется пленка оксида металла.
(4) Диффузионная обработка
Как правило, диффузионная обработка с использованием Co2+ может производить голубой топаз. Процесс его диффузии похож на диффузию сапфира, при этом используется высокотемпературный нагрев. Из бесцветного или светлоокрашенного топаза после диффузии можно получить кобальтово-синий топаз.
4. Идентификационные характеристики оптимально обработанного топаза
После оптимизационной обработки топаз следует различать по его характеристикам. За исключением термической обработки, которая считается оптимизацией, все остальные классифицируются как обработка, и метод обработки должен быть указан в наименовании. Идентификационные характеристики обработанных топазов сводятся к следующему.
(1) Методы идентификации облученного топаза
Большинство облученных топазов имеют различные оттенки синего цвета. Хотя интенсивность и глубина синего цвета не встречаются в природе, в настоящее время не существует неразрушающего метода, позволяющего точно установить, был ли синий цвет топаза облучен. Однако если подтверждается, что он был облучен, это должно быть отмечено в сертификате. Кроме того, некоторые желтые и коричневые топазы, как природные, так и искусственно окрашенные, могут потускнеть под воздействием света.
Формирование цвета голубого топаза F-типа происходит под воздействием внешнего облучения, в результате чего образуется центр голубого цвета. Отличие от натурального топаза заключается в том, что облученные образцы образуются в результате искусственного высокодозного, кратковременного облучения и нагревания, а натуральные - в результате низкодозного, длительного облучения и воздействия света в природе. Цвет облученного голубого топаза стабилен, поэтому обычно нет необходимости определять, является ли он природным, но для облученных топазов следует проводить тест на остаточную радиоактивность.
Образцы, облученные с помощью нейтронного реактора, неизбежно дают остаточную радиоактивность. Поэтому для снижения остаточной радиоактивности требуется более длительное время охлаждения и размещения. Облученный топаз должен храниться не менее года, прежде чем его выпустят на рынок, поскольку период полураспада остаточной радиоактивности топаза составляет около ста дней, и для того, чтобы он не причинил вреда человеческому организму, необходимо дождаться истечения трех периодов полураспада, прежде чем выпускать его на рынок.
В настоящее время стандарты максимальной остаточной радиоактивности облученного топаза варьируются в зависимости от страны. В большинстве стран и регионов в качестве стандарта принят уровень 70 Бк, то есть остаточная радиоактивность драгоценного камня должна быть ниже 70 Бк, а в США и Гонконге стандарты еще ниже.
(2) Идентификационные характеристики снято
Топаз, обработанный пленкой, демонстрирует очень яркие цвета радуги на своей поверхности [Рисунок 5-30(a)]. При увеличении на поверхности видны царапины, которые вызваны низкой твердостью материала пленки.
(3) Идентификационные характеристики топаза, прошедшего диффузионную обработку
Диффузионная обработка топаза схожа с диффузионной обработкой синего сапфира: в обоих случаях ионы красителя вводятся в решетку или трещины драгоценного камня при нагревании. После диффузионной обработки основные идентификационные признаки топаза следующие:
① Цвет топаза имеет характерный сине-зеленый оттенок Co2+А сине-зеленый цвет ограничен поверхностью, общая толщина не превышает 5 мкм.
② При увеличении цвет поверхности топаза кажется неравномерным, на нем часто видны скопления коричневато-зеленых пятен, которые становятся более заметными, когда драгоценный камень находится в жидкости для погружения.
③ Из-за большого количества Co2+ в желтом сапфире, обработанном диффузией, под фильтром Челси он кажется оранжево-красным.
④ Спектр поглощения может показать, что Co2+ спектр поглощения.
Раздел II Турмалин
1. Геммологические характеристики турмалина
Турмалин ювелирного качества называется турмалином, и его химический состав сложен. Турмалин относится к сложному минералу силикату бора с химической формулой Na(Mg, Fe, Mn, Li, A1)3A16 (Si6O18)(BO3)3(OH, F)4. В зависимости от компонентов он делится в основном на четыре разновидности: дравит, шорлит, эльбаит и цилаизит. Микроэлементы, такие как железо, магний, литий, марганец и алюминий, могут заменять друг друга, и различное содержание ионов может влиять на цвет и вид турмалина.
Между дравитом и шорлитом и между шорлитом и эльбаитом существуют две серии полных твердых растворов. В то же время между дравитом и эльбаитом существует неполный твердый раствор. Те из них, которые имеют яркую окраску и прозрачность, могут использоваться как драгоценные камни. Турмалин, богатый железом, бывает черным и зеленым; чем выше содержание железа, тем темнее цвет; турмалин, богатый магнием, - желтый или коричневый; турмалин, богатый литием, марганцем и цезием, - розово-красный, розовый, красный или синий; турмалин, богатый хромом, - зеленый или темно-зеленый. Лучшими цветами среди них являются небесно-голубой и ярко-розово-красный турмалин, а высококачественный, тяжелый турмалин стоит столько же, сколько и рубины того же сорта.
В одном и том же кристалле турмалина неравномерность распределения компонентов также имеет тенденцию приводить к вариациям цвета, при этом вдоль турмалина появляются двухцветный турмалин, многоцветный турмалин или арбузный турмалин с внутренним инфракрасным зеленым цветом. Разновидности турмалина в основном делятся по цвету на красную серию, синюю серию, зеленую серию и двухцветную серию. Разновидности и причины окраски турмалина приведены в таблице 5-8.
Таблица 5-8 Разновидности турмалина и причины их окраски
| Название драгоценного камня | Основной химический состав | Цвет | Цветная причина |
|---|---|---|---|
| Красный турмалин | Na(Li,Al)3Эл6B3(Si6O27) | От розового до красного | Ионный литий и ионный марганец |
| (OH, F)4NaMn3Эл6B3(Si6O27)(OH, F)4 | |||
| Зеленый Турмалин | Na(Mg, Fe)3Эл6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | От желто-зеленого до темно-зеленого, а также сине-зеленый и коричнево-зеленый. | Небольшое количество ионов железа, большее количество ионов железа может вызвать черный цвет |
| Голубой турмалин | Na(Fe, CU)3Эл6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | От светло-голубого до темно-синего | Ионы железа и небольшое количество ионов меди |
| Турмалин Параиба | Na(Cr, Mn)3Эл6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | От зеленого до синего | Ионы меди и марганца |
Турмалин богат включениями и имеет развитые трещины. Обычно при обработке полудрагоценных камней на фабриках перед огранкой вводят смолу, чтобы избежать разрушения сырья и увеличить выход продукции. Это способствует повышению адгезии, а также увеличивает прозрачность. Даже после введения смолы выход составляет всего 10%-20%; без введения смолы выход может быть менее 5%. Почти весь турмалин подвергается инъекции смолы перед огранкой, чтобы снизить затраты и повысить выход.
2. Оптимизация методов обработки и идентификации турмалина
К распространенным видам оптимизационной обработки турмалина относятся термообработка, наполнение, окрашивание, нанесение пленки, облучение и диффузия.
(1) Термическая обработка
Термообработка может использоваться для улучшения цвета турмалина, обычно нагревая темный турмалин, чтобы осветлить его цвет, тем самым повышая прозрачность и качество драгоценного камня.
Из-за многочисленных трещин в натуральном турмалине перед нагреванием и приданием турмалину нужной формы без тонкой шлифовки и полировки требуется предварительная обработка. Температура нагрева не должна быть слишком высокой, а скорость нагрева - постепенной, чтобы предотвратить растрескивание драгоценного камня. После термической обработки турмалин приобретает следующие характеристики:
① Термическая обработка турмалина классифицируется как оптимизация в национальном стандарте и может не указываться в сертификате. Термическая обработка может изменить цвет турмалина и улучшить его чистоту.
② Изменение цвета может осветлить сине-зеленый цвет после нагревания, увеличить прозрачность, усилить зеленый и устранить синий; удалить красные тона из цвета турмалина; некоторые коричневые тона становятся розовыми или бесцветными; фиолетово-красные тона становятся синими; оранжевые тона становятся желтыми и т.д. Цвет относительно стабилен после термической обработки.
③ После термообработки внутренние включения турмалина часто демонстрируют значительные изменения, а при увеличении можно обнаружить некоторые газожидкостные включения, которые разорвались, что привело к потемнению.
(2) Заполнение
Из-за большого количества трещин в природном турмалине их заполнение может увеличить выход турмалина и повысить стабильность драгоценных камней. Поэтому заполнение трещин является широко используемым методом оптимизации турмалина.
① Задача наполнителя - предотвратить растрескивание необработанного камня в процессе обработки, сделать его структуру более прочной. Как правило, в богатые трещины турмалина засыпают органические материалы или стекло.
② К обычным наполнителям относятся органические вещества и стекло, которые подразделяются на бесцветный клей, бесцветное масло, цветной клей, цветное масло, бесцветное стекло, цветное стекло и другие.
Обработка наполнением обычно используется для турмалина среднего и низкого сорта, который часто встречается в браслетах, резьбе и декоративных изделиях. На рынке более 90% ювелирных изделий из турмалина среднего и низкого сорта подверглись различной степени заполнения (рис. 5-31). Высококачественный турмалин также может подвергаться обработке наполнителем, но его количество обычно очень мало и его трудно определить.
③ Характерные особенности идентификации обработки наполнения: После наполнения блеск поверхности открытой части наполненного турмалина отличается от блеска основного камня, а на месте наполнения видны вспышки и пузырьки.
- Под обычными приборами для тестирования драгоценных камней наполнитель в наполненном турмалине можно наблюдать в виде белых волокнистых веществ, желтых волокнистых веществ, синих вспышек и текучих структур внутри турмалина.
- Наполнитель заполняет открытые трещины. При определении турмалина с масляным и клеевым наполнителем важно обратить внимание на разницу между блеском поверхности турмалина и блеском наполнителя; как правило, виден желто-коричневый наполнитель. При определении турмалина со стеклянным наполнителем во время встряхивания турмалина появляется эффект мигания (рис. 5-32).
В дополнение к обычным приборам, такие крупные приборы, как инфракрасная спектроскопия, позволяют определить спектр поглощения характеристик наполнителя, а анализ люминесцентных изображений (например, приборы для наблюдения ультрафиолетовой флуоресценции) позволяет наблюдать за состоянием распределения наполнителя.
④ Классификация уровней степени заполнения: В зависимости от количества наполнителя на рынке он подразделяется на крайне легкий, легкий, умеренный и тяжелый, а идентификационные характеристики каждого уровня приведены в таблице 5-9.
Таблица 5-9 Классификация и идентификационные характеристики объемов фасовки на рынке
| Характеристики | Очень легкий | Свет | Умеренный | Тяжелые |
|---|---|---|---|---|
| Характеристики наполнения | Очень маленькая и очень неглубокая область | Относительно небольшая и неглубокая территория | Маленькая и неглубокая территория | Большая и глубокая площадь |
| Характеристики наполнения фиссурных желез | Расщелина очень неглубокая, трудно различить материал заполнения | Трещина относительно неглубокая, заполняющая часть меньше 1/2 образца. | Очевидные трещины, заполненная часть закрыта для образца 1/2 | Очевидные трещины, заполненная часть превышает образец 1/2 |
| Позиция заполнения | Без ограничений | В основном по краям образца | Нет очевидных открытых трещин | В центре имеется заметная трещина |
| Микроскоп для драгоценных камней | Крайне сложно обнаружить | Нелегко обнаружить | Относительно легко обнаружить | Легко обнаруживается |
| Инфракрасный спектр | Невозможно определить | Невозможно определить | Идентифицируемые частичные признаки | Может определить все особенности |
(3) Обработка красителем
Окрашивание обычно используется для турмалина, который имеет множество трещин и часто встречается в красных, зеленых и синих бусинах. Как правило, светлые цвета окрашиваются в более темные, а бесцветные - в цветные. В процессе окрашивания обычно применяется нагрев, чтобы краска равномерно проникала в трещины турмалина.
Идентификационные признаки окрашенного турмалина: При наблюдении невооруженным глазом или через десятикратное увеличительное стекло цвет окрашенного турмалина распределяется неравномерно, часто концентрируется в трещинах или поверхностных впадинах, без явного плеохроизма. Явление неравномерности цвета еще больше проявляется под микроскопом.
(4) Облучение
Бесцветный или слегка окрашенный, разноцветный турмалин обрабатывается высокоэнергетическим излучением, которое дает различные цвета в зависимости от времени облучения, дозы радиации и других факторов. Облучение электронами также может превратить бесцветный или розовый турмалин в ярко-красный, при этом образуется множество трещин.
(5) Обработка покрытия
Такая обработка обычно подходит для бесцветного или почти бесцветного турмалина. После обработки покрытия могут образовываться различные яркие цвета, а иногда наносится слой цветной пленки (рис. 5-33).
Идентификационные признаки: При увеличении можно заметить аномальный блеск и локальное отслоение пленки. Большинство турмалинов с покрытием показывают только одно показание на рефрактометре, а диапазон изменения RI увеличивается, даже превышая 1,70, без явного плеохроизма. Инфракрасная или рамановская спектроскопия позволяет выявить характерные пики слоя пленки. После нанесения покрытия можно наблюдать эффект гало, плавающего на поверхности.
(6) Диффузионная обработка
① Диффузионная обработка - новейший метод, впервые появившийся в турмалине африканского производства.
② Как правило, он больше проявляется в синем турмалине, рассеивая светлый цвет поверхности в более темный, при этом следует отметить, что на нем могут появляться трещины из-за неравномерного нагрева турмалина.
Этот метод обработки в основном используется в турмалине высокого класса, и обычные приборы помогают отличить турмалин, обработанный диффузией, от натурального турмалина, требуя больших приборов для исследования состава его поверхности. Благодаря высокой концентрации хромофорных ионов, создаваемых красителем, ионная масс-спектрометрия позволяет обнаружить более высокое содержание хромофорных ионов, чем в натуральном турмалине.
Раздел III Циркон
1. Геммологические характеристики циркона
Циркон - это драгоценный камень среднего и низкого класса, состоящий в основном из силиката циркония. Помимо циркона, в его состав часто входят редкоземельные элементы, ниобий, тантал и торий. Природный циркон бывает разных цветов, включая бесцветный, голубой, желтый, красный, оранжево-желтый, зеленый, ярко-зеленый, темно-зеленый, коричнево-желтый и коричневый. Среди драгоценных камней наиболее распространены бесцветный, голубой и оранжево-желтый, а цветовые тона обычно темнее (рис. 5-34). Когда содержание ZrO2, SiO2 относительно низкий, его физические свойства также изменяются, при этом твердость и относительная плотность уменьшаются. Циркон обычно обладает слабой радиоактивностью, а некоторые цирконы демонстрируют более сильную радиоактивность и аморфизацию из-за присутствия U, Th и т. д. что может снизить твердость до 6 и относительную плотность до 3,8, образуя различные разновидности.
Циркон широко распространен в Китае и в основном встречается в различных местах на юго-восточном побережье, таких как Вэньчан на Хайнане, Минси в Фуцзяни и Люхэ в Цзянсу.
По минералогии природный циркон подразделяется на высокопробный и низкопробный, а промежуточные типы называются промежуточными. Существуют различия в физических свойствах этих трех типов циркона: высокопробного, низкопробного и промежуточного.
Циркон высокого типа хорошо кристаллизуется, имеет более высокий коэффициент преломления, твердость и плотность, чем два других типа циркона. Циркон ювелирного качества в основном состоит из циркона высокого типа.
Циркон низкого типа часто содержит некоторое количество U3O8, HfO2 радиоактивные примеси, которые снижают относительное содержание ZrO2 и SiO2Они повреждают внутреннюю решетку, вызывают аморфность кристалла и приводят к снижению показателя преломления, относительной плотности, твердости и т.д. Полностью низкопробный циркон может достичь аморфного состояния и, как правило, не подходит для использования в драгоценных камнях.
Содержание радиоактивных примесных элементов в цирконе среднего типа не слишком велико, повреждения внутренней кристаллической решетки незначительны, а кристалл не достиг аморфного состояния циркона низкого типа. Циркон среднего типа часто имеет желто-зеленый или коричнево-зеленый цвет.
Физические свойства трех типов циркона, такие как твердость, плотность и коэффициент преломления, имеют значительные различия; конкретные физические параметры приведены в таблице 5-10.
Таблица 5-10 Сравнение физических свойств трех типов циркона
| Категории | Высокий тип | Промежуточный тип | Низкий тип |
|---|---|---|---|
| Кристаллическая система | Тетрагональная кристаллическая система | Тетрагональная кристаллическая система | Аморфные твердые вещества |
| Форма выпуска | Квадратные столбчатые и квадратные двухконусные формы гравия и т.д. | Столбчатый или гравийный | |
| Твердость | 7 ~ 7.5 | 6.5 ~ 7 | 6.5 |
| Плотность/ (г/см3) | 4.60 ~ 4.80 | 4.10 ~ 4.60 | 3.90 ~ 4.10 |
| Перелом | В форме ракушки | В форме ракушки | В форме ракушки |
| Показатель преломления | 1.925 ~ 1.984 | 1.875 ~ 1.905 | 1.810 ~ 1.815 |
| Двулучепреломление | 0.054 | 0.008 ~ 0.043 | 0 ~ 0.008 |
| Значение дисперсии | 0.039 | 0.039 | 0.039 |
| Полихроматичность | Синий обладает ярко выраженным дихроизмом, в то время как другие имеют слабый дихроизм | Слабый дихроизм | Слабый дихроизм, полностью низкий тип без полихроматизма |
Натуральный циркон относится к драгоценным камням среднего ценового диапазона, наиболее распространенными на рынке являются бесцветный и голубой циркон. Оба цвета циркона встречаются в природе, но в ограниченных количествах; большинство из них получают путем искусственной термообработки. По коэффициенту преломления циркон уступает только алмазу, а его дисперсия очень высока. Бесцветный прозрачный циркон похож на алмаз и является разновидностью драгоценного камня, наиболее похожей на алмаз в природе, часто используется в качестве заменителя алмазов. Циркон часто подвергают термической обработке, чтобы повысить его качество, изменить цвет или тип циркона. Поскольку в процессе оптимизации в циркон не добавляются никакие другие вещества, при оценке ювелирных изделий он все равно признается природным камнем.
2. Отличительные особенности циркона и алмаза
Циркон - очень хороший заменитель алмаза, имеющий схожий внешний вид и свойства. Основные различия между ними заключаются в следующих характеристиках:
(1) Обладает двойным преломлением:
Циркон ювелирного качества - это высокосортный циркон. Циркон - неоднородный материал с коэффициентом двойного преломления 0,054. При наблюдении коронных граней циркона можно увидеть двойное изображение на соседних гранях; алмаз - однородный материал и не проявляет феномена двойного изображения.
(2) Характерный спектр поглощения цирконов:
Они часто демонстрируют две очень отчетливые красные спектральные линии, с сильной красной линией при 653,5 нм и часто видимой сопутствующей спектральной линией при 659 нм (рис. 5-35).
(3) Относительная плотность:
Относительная плотность бесцветного циркона составляет 4,70, а относительная плотность алмаза - около 3,52.
(4) Линейный эксперимент:
Алмазы и цирконы можно отличить по их видимости на прямой линии. Положите циркон и алмаз настольными гранями вниз на лист белой бумаги с проведенной прямой линией и наблюдайте сверху перпендикулярно бумаге. Алмаз слева демонстрирует полное внутреннее отражение, поэтому линия не видна, а циркон справа демонстрирует изогнутую линию (рис. 5-36).
3. Оптимизация методов обработки и идентификации циркона
(1) Термическая обработка циркона
Термическая обработка может изменить цвет и тип циркона. Эксперименты по изменению цвета циркона начались в 1980-х годах. Благодаря низкой стоимости термообработки и стабильному цвету циркона после обработки, она стала наиболее распространенным методом оптимизации циркона. Почти весь голубой циркон получают с помощью термообработки.
① Изменение цвета
Термическая обработка в восстановительных условиях может дать синий или бесцветный циркон. Циркон разного происхождения будет иметь разные цвета после термообработки. Например, из коричнево-красного циркона из Вьетнама после термообработки может получиться бесцветный, синий и золотисто-желтый циркон; красный и коричневый циркон из провинции Хайнань в Китае может стать бесцветным. Бесцветный и голубой - наиболее распространенные цветовые типы циркона.
Этапы термообработки следующие: Сначала образец помещают в закрытый тигель и помещают в печь, нагревают до 900-1000℃ под пониженным давлением и в условиях редукции, что позволяет образцу достичь цвета ювелирного качества. Термическая обработка удаляет коричневые тона в цирконе, чтобы получить бесцветный циркон, а также создает эффект белой дымки.
Термическая обработка в условиях окисления позволяет получить золотисто-желтый и бесцветный циркон, если температура достигает 900℃. Некоторые образцы могут казаться красными, а образцы, не достигшие цвета драгоценного камня, также могут быть подвергнуты термообработке в условиях окисления, чтобы стать бесцветным или золотисто-желтым цирконом.
Термическая обработка позволяет получить бесцветный и голубой циркон. Оставшийся голубой циркон, который имеет слабый цвет, но хорошую прозрачность, можно подвергнуть дальнейшему нагреванию, чтобы получить бесцветный, желтый и оранжево-красный циркон. Оптимизация процесса термообработки циркона не предполагает добавления каких-либо других веществ, и он по-прежнему признается природным драгоценным камнем при идентификации ювелирных изделий.
② Тип изменения
Нагрев цирконового сырья до 1450℃ в течение длительного периода времени может вызвать рекристаллизацию кремния и циркона, превращая циркон низкого типа в циркон высокого типа. В результате такой обработки циркон низкого, среднего и высокого типов может увеличить плотность (до 4,7 г/см3 ), имеют более высокий коэффициент преломления и четкие линии поглощения, улучшают прозрачность и яркость. Перекристаллизация, вызванная термообработкой, может также привести к образованию волокнистых микрокристаллов, формирующих "кошачий глаз". Например, большинство цирконов из Шри-Ланки - это зеленые цирконы низкого типа, которые после термообработки становятся значительно светлее по цвету, превращаясь в драгоценные камни циркон высокого типа.
(2) Обработка циркона облучением
Из-за темного цвета натурального циркона его часто облучают, чтобы получить бесцветный и голубой циркон с более высокой яркостью.
Обработка циркона облучением представляет собой процесс, обратный термической обработке. Почти все высококачественные улучшения циркона, полученные в результате термической обработки, могут быть восстановлены до цвета, полученного до термической обработки, с помощью облучения (рентгеновские лучи, γ-лучи, высокоэнергетические электроны и т.д.), и цвет может даже стать более глубоким. Природный циркон также подвергается изменению цвета под воздействием облучения; например, бесцветный циркон может стать темно-красным, коричнево-красным или фиолетовым, оранжево-желтым под воздействием рентгеновского облучения; голубой циркон может стать коричневым или красновато-коричневым под воздействием рентгеновского облучения. Однако процесс изменения цвета этих облученных цирконов обратим и может вернуться в исходное состояние при очень высоких температурах и давлении.
Копирайт @ Sobling.Jewelry - Пользовательские ювелирные изделия производителя, OEM и ODM ювелирный завод
Раздел IV Кристалл
Кварц - самый распространенный минерал в земной коре, а также представитель семейства драгоценных камней с самым богатым разнообразием. Драгоценные камни кварца можно разделить на различные кристаллические формы, такие как макрокристаллическая и микрокристаллическая, среди которых монокристаллический кварц в геммологии называют кристаллом. Основным химическим компонентом кристалла является SiO2Чистый кристалл бесцветен и прозрачен. Он содержит различные микроэлементы, такие как железо, марганец, титан и т.д. которые могут давать различные цвета (рис. 5-37). Когда присутствуют такие микроэлементы, как алюминий или железо, облучение заставляет эти микроэлементы образовывать различные типы цветовых центров, что приводит к появлению различных цветов, таких как дымчатый, фиолетовый, желтый и т. д.
1. Основные разновидности и идентификационные признаки кристаллов
По цвету кристалла его можно разделить на различные разновидности драгоценных камней: бесцветный кристалл, аметист, цитрин, дымчатый кварц, розовый кварц и т. д. По характеристикам включений (так называемых "инклюзов") внутри кристалла его также можно разделить на такие разновидности, как рутиловый кварц и вода в кристалле, как показано в таблице 5-11.
Таблица 5-11 Основные типы и характеристики кристаллов
| Цвет | Характеристика | Ион, вызывающий окрашивание |
|---|---|---|
| Бесцветный кристалл | Химический состав - один SiO2производится в чистых условиях и является абсолютно бесцветным и прозрачным | Нет |
| Аметист | Цвет варьируется от светло-фиолетового до темно-фиолетового, при этом глубокий фиолетовый - самый лучший, характеризуется насыщенным и ярким цветом, а также высокой прозрачностью. | Содержит микроэлементы железа, в результате чего образуется [FeO4]5- цветовой центр, вызывающий окраску в результате облучения. |
| Цитрин | Известный также как цитрин, этот камень бывает светло-желтым, желтым и оранжево-желтым, причем лучше всего проявляются яркие и насыщенные цвета. Натуральный цитрин чрезвычайно редок и дорог. | Основным ионом, вызывающим окраску, является Fe2+ |
| Дымчатый кристалл | Кристалл от дымчатого до коричневатого цвета, с неравномерной окраской, также известный как "цитрин чайного цвета", относительно невысокая ценность | Эл3+ заменяет Si4+ , образуя [AlO4]5- вакантные цветовые центры после облучения |
| Розовый кристалл | Светло-розовый или сиренево-розовый кварц, обычно с более светлым оттенком, также известный как "кристалл Росса". | Основными ионами, вызывающими окрашивание, являются ионы марганца и титана |
| Голубой кристалл | Светло-голубой, темно-голубой; природные голубые кристаллы встречаются редко и, как правило, являются синтетическими | Ионы железа и титана |
| Зеленый кристалл | От зеленого до желто-зеленого; природные зеленые кристаллы встречаются редко и, как правило, являются синтетическими | Ионы, вызывающие окраску, в основном Fe2+ |
| Кварц рутиловый | Бесцветный, светло-коричневый, светло-желтый, с различными минеральными включениями, которые дают разные цвета | Включения, обуславливающие цвет |
(1) Бесцветный кристалл
Бесцветные, прозрачные и чистые кристаллы диоксида кремния могут содержать богатые включения, обычно включающие отрицательные, жидкие и твердые включения. Типы твердых включений в кристаллах разнообразны, среди них распространены рутил, турмалин и актинолит.
(2) Аметист
Цвет аметиста варьируется от светло-фиолетового до темно-фиолетового, в нем могут присутствовать коричневые, красные и синие оттенки. Высококачественный аметист из Бразилии имеет более насыщенный фиолетовый цвет, а аметист из Африки, как правило, имеет ярко выраженный синий оттенок. Аметисты, добываемые в таких местах, как Хэнань (Китай), имеют более светлый цвет и по цветовым характеристикам напоминают светлые бразильские аметисты: оба они светло-фиолетовые с легким коричневатым оттенком и высокой прозрачностью.
Цвет аметиста распределяется неравномерно, чаще всего встречаются цветовые полосы. Полосы фиолетового цвета расположены параллельно друг другу, иногда два набора полос пересекаются под определенным углом; встречаются также цветовые пятна с ровными краями по границам, образующие неправильные геометрические фигуры.
При облучении кристаллы, содержащие следовые количества железа, имеют электроны в Fe3+ Электронный слой возбуждается, образуя центры окраски вакансий [FeO4].5-. Вакантные цветовые центры поглощают свет в видимом спектре при длине волны 550 нм, из-за чего кристалл кажется фиолетовым. При нагревании или воздействии солнечного света центры цвета в аметисте могут быть повреждены, что приводит к выцветанию.
(3) Цитрин
Цитрин относится к кристаллам желтого цвета, обычно встречающимся в светло-желтых, желтых, золотисто-желтых и коричневато-желтых тонах. Химический состав содержит следовые количества железа и структурной воды. Цвет может быть связан с парной концентрацией Fe2+ в кристалле. Цитрин обычно обладает высокой прозрачностью, а его внутренние свойства напоминают аметист. Цитрин относительно редок в природе и часто встречается вместе со скоплениями аметиста и кварца. Большинство цитринов, представленных на рынке, - это термически обработанные аметисты или синтетические цитрины.
(4) Дымчатый Кристалл
Кристалл от дымчатого до коричневатого цвета с неравномерной окраской, также известный как "цитрин чайного цвета". Химический состав содержит следовые количества Al3+, Эл2+ заменяя Si4+а при облучении образуется [A104]5- вакантные цветовые центры, в результате чего кристалл приобретает дымчатый вид. Дымчатый кварц может превращаться в бесцветный кристалл при нагревании.
(5) Роза Кристалл
Разновидность кристалла от светло-розового до розово-красного цвета, также известная как "Розовый кристалл", который приобретает свой цвет благодаря следовым количествам Mn и Ti в своем составе. Розовый кристалл обладает относительно низкой прозрачностью, часто встречается в массивном виде, а его цвет не очень устойчив; он может потускнеть при нагревании, а при длительном воздействии солнечного света его цвет постепенно светлеет.
(6) Голубой кристалл
Голубой кристалл в основном относится к кристаллам, которые имеют от светло-голубого до темно-синего цвета. Природный голубой кристалл встречается редко, и почти весь он искусственно синтезирован.
(7) Зеленый кристалл
Цвет зеленого кристалла варьируется от зеленого до желто-зеленого. Формирование цвета связано с содержанием Fe2+В природе зеленых кристаллов почти не встречается; обычно это промежуточный продукт, образующийся при нагревании аметиста до цитрина.
(8) Кварц рутиловый
Распространенные цвета рутилового кварца - бесцветный, светло-желтый, светло-коричневый и т.д. Он может быть золотисто-желтым или красновато-коричневым из-за присутствия рутила и серо-черным из-за турмалина; часто он кажется серо-зеленым, если содержит актинолит.
2. Оптимизационная обработка и методы идентификации кристаллов
Обычно используемые методы оптимизационной обработки кристаллов включают в себя термическую обработку, облучение, окрашивание и пленкообразование.
(1) Термическая обработка
Термическая обработка часто используется для плохо окрашенных аметистов; нагрев их до 400-500℃ может превратить их в цитрин или переходный продукт - зеленый кварц. После термообработки цитрин может иметь цветные полосы (цветные полосы могут оставаться неизменными в процессе нагревания) и не проявлять плеохроизма.
Другой разновидностью термообработанного продукта является аметрин. Фиолетовый и желтый цвета образуют соответствующие цветовые пятна или участки, часто без четких границ, а иногда формируют отдельные цветовые зоны, связанные с зонами роста ромбоэдра. Природный аметрин встречается только в Боливии, но эта цветовая особенность может быть достигнута путем термической обработки аметиста (или синтетического аметиста), и в настоящее время не существует эффективного метода, позволяющего отличить обработанный аметрин от природного.
Эта термическая обработка получила широкое распространение и считается оптимизацией, названной прямо в честь природного драгоценного камня.
(2) Облучение
Облучение используется для превращения бесцветного кварца в дымчатый кварц или аметист. В этом случае бесцветный кварц сначала облучают, чтобы он стал темно-коричневым или черным, а затем подвергают термической обработке, чтобы изменить его цвет и получить желаемый оттенок. Принцип заключается в том, что при облучении в кварце образуются вакантные цветовые центры. Принцип заключается в том, что кристалл окрашивается за счет образования вакантных цветовых центров при облучении. В бесцветных кристаллах примесь Al3+ должен присутствовать, и когда Al3+ заменяет Si4+, некоторые щелочи (например, Na+ или H+) должны присутствовать вокруг Al3+ для поддержания электрической нейтральности кристалла.
При облучении кристалла такими источниками, как рентгеновские и γ-лучи, энергия соседних атомов кислорода с Al3+ увеличивается, и один из электронов в его паре может быть выброшен из своего нормального положения. Если интенсивность облучения высока и в воздухе достаточно Al3+ в кристалле, кристалл может почернеть после облучения. Схема вакансионного центра окраски дымчатого кварца показана в главе 3, рис. 3-18.
Основной принцип окраски аметиста заключается в присутствии следовых количеств ионов железа и марганца. Аметист также может образовываться в результате облучения и термообработки, но принцип образования несколько отличается от дымчатого кварца. Аметист имеет те же цветовые центры вакансий, но его примесью является железо, а не алюминий. Кристаллы, содержащие примесные ионы железа, подвергаются облучению, и электроны в Fe3+ возбуждаются, образуя центры окраски вакансий, в результате чего кристалл приобретает фиолетовый цвет. При нагревании облученного аметиста центры вакантной окраски исчезают, и фиолетовый цвет тускнеет. После термической обработки фиолетовый аметист может регенерировать цветовые центры за счет облучения и восстановить фиолетовый цвет.
При нагревании аметиста его цвет меняется на желтый или зеленый. В этот момент цвет обусловлен уже не центрами окраски, а положением и валентным состоянием переходного металла - железа. Облученные кристаллы классифицируются национальными стандартами как оптимизированные и не нуждаются в маркировке в идентификационных сертификатах.
(3) Обработка красителем
Процесс окрашивания кристаллов включает в себя нагревание и закалку бесцветных кристаллов, затем их погружение в подготовленный цветной раствор, что позволяет цветному раствору просочиться в трещины, образовавшиеся при закалке, и окрасить кристаллы в различные цвета. Окрашенные кристаллы имеют четкие линии излома, а цвет концентрируется в трещинах, что позволяет легко идентифицировать их под лупой или микроскопом. Другая ситуация предполагает погружение нагретых и закаленных бесцветных кристаллов в бесцветный раствор, при этом бесцветный раствор заполняет трещины, и из-за интерференционного эффекта жидкой пленки внутри трещин изначально бесцветный кристалл приобретает разноцветную радужную окраску.
(4) Обработка покрытия
Обычно слой цветной пленки наносится на бесцветные кристаллы, чтобы усилить блеск поверхности кристалла; другой метод заключается в нанесении слоя цветной пленки на павильон светлоокрашенных кристаллов, чтобы усилить цвет кристалла. Кристаллы с покрытием обычно легче идентифицировать; иногда тонкая пленка на поверхности, напоминающая радугу, видна невооруженным глазом. Кристаллы с покрытием на павильоне не так легко определить, и обычно требуется увеличение, чтобы заметить изменения в цвете и блеске между павильоном и короной (рис. 5-38).
Раздел V Шпинель
1. Геммологические характеристики шпинели
Химический состав шпинели - MgAl2O4. Чистая шпинель бесцветна, но если в ней содержатся микроэлементы Cr, Fe, Zn и Mn, она может приобретать такие цвета, как красный, оранжево-красный, розовый, пурпурно-красный, желтый, оранжево-желтый, коричневый, синий, зеленый и фиолетовый (рис. 5-39). Ионы хрома могут давать ярко-красный цвет, а тончайшая красная шпинель похожа на красный рубин цвета голубиной крови, что делает ее очень дорогой. Показатель преломления шпинели обычно составляет около 1,718, постепенно увеличиваясь до более чем 1,78 при увеличении содержания элементов железа, цинка и хрома.
2. Оптимизация обработки и методы идентификации шпинели
К распространенным методам оптимизационной обработки шпинели относятся термообработка, наполнение, окрашивание и диффузионная обработка.
(1) Термическая обработка
Лишь немногие шпинели можно использовать для термообработки, и они ограничиваются улучшением розовой шпинели. Розовая шпинель из Танзании в результате термообработки меняет цвет от светло-розового до темно-розового или от розового до красного, но общая корректировка цвета имеет тенденцию к потемнению (рис. 5-40). После высокотемпературной обработки при 1400℃ цвет шпинели заметно темнеет. Если температура нагрева ниже 1400℃, она может изменить только прозрачность шпинели, но не ее цвет.
(2) Наполнение
Метод наполнения шпинели аналогичен рубинам и изумрудам: для наполнения используется бесцветное масло, цветное масло или такие материалы, как пластик и воск. После заполнения трещины в натуральной шпинели уменьшаются, улучшая ее цвет и прозрачность.
Заполнение шпинели происходит в условиях вакуума, при этом шпинель предварительно обрабатывается и грубо шлифуется, чтобы придать ей необходимую форму, а затем промывается кислотой для удаления примесей из трещин. Затем высушенная шпинель вместе с наполнителем помещается в нагревательное устройство для наполнения, а после наполнения подвергается тонкой шлифовке и полировке.
Идентификационные признаки наполненной шпинели: Увеличенный осмотр выявляет различия в поверхностном блеске между открытыми частями наполнителя и основным драгоценным камнем, в местах наполнителя заметны эффекты вспышки, иногда видны пузырьки. Инфракрасная спектроскопия показывает характерные пики инфракрасного поглощения материала наполнителя.
(3) Окрашивание
Окрашивание шпинели применяется в основном для светлоокрашенных природных шпинелей с многочисленными трещинами, большинство из которых окрашивается в красный цвет для имитации рубинов. В качестве красящего вещества используется соль хрома, которая при нагревании может полностью проникать в трещины шпинели.
Идентификационные характеристики окрашенной шпинели: Под увеличением цвет окрашенной шпинели распределяется неравномерно, часто концентрируется в трещинах или поверхностных впадинах; под ультрафиолетовым флуоресцентным светом флуоресценция сильная, а инфракрасная спектроскопия показывает наличие красящего вещества.
(4) Диффузионная обработка
Диффузионная обработка шпинели обычно использует ионы кобальта для окрашивания, позволяя ионам кобальта проникать в поверхностную решетку шпинели при нагревании, образуя характерную кобальтовую синь, которая используется для улучшения цвета светлой и сильно растрескавшейся синей шпинели.
Идентификационные признаки шпинели, обработанной диффузией: Увеличенный осмотр выявляет заживающие трещины, вызванные нагревом, и частично расплавленные кристаллические включения; увеличенный осмотр или наблюдение в масляной иммерсии показывает обогащение цвета в трещинах, с более светлыми цветами драгоценных камней в плотных структурных областях и более темными цветами в областях трещин; компонентный анализ показывает высокую концентрацию ионов хромофора в диффузионном слое (поверхностном слое) и низкую концентрацию ионов хромофора внутри; под фильтром Челси появляется красный цвет; спектр поглощения показывает характерные линии поглощения ионов кобальта, а лазерная фотолюминесценция (например, УФ-видимый спектр) также позволяет отличить диффузионную шпинель от натуральной шпинели.
Раздел VI Гранат
Среди драгоценных минералов группы граната существует множество изоморфных замещений, которые можно разделить на несколько разновидностей граната, основанных на различных химических составах, что приводит к значительным вариациям цвета, химического состава и физических свойств каждого вида граната.
1. Геммологические характеристики группы гранатов
Общая формула химического состава граната такова: A3B2(SiO4)3где A представляет двухвалентные катионы, в основном Mg2+, Fe2+, Mn2+, Ca2+и т.д.; B представляет трехвалентные катионы, в основном Al3+, Cr3+, Fe3+, Ti3+, V3+, и Zr3+. Из-за значительных различий в радиусах катионов, входящих в решетку, это изоморфное замещение делится на две основные серии: в одной серии доминирует трехвалентный катион Al3+ в позиции B, в то время как позиция A состоит из двухвалентных катионов меньшего радиуса, таких как Mg2+, Fe2+, Mn2+образуя алюминиевую серию, которая также известна как красная серия, с распространенными разновидностями, включая пироп, альмандин и спессартит (рис. 5-41); в другой серии доминирует двухвалентный катион наибольшего радиуса Ca2+ в позиции A, в то время как позиция B состоит из трехвалентных катионов, таких как Al3+, Cr3+, Fe3+образуя кальциевый ряд, в который входят такие распространенные разновидности, как эссонит, андрадит и уваровит (рис. 5-42). Кроме того, некоторые гранаты имеют решетчатые включения OH–образуя гидрослюдистые разновидности, такие как гидрогроссуляр.
1.1 Гранат алюминиевой серии
(1) Пироп
Пироп ювелирного качества обычно бывает пурпурно-красным, розовым, коричнево-красным, оранжево-красным и т.д. Основным химическим компонентом является Mg3Эл2(SiO4)3. Изменение глубины цвета связано с содержанием ионов железа в пиропе; чем выше содержание ионов железа, тем глубже цвет. Оранжевый тон в пиропе связан с присутствием Cr2O3; когда в2O3 при высоком содержании Cr красный тон становится глубже, а при высоком содержании Cr2O3 содержание низкое, оранжевый тон углубляется. Спектр поглощения пиропа: широкая полоса поглощения при 564 нм, линия поглощения при 505 нм, а хромсодержащий пироп имеет характерное хромовое поглощение в красной области, с линиями поглощения при 685 нм, 687 нм и полосами поглощения при 670 нм, 650 нм (рис. 5-43). Распространенные внутренние игольчатые и минеральные включения.
(2) Альмандин
Обычные цвета альмандина ювелирного качества - коричневато-красный, розовый и оранжево-красный; основной химический состав - Fe3Эл2(SiO4)3, в котором Fe2+ часто заменяется на Mg2+, Mn2+образуя серию твердых растворов. Хромофорные ионы альмандина в основном железистые, и поглощение Fe2+ обуславливает характерный спектр поглощения альмандина. В спектре поглощения альмандина выделяется сильная полоса поглощения при 573 нм, а также две более узкие сильные полосы поглощения при 504 и 520 нм, называемые "альмандиновым окном". Также могут присутствовать слабые полосы поглощения в красной и сине-фиолетовой областях. (Рисунок 5-43). Сила линий поглощения альмандина связана с замещением Mg в твердом растворе2+; чем больше Mg2+ заменяет Fe2+чем больше, тем слабее становится поглощение. Внутри могут быть видны игольчатые включения, которые при правильном расположении создают эффект звезды, а также могут появляться минеральные включения.
(3) Спессартит
Распространенные цвета спессартита ювелирного качества - коричнево-красный, розово-красный, желтый и желто-коричневый. Основной химический состав: Mn3Эл2(SiO4)3, в котором Mn2+ обычно частично замещается Fe2+, и Fe3+ часто заменяет Al3+. Спектр поглощения спессартита показывает три сильные полосы поглощения при 410 нм, 420 нм и 430 нм и три слабые полосы поглощения при 520 нм, 480 нм и 460 нм (рис. 5-43). Внутри могут быть волнистые, округлые или неправильной формы кристаллы или жидкие включения.
1.2 Гранат кальциевой серии
К распространенным типам относятся эссонит, андрадит и уваровит. Кроме того, некоторые гранаты содержат дополнительный OH– в их решетке, образуя гидратные разновидности, такие как гидрогроссуляр.
(1) Эссонит
Цвета эссонита разнообразны, в основном это зеленый, желто-зеленый, желтый и коричнево-красный. Эссонит - самый распространенный вид граната в кальциевом ряду, его основной химический состав - Ca3Эл2(SiO4)3. Эссонит и андрадит образуют полный ряд твердых растворов, что означает, что Al3+ и Fe3+ может полностью заменить его. Когда количество Al3+ превышает Fe3+Он называется эссонитом.
Эссонит обычно не имеет характерных спектров поглощения. Тем не менее, если в его состав входят компоненты альмандина, он может демонстрировать слабые спектральные особенности поглощения. Имеются две полосы поглощения при 407 и 430 нм.
(2) Андрадит
Распространенные цвета гранатов ювелирного качества - желтый, зеленый, коричневый и черный. Основным химическим компонентом является Ca3Fe2(SiO4)3в котором Mg2+ и Mn2+ часто заменяют Ca2+, и Al3+ часто заменяет Fe3+; когда Cr3+ заменяет часть Fe3+Он называется демантоид. Демантоид имеет очень характерные хвостообразные включения, которые состоят из волокнистого асбеста. Наиболее важным источником являются Уральские горы в России, где черный гранат с повышенным содержанием Ti называют черным гранатом.
(3) Уваровит
Уваровит похож на демантоид, обычно встречается в ярко-зеленых и сине-зеленых цветах, часто называется изумрудно-зеленым гранатом. Основным химическим компонентом уваровита является Ca3Cr2(SiO4)3в котором небольшое количество Fe3+ обычно заменяет Cr3+. Чистый уваровит имеет яркие цвета, а синие тона усиливаются при увеличении содержания ионов железа.
Из-за обширного изоморфного замещения химический состав граната обычно довольно сложен, а классификация основных видов самоцветов приведена в табл. 5-12. Состав природного граната обычно представляет собой переходное состояние изоморфного замещения, и редко встречаются гранаты с концевыми компонентами.
Таблица 5-12 Классификация драгоценных камней группы граната
| Имя | Цвет | Показатель преломления | Химический состав | Ионы, вызывающие окрашивание | |
|---|---|---|---|---|---|
| Алюминиевая серия | Пироп | Фиолетово-красные, коричнево-красные, розовые, оранжево-красные и т.д. | 1.740 ~ 1.760 | Mg3Эл2(SiO4)3 | Fe2+, Mn2+, Cr3+ |
| Альмандин | Коричнево-красные, розовые, оранжево-красные и т.д. | 1.760 ~ 1.820 | Fe3Эл2(SiO4)3 | Fe2+ , Mn2+ | |
| Спессартин | Коричнево-красные, розово-красные, желтые, желто-коричневые и т.д. | 1.790 ~ 1.814 | Mn3Эл2(SiO4)3 | Mn2+, Fe2+, Fe3+ | |
| Серия Кальций | Эссонит | Зеленый, желто-зеленый, желтый, коричнево-красный, молочно-белый и т.д. | 1.730 ~ 1.760 | Ca3Эл2(SiO4)3 | Небольшое количество Fe3+ заменяет Эла3+ |
| Андрадит | Желтый, зеленый, коричневый, черный и т.д. | 1.855 ~ 1.895 | Ca3Fe2(SiO4)3 | Fe3+, Cr3+, Ti3+ | |
| Уваровит | Ярко-зеленый, сине-зеленый | 1.820 ~ 1.880 | Ca3Cr2(SiO4)3 | Cr3+, Fe3+ | |
| Гидрогрунт | Обычно зеленый, с небольшими вкраплениями сине-зеленого, белого и розового. | 1.670 ~ 1.730 | Ca3Эл2(SiO4)3-x(OH)4x | Fe2+, Cr3+ | |
2. Оптимизация обработки и методы идентификации граната
Поскольку механизм окрашивания граната связан с его минеральными компонентами, в настоящее время требуется больше методов оптимизации обработки граната, в основном включающих термическую обработку, диффузию и комбинированные методы оптимизации.
(1) Термическая обработка
Цель термообработки граната - улучшить его цвет. После оптимизации цвет граната может измениться со светло-желтого на оранжево-желтый или зеленый. После термообработки поверхность пиропа, альмандина и спессартина меняется с желтой на оранжево-желтую; после термообработки эссонита и демантоида улучшается их цвет и прозрачность, а также происходит легкое плавление внутренних хвостообразных включений. Способность термообработки улучшать цвет граната объясняется наличием в трещинах граната следовых примесных ионов, которые при нагревании могут изменять содержание и валентное состояние примесных ионов, улучшая тем самым цвет граната.
Идентификационные признаки термообработанного граната: После термообработки внутренние включения граната изменяются, например, происходит разрыв пузырьков в гранате и частичное плавление минеральных включений.
(2) Диффузионная обработка
Диффузионная обработка граната направлена на получение светлого эссонита. В качестве красителей используются ионы железа и хрома, а диффузия осуществляется при нагревании, что позволяет улучшить светло-желтый гранат до оранжево-желтого; использование ионов кобальта в качестве красителей позволяет улучшить светло-желтый гранат до зеленого или желто-зеленого.
Идентификационные признаки диффузионно-обработанного граната: Цвет после диффузионной обработки существует только на поверхности граната. Поверхностный цвет глубокий, а внутренний - светлый, сосредоточенный на поверхности и в трещинах. При повторной огранке или полировке диффузионный цвет становится менее заметным.
(3) Композитная обработка
Композитная обработка - распространенный метод оптимизации граната. Типичный композитный метод предполагает использование двух слоев камня. Верхний слой обычно представляет собой гранат, а нижний - стекло, что называется композитным камнем с гранатовым верхом. Обычный композитный камень имеет сверху красный гранат, а снизу - зеленое стекло, которое используется для имитации натуральных изумрудов.
Основным признаком, по которому можно определить композитный камень гранат, является наличие эффекта "красного кольца" (рис. 5-44). Для этого необходимо поместить камень заостренным концом на белый фон и осветить его точечным источником света. Если вокруг талии камня видно красное кольцо, можно утверждать, что это композитный камень. Кроме того, при тщательном осмотре композитного участка можно обнаружить шов, а внутри шва могут присутствовать пузырьки воздуха.
Раздел VII Танзанит
Минералогическое название танзанита - цоизит, относящийся в минералогии к группе эпидотов. В 1962 году Джордж Кручук впервые обнаружил танзанит, который поначалу использовался в основном в качестве декоративного материала. После того как в 1967 году в Танзании были обнаружены сине-фиолетовые прозрачные кристаллы, они постепенно нашли применение в ювелирном деле. Позже этот драгоценный камень был назван танзанитом в честь его происхождения в Танзании.
1. Геммологические характеристики танзанита
Танзанит представляет собой гидратированный кальциево-алюминиевый силикат с Ca2Эл3(SiO4)3(OH), содержащий такие микроэлементы, как V, Cr и Mn. Элемент V заменяет 41 в решетке, придавая танзаниту сине-фиолетовый цвет, а розовая непрозрачная разновидность, содержащая Mn, называется марганцевым цоизитом. Кроме того, гранулированные агрегаты цоизита, сосуществующие с непрозрачными рубинами и черным горнблендом, продаются как "рубин-цоизит", а те, что сосуществуют с плагиоклазом, называются "душаньским нефритом".
Ванадийсодержащий цоизит относится к орторомбической кристаллической системе, причем кристаллы часто вытянуты вдоль оси c, имеют столбчатую или пластинчатую форму, параллельные столбчатые полосы и сечение, близкое к гексагональному. Другие разновидности цоизита часто встречаются в виде зернистых агрегатов, с распространенными оттенками, включая зелено-голубой с коричневыми тонами, а также серый, коричневый, желтый, зеленый и светло-розовый. После термической обработки коричнево-зеленые и серо-желтые оттенки могут быть удалены, в результате чего получаются синие и сине-фиолетовые цвета. Синий цоизит имеет сильную полосу поглощения при 595 нм и слабую полосу поглощения при 528 нм. Желтый цоизит имеет спектральную линию поглощения при 455 нм (рис. 5-45).
2. Оптимизация методов обработки и идентификации танзанита
Из-за разнообразной окраски природного танзанита, который редко демонстрирует очаровательный яркий сине-фиолетовый цвет, его часто подвергают искусственной термообработке. Обычно это низкотемпературный или среднетемпературный нагрев с последующей съемкой, реже - диффузионная обработка.
(1) Термическая обработка
Примерно 95% фиолетово-синего танзанита, представленного на рынке, подверглось термообработке при температуре 600-650 C. Такая температура термообработки позволяет превратить коричневый, желтый и зеленый цвета танзанита в синий. Анализ данных показывает, что при температуре 965 °C танзанит теряет воду и денатурирует, изменяя свою внутреннюю структуру. Поэтому температура термообработки танзанита должна быть ниже 965℃, чтобы лечение происходило в пределах стабильного фазового диапазона танзанита, предотвращая структурные изменения.
В кристаллах коричневого и других видов цоизита ванадий трехвалентен, а в танзаните - четырехвалентен. При нагревании при средних и низких температурах валентное состояние ванадия меняется с трехвалентного на четырехвалентное, в результате чего появляется фиолетово-голубой цвет, который остается стабильным. Однако зеленый цоизит ювелирного качества обычно продается непосредственно на рынке без термической обработки.
Благодаря тому, что температура термообработки танзанита находится в средне-низком диапазоне, характеристики внутренних включений танзанита обычно не показывают очевидных изменений, в отличие от распространенных включений расплавленных кристаллов и сломанных, изогнутых игл рутила, встречающихся в корундах, обработанных высокой температурой. Кроме того, в инфракрасном и рамановском спектрах танзанита до и после термообработки не наблюдается значительных изменений, демонстрирующих природные характеристики необработанного танзанита.
Однако для танзанита с сильным трихроизмом и значительными различиями в цвете изменение трихроизма после нагревания наиболее выражено, переходя от желто-зелено-пурпурно-голубого к пурпурно-голубому.
(2) Съемочный процесс
Пленкообразование - это метод оптимизации драгоценных камней, физическая модификация, при которой тонкопленочные материалы испаряются или напыляются в вакууме с помощью термического испарения или катодного напыления и наносятся тонким слоем на поверхность драгоценного камня. Цель обработки танзанита пленкой - усилить его голубой оттенок.
Нанесение пленки на танзанит встречается гораздо реже, чем термообработка. Шейн Ф. Макклюр и другие в 2008 году сообщили об обнаружении танзанита с покрытием, содержащим такие элементы, как кобальт (Co), цинк (Zn) и олово (Sn); Эми Купер и Натан Ренфро в 2014 году сообщили о танзаните с покрытием, содержащем элементы титана (Ti).
Идентификационные характеристики танзанита после обработки пленкой:
① Цвет кузова яркий, но не динамичный, с четкой границей цветов;
② Разница до и после лечения очевидна: на участках, подвергшихся обработке, появился сильный блеск, сопровождаемый радужными цветами;
③ Края подвержены износу, вызванному отслаиванием поверхностного покрытия (рис. 5-46);
④ Цвет повторно отполированного участка заметно посветлеет;
Под увеличением с помощью микроскопа на поверхности видно множество крошечных отверстий и большое количество хаотичных царапин;
⑥ Рентгенофлуоресцентная спектроскопия показывает аномальное содержание металлических элементов, таких как Ti или Co;
⑦ Ультрафиолетово-видимый спектроскопический анализ: пики поглощения природного голубого танзанита находятся на 528 нм и 595 нм, в то время как танзанит, обработанный элементом Ti, не имеет полосы поглощения на 528 нм природного голубого танзанита, а полоса поглощения на 595 нм сместилась на 620 нм.
Инфракрасная спектроскопия образцов с титановым покрытием не выявила пиков других веществ, поэтому определить танзанит с титановым покрытием с помощью инфракрасной спектроскопии невозможно; спектрометры комбинационного рассеяния и Diamond View не подходят для выявления танзанита, обработанного титановым покрытием. Танзанит с покрытием может потускнеть после длительной ультразвуковой очистки.
(3) Диффузионная обработка
Диффузионная обработка - распространенный метод улучшения драгоценных камней путем проникновения в них ионов, вызывающих окраску, что усиливает пурпурно-синий цвет танзанита. Однако в танзаните такая оптимизирующая обработка встречается редко; в 2003 году в Нью-Йорке был обнаружен глубокий сине-фиолетовый танзанит, обработанный диффузией. В отличие от обычных камней с диффузионной обработкой, этот диффузионный танзанит не демонстрирует феномен "паутины" при наблюдении в погруженном состоянии. Однако его все равно можно проверить на содержание аномальных элементов с помощью крупных приборов, таких как электронные зонды, чтобы определить, подвергался ли танзанит диффузионной обработке.
Раздел VIII Полевой шпат
Минералы полевого шпата встречаются в породах различного происхождения, составляют около 50% массы земной коры и являются одними из важнейших породообразующих минералов. Полевой шпат относится к группе минералов силикатов алюминия. Его общая химическая формула может быть представлена как XAlSi3O8, где X - Na, Ca, k, Ba, а также небольшие количества Li, Rb, Cs, Sr и т.д. которые являются моновалентными или двухвалентными ионами щелочных металлов с большим ионным радиусом, Si может быть заменен на AI и небольшое количество B, Ge, Pe, Ti и т.д. которые в основном являются четырехвалентными или трехвалентными ионами с меньшими ионными радиусами.
1. Распространенные разновидности драгоценных камней из полевого шпата и их геммологические характеристики
Группа минералов полевого шпата разнообразна, и в качестве драгоценных камней могут использоваться любые минералы, имеющие яркую окраску, высокую прозрачность, отсутствие трещин и относительно крупные размеры. Важные драгоценные камни из полевого шпата, такие как лунный камень, солнечный камень и лабрадорит, также демонстрируют особые оптические эффекты. Драгоценные камни полевого шпата широко распространены в природе. При увеличении в полевом шпате можно увидеть мелкие твердые включения, двойниковые кристаллы, спайные включения, двойниковые узоры, газожидкостные включения и иглообразные включения. К основным разновидностям полевого шпата относятся лунный камень, амазонит, лабрадорит и солнечный камень.
(1) Лунный камень
Лунный камень - драгоценный минерал, состоящий из двух компонентов: ортоклаза (KAISi3O8) и альбита (NaAlSi3O8), расположенных в виде слоистого срастания. Обычно он бесцветный до белого, но может быть красно-коричневым, зеленым, темно-коричневым и других цветов, прозрачный или полупрозрачный, обычно с голубым, бесцветным, желтым и другими видами переливов, с характерным эффектом лунного света (рис. 5-47).
В лунном камне хорошо развита спайность, два ряда спайностей пересекаются почти перпендикулярно, образуя включения типа "сороконожки", включения типа отпечатков пальцев, включения типа игл и т. д. Под определенным углом виден люминесцентный эффект от белого до голубого цвета, напоминающий туманный лунный свет. Это связано с тем, что альбит, растворенный в ортоклазе, ориентирован внутри кристалла ортоклаза, а слоистые микрокристаллы двух полевых шпатов растут параллельно. Небольшая разница в показателе преломления вызывает рассеяние видимого света, создавая физический оптический эффект. При наличии плоскостей спайности могут наблюдаться интерференционные или дифракционные явления, а совместное воздействие полевого шпата на свет создает голубой плавающий свет на поверхности полевого шпата.
(2) Амазонит
Амазонит, или "амазонский камень", - это микроклин, содержащий рубидий (Rb). Его обычные цвета варьируются от зеленого до голубовато-зеленого, а поверхность драгоценного камня может отражать плоскости спайности. Амазонит - разновидность микроклина, имеющая цвет от зеленого до голубовато-зеленого (рис. 5-48).
Химический состав амазонита - KAISi3O8содержащие Rb и Cs, с общим содержанием Rb2O составляет 1,4%-3,3%, а Cs2O составляет 0,4%-0,6%. По одной из теорий, окраска этого минерала обусловлена Rb. Другие, напротив, считают, что следовые количества Pb, замещающего K в структуре, вызывают структурные дефекты, в результате чего образуются центры окраски. Амазонит обладает относительно высокой прозрачностью, в целом от прозрачной до полупрозрачной, часто содержит агрегаты плагиоклаза или прослойки, представляет собой зеленые и белые шашечные, полосчатые или пестрые узоры с видимыми вспышками от плоскостей спайности. Он проявляет желто-зеленую флуоресценцию под длинноволновым ультрафиолетовым светом, не реагирует под коротковолновым и слабо окрашивается в зеленый цвет после длительного воздействия рентгеновских лучей.
(3) Солнечный камень
Солнечный камень, также известный как "солнечный камень", является наиболее важной разновидностью натриевого полевого шпата, обычно встречается в цветах от золотисто-красного до красновато-коричневого, и обычно является полупрозрачным. Наиболее характерной особенностью солнечного камня является эффект "солнечного камня", также известный как авантюризм, который обусловлен наличием в камне грубо ориентированных металлических минеральных чешуек (таких как гематит и гетит) (рис. 5-49). Когда камень вращается, он может излучать красные или золотистые блики.
(4) Лабрадорит
Лабрадорит, также известный как спектролит, имеет химический состав, состоящий из альбита (NaAlSi3O7) и анортит (CaAl2Si2O8), относящийся к группе банальситов. Наиболее характерным идентификационным признаком лабрадорита является его голубой цвет и эффект спектрального изменения цвета (рис. 5-50).
Когда образец драгоценного камня поворачивают на определенный угол, он может демонстрировать синюю, зеленую, оранжевую, желтую, золотистую, желтую, фиолетовую и красную радужную оболочку. Причиной переливчатости является интерференция света между тонкими слоями двойниковых кристаллов плагиоклаза или мелкими, чешуйчатыми включениями гематита и некоторыми игольчатыми включениями внутри плагиоклаза, что вызывает интерференцию внутри плагиоклаза. Из-за игольчатых включений плагиоклаз может казаться темным и переливаться синим цветом. При огранке и полировке определенным образом иногда возникает эффект "кошачьего глаза".
2. Оптимизация обработки и методы идентификации драгоценных камней из полевого шпата
Полевые шпаты часто имеют трещины, и основная цель оптимизирующей обработки - скрыть эти трещины, сделав структуру камня более прочной и повысив его стабильность. К распространенным методам оптимизирующей обработки относятся наполнение и покрытие, погружение в воск, облучение и диффузия.
(1) Заполнение и Съемки
Из-за развитой спайности лунных камней часто образуются особые слоистые трещины, что отражается на их внешнем виде. Для заполнения используется бесцветное масло или смола, а затем на поверхность наносится слой смолоподобной пленки. Методом идентификации проверяется, имеют ли интерференционные цвета, образовавшиеся в трещинах, особые отражения и является ли это явлением покрытия на поверхности. Поскольку коэффициент преломления смолы и полевого шпата очень близок, необходимо посмотреть, не происходят ли особые явления в двулучепреломлении. На поверхность других видов камней из полевого шпата наносится синяя или черная пленка для получения радужного свечения, а при увеличении можно увидеть, что пленка отслаивается. Если характеристики этих методов обработки ясны, для идентификации можно использовать инфракрасную спектроскопию.
(2) Восковая депиляция
Для полевого шпата с большим количеством трещин бесцветный или цветной воск может заполнить поверхностные трещины. Стабильность заполненного камня обычно средняя, а явление воска можно обнаружить, прощупав его горячей иглой; состав воска также можно определить с помощью инфракрасной спектроскопии.
(3) Облучение
Белый микроклин можно превратить в голубой амазонит с помощью облучения. Такая обработка драгоценных камней встречается редко, и ее трудно обнаружить.
(4) Диффузия
Красный полевой шпат ювелирного качества относится к группе плагиоклазов и в последние годы является новым видом драгоценных камней. Его цвет часто связывают с медью и железом. В настоящее время большинство красных полевых шпатов образуется в условиях высокотемпературного окисления с диффузией элементов меди и железа. Идентификационные признаки включают высокое содержание элементов меди и железа, а на поверхности камня видны следы высокотемпературного спекания.
