العربية 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Polski 
Română 
Ελληνικά 
Türkçe 
Čeština 
Magyar 
Norsk bokmål 
الدليل الشامل لبصريات البلورات والميكانيكا والخصائص الفيزيائية
السمات المميزة بما في ذلك الألوان، واللمعان، والشفافية، والشفافية، والتلألؤ، والتشتت، والانشقاق، والصلابة، والخواص الحرارية
مقدمة:
لعشاق المجوهرات، يفك هذا الدليل شفرة البصريات البلورية والخصائص الميكانيكية والخصائص الفيزيائية الضرورية للأحجار الكريمة. إنه ضروري لمتاجر المجوهرات والعلامات التجارية وتجار التجزئة والمصممين ومنصات التجارة الإلكترونية. تعرّف على تشتت الألوان، وبلاكروية الألوان، والتلألؤ في بصريات الكريستال. فهم أهمية الشفافية واللمعان ومعامل الانكسار. الغوص في الصلابة والكثافة والمتانة التي تؤثر على متانة الأحجار الكريمة. يزوّدك هذا الدليل بالخبرة اللازمة لتمييز الأحجار الكريمة الأصلية، وهو أمر ضروري لصائغي المجوهرات والمشاهير الذين يبحثون عن قطع فريدة من نوعها. عزّز مجموعتك من خلال الاطلاع على الخصائص التي تحدد جاذبية الأحجار الكريمة وقيمتها.
جدول المحتويات
القسم الأول تعريفات المصطلحات البصرية المتعلقة بالبلورات
في الطبيعة، غالبًا ما يجذب لون أو شكل البلورات انتباهنا على الفور، ويرشدنا إلى العثور عليها. وعلى مدار سنوات طويلة اكتشفنا أن البلورات يمكن أن يكون لها العديد من الأشكال والألوان. ومع تطور التكنولوجيا الحديثة، ظهر تخصص يسمى علم البلورات. إذا كنت مهتمًا أكثر بالبلورات، يمكنك قراءة أو دراسة المزيد من الكتب المتخصصة.
سيناقش هذا القسم بإيجاز الظواهر التي تتم ملاحظتها عند مشاهدة الأحجار الكريمة الكريستالية تحت ظروف الضوء والمصطلحات المهنية المستخدمة لوصف هذه الظواهر.
1. لون البلورات
1.1 تعريف اللون
اللون هو خاصية بصرية ناتجة عن تأثير الضوء على العين البشرية، بصرف النظر عن الخصائص المكانية. وتعتمد هذه الخاصية البصرية على إدراك الراصد للون وظروف الإضاءة (الشكل 2-3-1).
يُعبّر عن اللون في علم الأحجار الكريمة عادةً بلون الحجر بعد امتصاص الضوء المرئي أو يمكن وصفه بأنه اللون المكمل للحجر (الشكل 2-3-2) بعد الامتصاص الانتقائي للضوء المرئي في الضوء الطبيعي (الشكل 2-3-3).
في التحديد البصري العملي، يمكن أن يساعدنا تحديد درجة لون الأحجار الكريمة بوضوح على التمييز بسرعة بين الأحجار الكريمة وتقليدها، كما يساعدنا على التمييز بين بعض الأحجار الكريمة الطبيعية ونسخها المحسّنة.
1.2 النقاط الرئيسية لمراقبة اللون
① مراقبة الألوان باستخدام الضوء المنعكس. إذا كان هناك مصدر ضوء اصطناعي، فيمكن القيام بذلك تحت مصباح احترافي لقياس الألوان بدرجة حرارة ألوان ثابتة. إذا لم يكن هناك مصدر إضاءة اصطناعي، فيمكن ملاحظة ذلك في الظل في يوم مشمس. يوصى عموماً بالملاحظة في الصباح، حيث أنه من الأفضل عدم ملاحظة ألوان الأحجار الكريمة في المساء بسبب ضعف الضوء.
② لاحظ البيئة المحيطة على خلفية محايدة باللون الأسود والأبيض والرمادي.
③ العوامل الأخرى غير المذكورة لا تؤثر على نتائج مراقبة الألوان.
1.3 طرق وصف اللون
علم الأحجار الكريمة هو موضوع متعدد التخصصات، وغالباً ما يعتمد وصف ألوان الأحجار الكريمة على الطرق المستخدمة لوصف ألوان المعادن. وتشمل الطرق الشائعة الاستخدام الطرق القياسية لقياس الألوان، والطرق ذات الحدين، والطرق التناظرية. وبالنسبة لبعض الأحجار الكريمة ذات التوزيع اللوني غير المتساوي، من الضروري أيضاً الإشارة على وجه التحديد إلى ظاهرة التفاوت اللوني التي يشار إليها عادةً باسم النطاقات اللونية عندما يكون اللون موزعاً بطريقة مخططة أو متداخلة (في بعض الأحجار الكريمة، تكون هذه الظاهرة اتجاهية وتتطلب مراقبة الأحجار الكريمة تحت الضوء المنقول) (الشكل 2-3-4 الشكل 2-3-6).
الشكل 2-3-4 الفلورسبار مع نطاقات لونية
الشكل 2-3-5 التورمالين مع نطاقات الألوان
الشكل 2-3-6 أرجواني-أحمر، مع أشرطة ملونة، تختفي الأشرطة الملونة بعد التقليب (يُظهر الجزء العلوي أشرطة ألوان الياقوت، ويظهر الجزء السفلي أشرطة ألوان الياقوت بعد التقليب)
(1) الكروماتوغرافيا القياسية
استخدام الألوان القياسية (الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والسماوي والأزرق والأرجواني) والأبيض والرمادي والأسود وعديم اللون لوصف لون المعدن (الشكل 2-3-7 ~ الشكل 2-3-17)
الشكل 2-3-7 معدن الزنجفر الأحمر المرجعي القياسي الأحمر الزنجفر
الشكل 2-3-8 معدن كرومات الرصاص المرجعي البرتقالي القياسي المرجعي البرتقالي
الشكل 2-3-9 أوربيمنت معدن أصفر مرجعي أصفر قياسي
الشكل 2-3-10 معدن الملكيت المرجعي الأخضر القياسي
الشكل 2-3-11 معدن الآزوريت المرجعي الأزرق القياسي
الشكل 2-3-12 الجمشت المعدني الأرجواني المرجعي القياسي الأرجواني
الشكل 2-3-13 الليمونيت المعدني المرجعي البني القياسي ليمونيت
الشكل 2-3-14 معدن التورمالين المرجعي الأسود القياسي
الشكل 2-3-15 البوكسيت المعدني المرجعي الرمادي القياسي
الشكل 2-3-16 المعدن المرجعي الأبيض القياسي بلاجيوكلاز
الشكل 2-3-17 حجر الثلج المعدني المرجعي عديم اللون القياسي
(2) الطريقة ذات الحدين
عندما يكون لون المعدن أكثر تعقيداً، يمكن استخدام لونين لوصفه. على سبيل المثال، اللون الأحمر الأرجواني-الأحمر هو في المقام الأول أحمر مع درجة أرجوانية (الشكل 2-3-18). أما بالنسبة للأحجار الكريمة ذات الألوان غير المتساوية، فيمكن أيضاً استخدام طريقة ذات الحدين لوصف كل فئة لونية، ولكن يجب ملاحظة أن الألوان موزعة بشكل غير متساوٍ (الشكل 2-3-19).
الشكل 2-3-18 أرجواني-أحمر (ياقوت بادما)
الشكل 2-3-19 أخضر-أزرق-أزرق، أحمر-وردي، توزيع لوني غير متساوٍ (التورمالين)
(3) الطريقة التناظرية
يمكن مقارنة الأحجار الكريمة بالأشياء الشائعة لوصف لون المعدن، مثل اللون الأخضر الزيتوني (الشكل 2-3-20).
طريقة التشبيه هي طريقة شائعة الاستخدام لوصف الألوان في سوق تداول الأحجار الكريمة، مثل توباز لندن الأزرق (الشكل 2-3-21) والأزرق السويسري (الشكل 2-3-22).
وتمثل بعض هذه المصطلحات اللونية المقارنة نوعية الأحجار الكريمة، مثل أزرق ردة الذرة للصفير (الشكل 2-3-23) والأزرق الملكي (الشكل 2-3-24). وأحمر دم الحمام الأحمر للياقوت (الشكل 2-3-25) وأحمر دم الحمام الأحمر وغيرها.
الشكل 2-3-20 لون الزيتون (يسارًا لون الزيتون، ويمينًا لون أشجار الزيتون والثمار)
الشكل 2-3-21 توباز لندن الأزرق اللندني
الشكل 2-3-22 التوباز الأزرق السويسري
الشكل 2-3-23 أزرق ردة الذرة (إلى اليسار ياقوت أزرق زهري؛ وإلى اليمين زهرة الذرة)
الشكل 2-3-24 الياقوت الأزرق الملكي. اللون الأزرق الملكي هو ثاني أكثر الألوان قيمة في الياقوت الأزرق بعد الأزرق الزهريّ، وهو اللون الأزرق الأكثر تشبعاً، ويمكن أن يكون أزرق خالصاً أو ذا لون أرجواني خفيف.
الشكل 2-3-25 الياقوت الأحمر بلون دم الحمام الأحمر. أحمر دم الحمام الأحمر هو اللون الأكثر قيمة من الياقوت الأحمر، ويشير إلى لون أحمر نقي غني ومشبع وموحد دون تدرجات لونية أخرى واضحة، مثل الأزرق أو البني، ولكن مع لمحة طفيفة جداً من اللون الأرجواني ضمن نطاق مقبول. يُظهر لون جسم الجوهرة استجابة تألقية قوية تحت الضوء فوق البنفسجي.
في 120 ديسمبر 2014، أعلن مختبر GRS (مختبر الأحجار الكريمة السويسري) عن لون جديد هو "القرمزي" (الأحمر الإمبراطوري) لوصف اللون الأحمر للياقوت الموزمبيقي. الياقوت القرمزي هو ياقوت موزمبيقي معيّن ذو لون أحمر زاهٍ مع مسحة برتقالية، ولا يؤثر تألق هذا الياقوت على لون الحجر نفسه (الياقوت من النوع B).
تصنّف GRS الياقوت إلى نوعين: الياقوت من النوع A والياقوت من النوع B.
يشير الياقوت من النوع A إلى تلك المستخرجة من موزمبيق التي تُظهر تألقاً كبيراً وتشبه في خصائص اللون الياقوت من النوع B، المعروف باسم ياقوت دم الحمام. ويرجع سبب التسمية إلى أن هذه التسمية تعود إلى أن لون هذه الياقوتات يشبه لون الياقوت من دم الحمام عالي الجودة من ميانمار.
الياقوت من النوع B هو الياقوت "القرمزي" (الأحمر الإمبراطوري) من النوع GRS، مع شهادة تصف الياقوت الموزمبيقي (النوع B) بأنه أحمر زاهٍ في الشهادة الرئيسية وأوصاف إضافية في الشهادات التكميلية.
في 5 نوفمبر 2015، أعلن الصندوق السعودي للأحجار الكريمة ومختبر Gubelin Gem Lab عن توافق في الآراء حول المصطلحات المهنية لوصف الياقوت الأحمر والأزرق وأحمر دم الحمام والأزرق الملكي. وعلاوة على ذلك، تصف هذه المصطلحات اللون والصفاء فقط دون أي معالجة (تسخين أو حشو)، مع عدم وجود شوائب داكنة مرئية. ويجب أن تظهر لوناً موحداً وانعكاسات داخلية زاهية في الياقوت الأحمر والأزرق.
2. بريق البلورات
2.1 تعريف اللمعان
تعتمد قدرة السطح على عكس الضوء واللمعان على درجة صقل السطح ومعامل الانكسار. وغالباً ما تُستخدم مصطلحات مثل "اللمعان" أو "السطوع" في السوق لتحل محل المصطلح التقني "اللمعان".
في التحديد البصري العملي، يمكن أن يساعدنا البريق على التمييز بسرعة بين الأحجار الكريمة وتقليدها، كما يساعدنا على التفريق بين بعض الأحجار الكريمة الطبيعية ونظيراتها المعالجة.
2.2 النقاط الرئيسية لمراقبة البريق
① لاحظ البريق باستخدام الضوء المنعكس.
② عند مراقبة البلورات، انتبه إلى تأثير أنماط أوجه البلورات على البريق.
وبوجه عام، يكون بريق الأحجار الكريمة المعالجة أفضل من بلوراتها (الشكل 2-3-26).
③ في المعالجة، قد يكون السبب في ذلك هو اختلاف صلابة مادة الصقل أو الاتجاه والاختلاف في صلابة المادة نفسها، مما يؤدي إلى اختلاف بريق الأحجار الكريمة نفسها.
④ بالنسبة للأحجار الكريمة البلورية، في ظل نفس ظروف الصقل، كلما زاد معامل انكسار الحجر الكريم زاد بريقه. قد تُظهر الأحجار الكريمة المجمعة اختلافات في البريق بسبب تركيبها (الشكل 2-3-27).
⑤ عدم وجود عوامل أخرى لا يؤثر على نتائج ملاحظة البريق.
3.2.2 طرق وصف البريق
يناقش هذا الكتاب ثمانية أنواع من بريق الأحجار الكريمة. وتتضمن المجموعات التي يمكن رؤيتها في البلورات البريق المعدني والبريق شبه المعدني والبريق اللامع واللمعان الزجاجي واللمعان الزجاجي واللمعان الدهني (الذي يمكن رؤيته بسهولة في المناطق التي تتلف فيها البلورة). أما الأنواع الأخرى من البريق فتوجد بشكل أكثر شيوعاً في المجاميع أو الأحجار الكريمة العضوية، والتي سيتم تناولها بالتفصيل في فصول لاحقة.
(1) بريق معدني لامع
عند مراقبة الأحجار الكريمة البلورية مع الضوء المنعكس، يمكن أن تُظهر المعادن أو بعض الأحجار الكريمة انعكاسات قوية جداً (معظم الضوء الساقط يخضع لانعكاس مرآوي)، مثل الذهب والفضة والبيريت (الشكل 2-3-28). ويمكن فهم ذلك على أنه يحتوي على شدة انعكاس مماثلة للمعادن الشائعة.
(2) بريق الماس
عند مراقبة الأحجار الكريمة البلورية بالضوء المنعكس، تظهر أقوى حالة انعكاس في الأحجار الكريمة مثل الألماس (الشكل 2-3-29). في التحليل الفعلي لتحديد الأحجار الكريمة، نعتبر أن الأحجار الكريمة ذات معامل الانكسار (البيانات التي يتم ملاحظتها تحت أدوات اختبار الأحجار الكريمة الاحترافية مثل أجهزة قياس الانكسار أو أجهزة قياس الانعكاس) أكبر من 2.417 على أنها ذات بريق ألماس بعد الصقل. ويتراوح البريق شبه الماسي (الشكلان 2-3-30، 2-3-31) بين البريق الماسي والبريق الزجاجي، حيث تُظهر الأحجار الكريمة التي يتراوح معامل انكسارها بين 2.417 و1.780 بريقاً شبه ماسي بعد الصقل.
(3) بريق الزجاج
وعند مراقبة الأحجار الكريمة البلورية تحت الضوء المنعكس، فإن معظم الأحجار الكريمة البلورية تظهر هذا النوع من البريق، مثل الزمرد والكريستال والتورمالين وغيرها (الأشكال 2-3-32 و2-3-3-34). في التحليل الفعلي لتحديد هوية الأحجار الكريمة، نعتبر أن الأحجار الكريمة التي يتراوح معامل انكسارها بين 1.45 و1.78 تتمتع ببريق زجاجي بعد الصقل، وهو ما يمكن فهمه على أنه شدة انعكاس مشابهة لشدة انعكاس سطح الزجاج. وفي ظل ظروف الصقل نفسها، كلما انخفض معامل الانكسار انخفض البريق الزجاجي الذي يمكن وصفه بالبريق الزجاجي الضعيف؛ وعلى العكس من ذلك، كلما ارتفع معامل الانكسار ازداد البريق الزجاجي قوة، وهو ما يوصف أحياناً بالبريق الزجاجي القوي.
(4) بريق دهني
عند مراقبة الأحجار الكريمة البلورية بالضوء المنعكس، يمكن أن تظهر هذه الظاهرة على بعض الأحجار الكريمة على أوجهها البلورية. وفي المقابل، تُظهر معظم الأحجار الكريمة هذا البريق على الأجزاء غير المستوية الناجمة عن تلف خارجي (يمكن وصف هذه الظاهرة باستخدام مصطلحات مهنية مثل الكسر أو الانشقاق غير المتطور) (الأشكال 2-3-35 و2-3-36). ويمكن فهمها على أنها شدة انعكاس مشابهة لشدة انعكاس السطح الدهني.
الشكل 2-3-28 البريق المعدني لبلورات البيريت تحت الضوء المنعكس
الشكل 2-3-29 البريق الماسي للماس المنعكس ضوؤه تحت الضوء
الشكل 2-3-30 البريق شبه الماسي للزركونيا المكعبة تحت الضوء المنعكس
الشكل 2-3-31 بريق شبه لامع من عقيق الألومنيوم الصناعي الملحوم تحت الضوء المنعكس
الشكل 2-3-32 البريق الزجاجي الضعيف للفلوريت تحت الضوء المنعكس
الشكل 2-3-33 البريق الزجاجي للتورمالين تحت الضوء المنعكس
الشكل 2-3-34 البريق الزجاجي القوي للياقوت تحت الضوء المنعكس
الشكل 2-3-35 مقارنة بين اللمعان الدهني (على الحواف غير المستوية) واللمعان الزجاجي (في منطقة التظليل المثلثة تقريباً) لسطح التورمالين المكسور تحت الضوء المنعكس
الشكل 2-3-36 البريق الدهني لكسر بلورة العقيق تحت الضوء المنعكس
3. شفافية البلورات
3.1 تعريف الشفافية
قدرة الجسم على نقل الضوء المرئي. ويؤثر سُمك البلورة ولونها على الحكم على شفافية الأحجار الكريمة. بشكل عام، بالنسبة لبلورات الأحجار الكريمة الملونة، كلما كانت بلورة الأحجار الكريمة أكثر سمكاً، كانت شفافيتها أسوأ.
في التحديد البصري الفعلي، لا يمكن استخدام الشفافية كعامل حكم مستقل لمساعدتنا على التمييز السريع بين الأحجار الكريمة وتقليدها، بل تظهر في أغلب الأحيان كعامل في تقييم جودة الأحجار الكريمة.
3.2 3.2 النقاط الرئيسية لمراقبة الشفافية
① استخدام الضوء المنقول لملاحظة الشفافية؛ في هذا الوقت، من المهم التأكد من أن شدة الضوء المنقول قريبة من شدة الضوء الطبيعي. غالبًا ما يحدث سوء التقدير عندما يكون هناك انحراف بين ضوء المراقبة وشدة الضوء الطبيعي.
② عندما تحتوي الجوهرة على شوائب (شوائب) واضحة، فإنها ستقلل أو تسبب تفاوتًا في الشفافية.
③ بالنسبة للأحجار ذات السُمك نفسه، كلما كان اللون أغمق كلما كان أقل شفافية؛ بالنسبة للأحجار ذات اللون نفسه، كلما كان السُمك أكثر سمكًا كلما كان أقل شفافية.
④ العوامل الأخرى التي لم يتم ذكرها لا تؤثر على نتائج مراقبة الشفافية.
3.3 وصف أساليب الشفافية
استنادًا إلى درجة انتقال الضوء، تنقسم الشفافية إلى خمسة مستويات: شفاف، وشبه شفاف، وشفاف، وشفاف للغاية، وشفاف للغاية، وغير شفاف.
(1) شفاف
وبملاحظة الجوهرة بالضوء المنقول، تبدو الجوهرة ساطعة بشكل عام، وبالمقارنة مع الخلفية، يكون سطوع الجزء المركزي من الجوهرة إما متناسقاً مع الخلفية أو أعلى قليلاً منها. وفي الوقت نفسه، تكون خطوط الحواف أكثر قتامة (الشكل 2-3-37 إلى الشكل 2-3-39).
يمكن رؤية الأجسام الموجودة على نفس جانب الضوء المنقول بشكل أوضح من خلال الجوهرة.
بالنسبة للأحجار الكريمة ذات الأوجه، فإن معنى الشفافية هو رؤية جوانب وحواف الجناح بوضوح من أكبر جدول (الشكل 2-3-40).
الشكل 2-3-37 على اليسار يوجد السترين، وفي الوسط يوجد السترين الصناعي
الشكل 2-3-38 شفاف (كريستال أصفر، ضوء منقول)
الشكل 2-3-39 شفاف (العقيق، الضوء المنقول).
الشكل 2-3-40: شفاف (عقيق الألومنيوم الاصطناعي النحاسي النحاسي، الضوء المنقول). إن النقطة الأساسية للحكم على شفافية الأحجار الكريمة ذات معامل الانكسار العالي مثل الألماس هي القدرة على رؤية الأوجه والأسطح على الجانب الآخر من الحجر الكريم.
(2) الفرعية-شفاف.
عند مراقبة الحجر الكريم بالضوء المنقول، يبدو الحجر الكريم ساطعاً بشكل عام. وبالمقارنة مع الخلفية، يكون سطوع الحجر الكريم متناسقًا مع الخلفية. وتبدو الأجسام المرصودة على نفس الجانب الذي يظهر فيه الضوء المنقول أكثر وضوحاً، بينما تبدو الأجسام ضبابية إلى حد ما، كما لو أنه قد أضيفت طبقة من الشاش الأبيض الكثيف بين الحجر الكريم الشفاف ومصدر الضوء (الشكلان 2-3-41، 2-3-42).
الشكل 2-3-41 بلورة المسحوق (ضوء منعكس)
الشكل 2-3-42 الشكل 2-3-42 شبه شفاف (مسحوق بلوري، ضوء مرسل)
(3) شفافة (3) شفافة
عند مراقبة الجوهرة بالضوء المنقول، تبدو الجوهرة ساطعة نسبياً بشكل عام، لكن سطوعها أضعف من الخلفية. تكون الأجسام الموجودة على نفس الجانب الذي يظهر فيه الضوء المنقول أكثر وضوحاً، ولكن يستحيل تحديد ماهية الجسم؛ يمكن للمرء أن يعرف فقط أن هناك جسماً (الشكلان 2-3-43، 2-3-44).
الشكل 2-3-43 الشفافية (الفلسبار المسحوب، الضوء المنقول)
الشكل 2-3-44 شفاف (حجر الشمس، الضوء المنقول)
(4) شبه شفاف
هناك حالتان لشبه الشفافية.
تتمثل إحدى الحالات في مراقبة الحجر الكريم بالضوء المنقول، حيث يظهر سطوع الحجر الكريم أسود في المركز بسبب انخفاض انتقال الضوء، لكن الحواف تبدو ساطعة بسبب ارتفاع انتقال الضوء.
وهناك حالة أخرى هي مراقبة الجوهرة بالضوء المنعكس. تبدو الجوهرة سوداء بشكل عام بسبب عتامتها، ولكن يمكن رؤية الملامح الداخلية للجوهرة تحت الضوء المنعكس (الشكل 2-3-45).
(5) معتم
بملاحظة الجوهرة بالضوء المنقول، تكون الجوهرة معتمة، وبالمقارنة مع الخلفية الساطعة نسبياً، تكون حواف الجوهرة ساطعة بينما تبدو المناطق الأخرى سوداء أو لا تسمح بمرور الضوء (الأشكال 2-3-46، 2-3-47).
الشكل 2-3-46 معتم (بلورة: التورمالين)
الشكل 2-3-47 معتم (كريستال: ياقوتي)
4. ثنائية البلورات
4.1 تعريف البلوكروية
وتسمى الظاهرة التي تظهر فيها بعض البلورات الملونة الشفافة إلى الشفافة بألوان مختلفة عند ملاحظتها من زوايا مختلفة بظاهرة "تعدد الألوان".
تشير الألوان المختلفة هنا إلى الاختلافات في تدرج الألوان والفاتحة والداكنة.
من المهم ملاحظة أنه لا تظهر هذه الظاهرة في جميع الأحجار الكريمة؛ فبعض الأحجار الكريمة فقط من العائلات البلورية المتوسطة أو السفلى يمكن أن تُظهر ثنائية اللون. وعادةً ما تُظهر الأحجار الكريمة من عائلة البلورات المتوسطة لونين، أي ثنائية اللون، أما الأحجار الكريمة من عائلة البلورات الأدنى فقد تُظهر ثلاثة ألوان، تُعرف باسم ثنائية اللون، ويُشار إليها مجتمعةً باسم ثنائية اللون.
في التحديد البصري العملي، يمكن أن تساعدنا البليوكروية في التمييز بسرعة بين الأحجار الكريمة وتقليدها، مثل الياقوت الأزرق ومقلده، أيوليت (الأشكال 2-3-48 إلى 2-3-50).
4.2 النقاط الرئيسية لرصد تعدد الألوان
① استخدم الضوء المنقول لرصد تعدد ألوان الأحجار الكريمة. من المهم ملاحظة أنه لا يمكن رؤية ثنائية اللون لمعظم الأحجار الكريمة إلا بمساعدة منظار ثنائي اللون؛ فمن الصعب جداً ملاحظتها بالعين المجردة.
② عندما تكون هناك شوائب واضحة (شوائب) داخل الحجر الكريم، فإن تقليل شفافية الحجر الكريم قد يؤثر على ملاحظة ثنائية اللون.
③ العوامل الأخرى غير المذكورة لا تؤثر على نتائج مراقبة البليوتروزية.
4.3 وصف طرق تعدد الألوان
شكل وصف البليوكروية المرصودة بالعين المجردة الحاضر والغائب.
يتضمن شكل الوصف لرصد ظاهرة ثنائية اللون للأحجار الكريمة باستخدام منظار ثنائي اللون ما يلي: عدد الألوان ثنائية اللون؛ قوة ثنائية اللون؛ وصف الألوان ثنائية اللون. على سبيل المثال، يمكن وصف الأحجار الكريمة ذات الثنائية الثنائية اللون على أنها ثنائية الثنائية، قوية، حمراء/أرجوانية حمراء؛ وبالنسبة للأحجار الكريمة ذات الثنائية الثنائية، يمكن وصفها على أنها ثلاثية الثنائية، قوية، أزرق غامق/أرجواني/أزرق فاتح/أرجواني أرجواني/أصفر فاتح.
5. تلألؤ البلورات
5.1 تعريف التلألؤ 5.1 تعريف التلألؤ
تُعدّ الأحجار الكريمة ذات التلألؤ أكثر سحراً. فباستثناء الياقوت الذي يُظهر تألّقاً بسهولة والفلورسبار الذي يُظهر تألّقاً فسفورياً بسهولة، لا يمكن ملاحظة تألّق معظم الأحجار الكريمة أو تألّقها الفسفوري إلا تحت الأشعة فوق البنفسجية. لذلك، في التحديد البصري العملي، يمكن أن يساعدنا تألّق الياقوت على التمييز بسرعة بين الياقوت ومعظم الأحجار المقلدة الطبيعية (الشكل 2-3-51).
(1) التلألؤ
وتسمى خاصية انبعاث الضوء المرئي من البلورات عند تحفيزها بالطاقة الخارجية بالتلألؤ. وتشمل الطاقة الخارجية الاحتكاك والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وغيرها من الإشعاعات عالية الطاقة.
الأشعة فوق البنفسجية هي أحد أسهل مصادر الطاقة الخارجية التي يمكننا الحصول عليها؛ حيث يحتوي ضوء الشمس على الأشعة فوق البنفسجية، وفي الحياة الواقعية، يستخدم الضوء فوق البنفسجي في آلات التحقق من العملة وتطهير أجنحة المستشفيات.
(2) التألق والفسفورية
في علم الأحجار الكريمة، غالباً ما تُستخدم الأطوال الموجية المختلفة لمصادر الضوء فوق البنفسجي لمراقبة تلألؤ الأحجار الكريمة، وتنقسم إلى نوعين: التألق الفلوري والتلألؤ الفسفوري.
يحدث التألّق عندما يبعث حجر كريم ضوءاً عند إثارته بالأشعة فوق البنفسجية، ويتوقف الانبعاث عندما تختفي الطاقة الخارجية (الأشكال 2-3-52، 2-3-53).
يشير التألق الفسفوري إلى الظاهرة التي تبعث فيها الجوهرة ضوءاً عند إثارتها بالأشعة فوق البنفسجية وتستمر في التوهج لبعض الوقت بعد تبدد الطاقة الخارجية (الشكل 2-3-54).
الشكل 2-3-51 تألّق الأحجار الكريمة (يسار التورمالين ويمين الياقوت الأحمر) تحت ضوء منعكس قوي؛ يظهر التورمالين الأحمر الأيسر بدون تألّق لوناً غير متساوٍ، بينما يظهر الياقوت الأحمر الأيمن ذو التألق القوي لوناً موحداً. وهذا فرق مهم في تحديد الهوية البصرية بين الياقوت شديد التألق والياقوت غير المتألق.
الشكل 2-3-52 تألق الإسبنيل الأحمر
الشكل 2-3-53 تألّق الياقوت الأزرق (بالمقارنة مع الياقوت الأزرق غير المتألق، فإن الياقوت المتألق أكثر جاذبية)
الشكل 2-3-54 بلاستيك (فسفرة ألومينات البورون سترونتيوم البورون الاصطناعي)
(3) العوامل المؤثرة
وترتبط شدة التألق بأنواع وكميات الشوائب والعيوب في الجوهرة وهذا هو السبب في أن تألق نفس النوع من الأحجار الكريمة يمكن أن يختلف. وعندما تحتوي الجوهرة على الحديد، فإنه غالباً ما يكبح ظهور التألق، ولهذا السبب يشار إلى الحديد أيضاً باسم مُطفئ التألق (الأشكال 2-3-55 إلى 2-3-57).
الشكل 2-3-55 الماس المقلد تحت مصدر ضوء عادي.
الشكل 2-3-56 توهج الماس الاصطناعي تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية طويلة الموجة التي لا يمكن ملاحظتها بالعين المجردة.
5.2 النقاط الأساسية لمراقبة التلألؤ
① باستثناء عدد قليل من الأحجار الكريمة مثل الياقوت والإسبنيل الأحمر، تتطلب ملاحظة التألق في معظم الأحجار الكريمة ضوءاً فوق بنفسجي ذا طاقة محددة.
② مراقبة تلألؤ الأحجار الكريمة باستخدام طاقة محددة، يجب استخدام الأشعة فوق البنفسجية على خلفية مظلمة.
③ زمن الملاحظة هو ظاهرة الحجر الكريم بعد إثارة الطاقة الخارجية حتى نهاية الطاقة الخارجية.
④ يتميز تلألؤ الأحجار الكريمة البلورية بتغيرات في السطوع الكلي للأحجار الكريمة بدلاً من نقطة أو خط أو انعكاس السطح.
⑤ يختلف لون التألق لمعظم الأحجار الكريمة تحت الإثارة الخارجية للطاقة عن تلك التي تتم ملاحظتها في الضوء الطبيعي. يمكن أن يختلف لون التألق لنفس الحجر الكريم تحت شدة مختلفة من الإثارة الطاقية، وقد يختلف لون التألق والتلألؤ لنفس الحجر الكريم.
⑥ عدم وجود عوامل أخرى لا يؤثر على نتائج مراقبة التلألؤ.
5.3 وصف طرق التألق
استخدم العين المجردة لمراقبة شكل وصف اللمعان في الجوهرة: حاضر، غائب.
استخدم مصباح فلورسنت فوق بنفسجي خاص لمراقبة تلألؤ الجوهرة. تنسيق الوصف: اختبر نوع الأشعة فوق البنفسجية، وشدة تلألؤ الجوهرة ولونها، على سبيل المثال، الأشعة فوق البنفسجية طويلة الموجة، قوية، زرقاء. بالنسبة للشدة، يمكن استخدام المصطلحات التالية: قوي، متوسط، ضعيف، لا شيء. وتجدر الإشارة إلى أن مصطلح "طباشيري" غالباً ما يُستخدم عند وصف لون التألق الأزرق والأبيض.
6. الظاهرة الضوئية الخاصة للبلورات
6.1 تعريف الظاهرة البصرية الخاصة
عندما يصطدم الضوء بسطح حجر كريم، تومض الألوان أو ظواهر المناطق اللامعة الشبيهة بالنجوم أو النطاقات التي يظهرها الحجر الكريم وتتحرك وتتغير مع تحرك مصدر الضوء أو الحجر الكريم بالنسبة لبعضهما البعض (الشكل 2-3-58). ولا يمكن أن تُظهر الظاهرة البصرية الخاصة تغيرات لونية إلا في ظل ظروف إضاءة مختلفة.
الشكل 2-3-94 الأحجار الكريمة من النظام البلوري المتقدم (الماس)
الشكل 2-3-95 المواد الصلبة غير المتبلورة (الزجاج الطبيعي)
الشكل 2-3-96 حجر كريم عضوي (كهرمان أصفر شفاف)
6.2 النقاط الرئيسية لرصد الظاهرة البصرية الخاصة
① تتطلب الغالبية العظمى من الظواهر البصرية الخاصة في الأحجار الكريمة ضوءاً منعكساً للملاحظة، ومن الأفضل استخدام مصباح يدوي لإضاءة الحجر الكريم لجعل الظواهر أكثر وضوحاً.
② يجب ملاحظة تأثير تغير اللون في الظاهرة البصرية الخاصة تحت مصادر إضاءة مختلفة، مثل الضوء الطبيعي أثناء النهار والضوء الاصطناعي في الليل.
③ عدم وجود عوامل أخرى لا يؤثر على نتائج مراقبة الظاهرة البصرية الخاصة.
6.3 وصف طرق الظاهرة البصرية الخاصة
تشمل الظواهر البصرية الخاصة للأحجار الكريمة تأثير عين القط وتأثير النجوم وتأثير تغير اللون وتأثير الذهب الرملي وتأثير تغير اللون وتأثير ضوء القمر وتأثير الهالة، ويبلغ مجموعها سبعة أنواع. في بعض الكتب المدرسية، يُطلق على تأثير تغيّر اللون وتأثير ضوء القمر وتأثير الهالة مجتمعةً تأثير الهالة.
ومن بين تلك الظواهر البصرية الخاصة المذكورة أعلاه، فإن تأثير عين القط وتأثير النجوم وتأثير تغير اللون هي فقط التي تدخل في تسمية الأحجار الكريمة، أما الظواهر البصرية الخاصة الأخرى فلا تدخل في التسمية.
سيغطي هذا الكتاب تأثير عين القطة الشائع وتأثير النجمة وتأثير تغير اللون وتأثير الذهب الرملي وتأثير ضوء القمر وتأثير تغير اللون في البلورات.
(1) تأثير عين القطة
التعريف: يشير إلى الظاهرة التي يظهر فيها شريط مضيء على سطح حجر كريم منحني عند إضاءته، ويتحرك الشريط الضوئي بشكل موازٍ على سطح الحجر الكريم مع تحرك مصدر الضوء والحجر الكريم (الأشكال 2-3-59، 2-3-60).
الشكل 2-3-59 تبدو حدقة عين القطة خطية تحت الضوء القوي.
يوضح الشكل 2-3-60 جوهرة ذات ظاهرة عين القط (السيليمانيت).
السبب: لا يمكن ملاحظة تأثير عين القطة في الأحجار الكريمة إلا إذا توافرت ثلاثة شروط هي الشكل المنحني والقطع الاتجاهي ومجموعة من الشوائب الكثيفة المتوازية الاتجاهية داخل الحجر الكريم (الشكل 2-3-61 ~ الشكل 2-3-64). هذه الظاهرة لا علاقة لها بما إذا كانت الجوهرة مجموعة بلورية أو نظام بلوري وما إذا كانت الجوهرة بلورية. وتظهر هذه الظاهرة أيضاً في المجاميع والمواد الصلبة غير المتبلورة.
يُظهر الشكل 2-3-61 الترتيب المتوازي الكثيف للشوائب التي لوحظت في جوهرة ذات تأثير عين القط بعد تكبير مقطع الشريط الساطع.
يُظهر الشكل 2-3-62 الترتيب المتوازي الكثيف للشوائب التي لوحظت في جوهرة ذات تأثير عين القط بعد تكبير مقطع الشريط الساطع.
الشكل 2-3-63 ظاهرة عين القط ناتجة عن شرائط ساطعة عمودية لعين القط ذات شوائب متوازية كثيفة.
الشكل 2-3-64 المستوى السفلي للسطح المنحني لظاهرة عين القط في بلورة
طريقة تحديد الهوية: من خلال إضاءة الجزء المرتفع من الحجر الكريم المنحني بالضوء المنعكس، يمكن ملاحظة وجود شريط ساطع يتحرّك هذا الشريط الساطع مع الحركة النسبية لمصدر الضوء أو موضع الحجر الكريم (الشكل 2-3-65).
(2) تأثير ضوء النجم
التعريف: الظاهرة التي يُظهِر فيها الحجر الكريم المنحني شريطين أو ثلاثة أو ستة أشرطة ساطعة متقاطعة عند إضاءته. فإذا تقاطع شريطان ساطعان، يُطلق عليه ضوء نجمي رباعي الأشعة؛ وإذا تقاطع ثلاثة أشرطة ساطعة، يُطلق عليه ضوء نجمي سداسي الأشعة؛ وإذا تقاطعت ستة أشرطة ساطعة، يُطلق عليه ضوء نجمي اثني عشر شعاعاً. يُشار إلى النطاقات الساطعة في تأثير ضوء النجم أيضًا باسم خطوط النجوم.
السبب: لكي يلاحظ الحجر الكريم تأثير ضوء النجوم، يجب أن يكون الحجر الكريم منحنيًا ومقطوعًا بشكل اتجاهي ويوجد داخل الحجر الكريم مجموعتان أو ثلاث أو ست مجموعات من الشوائب المتوازية الكثيفة الاتجاهات داخل الحجر الكريم (الشكل 2-3-66). الشكل 2-3-67). تحدث هذه الظاهرة في أغلب الأحيان في الأحجار الكريمة البلورية، خاصة في الأحجار الكريمة المتوسطة والمنخفضة البلورية.
الشكل 2-3-66 تصوير العوامل التي تساهم في تأثير ضوء النجم
الشكل 2-3-67 ثلاث مجموعات من الشوائب المتوازية الكثيفة الاتجاهات في الياقوت الأزرق النجمي (30×، طريقة إضاءة الحقل المظلم)
طريقة تحديد الهوية: سيكشف تسليط الضوء المنعكس على الجزء المرتفع من الحجر المنحني عن شريطين أو ثلاثة أو ستة أشرطة ساطعة تتحرك مع الحركة النسبية لمصدر الضوء أو موضع الحجر (الشكل 2-3-68). الشكل 2-3-69) تتطلب بعض الأحجار الكريمة الخاصة مرور الضوء المنقول عبر الحجر الكريم المنحني لملاحظة تأثير ضوء النجوم، ويسمى أيضاً ضوء النجوم الشفاف.
الشكل 2-3-68 الياقوت النجمي تحت ضوء ثابت
الشكل 2-3-69 حركة خطوط النجوم عندما يتحرك مصدر ضوء الياقوت النجمي
وبسبب وجود مجموعات متعددة من الشوائب الموجهة، يمكن أن يُظهر الكوارتز نجمية في اتجاهات مختلفة (الشكل 2-3-70). الشكل 2-3-66 مخطط عامل تأثير ضوء النجوم.
يمكن بسهولة الخلط بين ثلاث حالات في الأحجار الكريمة الكريستالية وبين التأثير النجمي، والنقطة المشتركة بين هذه الظواهر هي أن "خطوط النجوم" ثابتة. الأولى تسمى "ترابيش"، والمعروفة أيضًا باسم "النجمية الميتة"، والتي تبدو مشابهة جدًا للتأثير النجمي، ولكن بدلًا من تقاطع الأشرطة الساطعة، فإنها تتميز بستة أشعة مكونة من معادن بيضاء أو سوداء متباعدة بزاوية 60 درجة بينها، ولا تتحرك هذه الأشعة الستة مع مصدر الضوء. تحدث هذه الظاهرة عادةً في الأحجار الكريمة ذات العادات البلورية المنشورية السداسية، مثل الزمرد والياقوت والكوارتز (الأشكال 2-3-71، 2-3-72). أما الظاهرة الثانية فهي ظاهرة مشابهة تشبه النجوم ناتجة عن شوائب موجهة، مثل الكوارتز الروتيلاتي (الشكل 2-3-73). أما الظاهرة الثالثة فتعود إلى تضمين مواد كربونية سوداء مثل الكربون والطين أثناء نمو الأحجار الكريمة البلورية، مما يؤدي إلى ظهور أنماط خاصة؛ فعلى سبيل المثال، فإن خاصية الكوارتز الفارغ في البريل الأحمر هي الترتيب الموجه للشوائب الكربونية السوداء، والتي تظهر على شكل صليب في المقطع العرضي (الشكل 2-3-74).
الشكل 2-3-71 روبي ترابيشي روبي
الشكل 2-3-72 شكل دابيز (إيزابيلا بينياتيلي وآخرون 2015)
الشكل 2-3-73 الكوارتز الروتيلاتي
الشكل 2-3-74 بلورة الأندلسيت (حجر كريم تقويمي، المقطع العرضي غالباً ما يكون مربعاً)
(3) تأثير تغير اللون
التعريف: الظاهرة التي تُظهِر فيها الأحجار الكريمة ألواناً مختلفة تحت مصادر إضاءة مختلفة.
السبب: يمكن أن تحدث هذه الظاهرة عندما تحتوي الأحجار الكريمة على كمية مناسبة من الكروم (Cr) أو الفاناديوم (V)، وهي ظاهرة لا علاقة لها بطبيعة الحجر الكريم وما إذا كان الحجر الكريم قد تم قطعه أو صقله؛ ويمكن رؤية تأثير تغير اللون في كل من الأحجار الكريمة البلورية الخام والأحجار الكريمة الاصطناعية.
طريقة تحديد الهوية: قم بإضاءة الجوهرة بدرجتي لون مختلفتين من الضوء المنعكس (عادةً ضوء النهار الطبيعي وضوء الشموع في الليل)، وستعرض الجوهرة لونين مختلفين بشكل واضح (الشكل 2-3-75).
(4) تأثير الذهب الرملي
التعريف: عندما تحتوي الأحجار الكريمة الشفافة على شوائب صلبة غير شفافة ومتقشرة، فإنها تنتج ظاهرة انعكاس تشبه النجوم بسبب انعكاس الضوء بواسطة الشوائب الصلبة غير الشفافة والمتقشرة (الأشكال 2-3-76، 2-3-77).
الشكل 2-3-76 حجر الشمس (برتقالي-أحمر، شفاف).
الشكل 2-3-77 حجر الشمس (برتقالي-أحمر فاتح، شفاف)
السبب: عندما تحتوي الجوهرة الشفافة أو شبه الشفافة على شوائب صلبة غير شفافة أو شبه شفافة متقشرة (الأشكال 2-3-78، 2-3-79)، يظهر تأثير الذهب الرملي الذي يوجد عادة في حجر الشمس والكورديريت. ولا علاقة لهذه الظاهرة بطبيعة الجوهرة وما إذا كانت الجوهرة قد تم قطعها أو صقلها.
الشكل 2-3-78 الملامح المكبرة للشوائب في حجر القمر (10×، طريقة الإضاءة العمودية)
الشكل 2-3-78 الملامح المكبرة للشوائب في حجر القمر (10×، طريقة الإضاءة العمودية) الشكل 2-3-79 الملامح المكبرة للشوائب في الحجر الشمسي (40×، طريقة الإضاءة الحقلية المظلمة)
طريقة تحديد الهوية: إضاءة الجوهرة بالضوء المنعكس، وسيعرض الجزء الداخلي من الجوهرة انعكاسات تشبه النجوم. سوف تومض الانعكاسات الشبيهة بالنجوم مع تحرك مصدر الضوء أو موضع الجوهرة نسبياً (الشكل 2-3-80).
(5) تأثير ضوء القمر
التعريف: الظاهرة التي يتشتت فيها الضوء الساقط داخل الحجر الكريم، مما ينتج عنه ضوء أزرق ساطع أو أبيض حليبي في مناطق موضعية على سطح الحجر الكريم. ويمكن أن يحدث تأثير ضوء القمر في نفس الوقت مع ظواهر بصرية خاصة أخرى، مثل حجر القمر عين القطة، وحجر القمر الطيفي، وما إلى ذلك (الشكل 2-3-81)
السبب: يعد تأثير ضوء القمر شائعاً في حجر القمر، وهو معدن من الأحجار الكريمة يحتوي على طبقات متناوبة من الألبيت وفلدسبار البوتاسيوم، ويتراوح سمك الطبقات المتوازية لكل مكون بين 50 و100 نانومتر. يعمل هذا التركيب المتقاطع الطبقات على تشتيت الضوء الوارد، مما يخلق لوناً متجولاً على سطح الجوهرة. وكلما كانت الطبقة المتوازية أكثر سمكاً، انخفض تشبع اللون المتجول وزاد وضوح اللون الأبيض المائل إلى الرمادي. على سبيل المثال، يمكن ملاحظة تأثير ضوء القمر الأزرق من الأمام تحت الضوء المنعكس بسبب التشتت القوي للضوء الأزرق والبنفسجي. تكون درجة تشتت الضوء الملون الآخر صغيرة، ومعظم الضوء المركب من خلال العينة إلى اللون المكمل للضوء الأزرق والبنفسجي - الضوء البرتقالي والأصفر (الشكل 2-3-82).
طريقة تحديد الهوية: إضاءة الجوهرة بالضوء المنعكس؛ يظهر لون ضبابي في اتجاه معين على سطح الجوهرة. سيتحول اللون الضبابي مع تحرك الموضع النسبي لمصدر الضوء أو الجوهرة الكريمة. عند إجراء دوران طفيف بالقرب من المنطقة التي يحدث فيها تأثير ضوء القمر، لن يحدث أي تغيير في تدرج لون تأثير ضوء القمر؛ ولكن إذا كان الدوران كبيراً جداً، فلن يكون تأثير ضوء القمر مرئياً (الأشكال 2-3-83 إلى 2-3-86).
(6) تأثير تغيير اللون
يُعرف تغير اللون أيضاً باسم تلاعب الألوان.
التعريف: يُطلق على التغير اللوني الذي تظهره الأحجار الكريمة بسبب اختلاف مصادر الضوء أو زوايا الرصد تأثير تغير اللون. تشمل الأحجار الكريمة التي يمكن أن تنتج تأثير تغير اللون اللابرادوريت (الشكل 2-3-87).
السبب: عندما ينعكس الضوء أو ينتقل من خلال الأحجار الكريمة ذات التركيبات التركيبية المحددة، تتغير الألوان بسبب تأثيرات الحيود والتداخل، اعتماداً على اتجاه الإضاءة أو زاوية المراقبة.
طريقة تحديد الهوية: لنفترض أنه يتم استخدام الضوء المنعكس لإضاءة الجوهرة الكريمة، حتى لو لم يتغير اتجاه الإضاءة وزاوية المراقبة، طالما أن الجوهرة تتحرك. في هذه الحالة، سيتحول لونها تدريجياً إلى لون آخر.
على الحجر الكريم نفسه، تُسمى الأجزاء ذات الألوان المختلفة برقع لونية تختلف في الشكل والحجم. وغالباً ما تكون حوافها غير منتظمة وتنتقل من رقعة لونية إلى أخرى (غالباً ما تكون الرقع اللونية في الأوبال الشبيهة بالزجاج المتغير اللون أو البلاستيك أو الأوبال الاصطناعي ذات حواف مسننة منتظمة).
يمكن أن يكون الطيف الذي يقدمه تغير اللون تغيرًا كامل اللون من الأرجواني إلى الأحمر أو تغيرًا ثنائي اللون أو ثلاثي اللون من الأرجواني إلى الأخضر.
7. تشتت البلورات
7.1 تعريف التشتت
التشتت هو الظاهرة التي يتحلل فيها الضوء الأبيض المركب إلى أطياف مختلفة من الأطوال الموجية عند مروره عبر مواد ذات خصائص المنشور. ويمكن وصفها بأنها قدرة الأحجار الكريمة على تكسير الضوء الأبيض إلى سبعة ألوان، أو يمكن فهمها على أنها الظاهرة الملونة المرئية داخل الأحجار الكريمة ذات الأوجه عند هزها تحت مصدر الضوء (الشكل 2-3-88). ويشار إليه عادةً باسم "النار" أو "اللون الناري" في السوق، وهو مصطلح تقني غالباً ما يتم مناقشته فيما يتعلق بالألماس.
التشتت هو ظاهرة تنفرد بها الأحجار الكريمة ذات الأوجه البلورية. ولا يرتبط التشتت بطبيعة الأحجار الكريمة؛ فالأحجار الكريمة الاصطناعية يمكن أن تظهر ظاهرة التشتت أيضاً، مثل تيتانات السترونتيوم الاصطناعية، والروتيل الاصطناعي، والزركونيا المكعبة الاصطناعية، وكربيد السيليكون الاصطناعي، وعقيق الألومنيوم الاصطناعي (الشكل 2-3-89). ولا يرتبط التشتت بالنظام البلوري للأحجار الكريمة؛ فعلى سبيل المثال، يمكن ملاحظة التشتت في الماس ذي النظام البلوري المتساوي القياس وكربيد السيليكون الاصطناعي ذي النظام البلوري السداسي.
في التحديد الفعلي للأحجار الكريمة، تختلف الألوان ومناطق التشتت التي تظهرها الأحجار الكريمة المختلفة في أوجه "الانعكاس الداخلي الكلي"، مما يساعدنا على التمييز السريع بين الألماس ومقلداته (الأشكال 2-3-90، 2-3-91).
الشكل 2-3-90 تشتت الماس
الشكل 2-3-91 تشتت كربيد السيليكون الاصطناعي (أحد محاكيات الماس الشائعة)
7.2 7.2 النقاط الرئيسية لمراقبة التشتت
① استخدام الضوء المنقول لمراقبة تشتت الجوهرة في اتجاه معين. ولجعل هذه الظاهرة أكثر وضوحاً، يوصى بالملاحظة من طرف الجناح باتجاه طاولة التاج (الشكل 2-3-92).
② عندما تحتوي الجوهرة على شوائب واضحة (شوائب)، فإن تقليل شفافية الجوهرة قد يؤثر على ملاحظة التشتت.
③ الأحجار الكريمة التي لها نفس درجة التشتت (والتي يمكن وصفها أيضاً بأنها ذات معدل التشتت نفسه) تكون أكثر صعوبة في الملاحظة إذا كانت أغمق لوناً مقارنة بالأحجار الكريمة ذات الألوان الفاتحة في نفس الظروف الأخرى (الشكل 2-3-93).
④ التشتت هو أحد الظواهر الشائعة في الأحجار الكريمة ذات الأوجه، وستؤثر جودة القطع (وتحديداً ما إذا كان القطع يمكن أن يحقق "الانعكاس الداخلي الكلي" للضوء الداخل إلى الحجر الكريم) على وضوح التشتت.
⑤ لا يؤثر حذف العوامل الأخرى على نتائج ملاحظة التشتت.
7.3 وصف طرق التشتت 7.3 وصف طرق التشتت
عادةً ما نصف عادةً صعوبة ملاحظة ظاهرة التشتت بأنها واضحة أو غير واضحة.
8. تعاريف المصطلحات الضوئية المتعلقة بالبلورات عند استخدام أدوات التحديد المختبرية التقليدية
8.1 المواد المتساوية الخواص وغير المتجانسة
(1) جسم متساوي الخواص
التعريف: نوع من الأحجار الكريمة ذات خصائص بصرية متساوية الخواص. ويشمل ذلك الأحجار الكريمة ذات النظام البلوري المتساوي القياس وبعض الأحجار الكريمة العضوية غير المتبلورة والشفافة إلى الشفافة (الأشكال 2-3-94 إلى 2-3-96).
طريقة تحديد الهوية: يمكن الحكم مبدئياً على الأجسام متساوية الخواص قبل المعالجة من خلال شكلها. لا يمكن التمييز بين معظم الأجسام متساوية الخواص بعد المعالجة إلا من خلال الأدوات، مثل ملاحظة ما إذا كان الحجر الكريم يُظهر انكساراً وحيداً في مقياس الانكسار، والتكبير للتحقق من عدم وجود ظلال وما إذا كان يبدو مظلماً تماماً أو يظهر انكساراً غير طبيعي تحت الضوء المستقطب.
الشكل 2-3-94 الأحجار الكريمة من النظام البلوري المتقدم (الماس)
الشكل 2-3-95 المواد الصلبة غير المتبلورة (الزجاج الطبيعي)
الشكل 2-3-96 حجر كريم عضوي (كهرمان أصفر شفاف)
نسخ الكتابة على مجوهرات سوبلينج - مصنع مجوهرات حسب الطلب، مصنع مجوهرات OEM و ODM
(2) غير-الجسم المتجانس
التعريف: نوع من التباين البصري في الأحجار الكريمة والمعادن. ويشمل الأحجار الكريمة التي تنتمي إلى النظام الثلاثي (الشكل 2-3-97)، والنظام الرباعي الزوايا (الشكل 2-3-98)، والنظام السداسي (الشكل 23-99)، والنظام التقويمي (الشكل 2-3-100)، والنظام الأحادي الميل (الشكل 2-3-101)، والنظام الثلاثي الميل (الشكل 2-3-102).
طريقة تحديد الهوية: يمكن تحديد الجسم غير المتجانس، قبل المعالجة، بدقة من خلال شكله. وبعد المعالجة، يمكن تحديد بعض الأحجار الكريمة من الجسم غير المتجانس بدقة إذا كانت تُظهر ثنائية اللون المرئية، ولكن معظم الأجسام غير المتجانسة تحتاج إلى التمييز باستخدام مقياس الانكسار أو المجهر أو المستقطب أو ثنائي الكروسكوب.
الشكل 2-3-97 العائلة البلورية الوسيطة نظام التورمالين الثلاثي الشكل 2-3-97
الشكل 2-3-98 الزركون من عائلة البلورات الوسيطة في النظام الرباعي الزوايا
الشكل 2-3-99 زمردة من عائلة البلورات الوسيطة في النظام السداسي
الشكل 2-3-100 توباز من عائلة البلورات منخفضة المستوى في النظام التقويمي
الشكل 2-3-101 سبودومين من فصيلة البلورات المنخفضة المستوى في النظام الأحادي الكلور
الشكل 2-3-102 حجر الأمازون من النظام البلوري منخفض المستوى (تريكلينيك)
8.2 الانكسار الأحادي المحور، والانكسار الأحادي المحور، والانكسار الثنائي المحور، ومعامل الانكسار الثنائي المحور
يشير الانكسار الأحادي المحور إلى الظاهرة التي تتغير فيها زاوية السقوط عندما يدخل الضوء وسطًا متجانسًا شفافًا أو شبه شفاف، ولا ينقسم الضوء.
ويشير مصطلح الانكسار الضوئي إلى ظاهرة أنه بعد دخول الضوء إلى جسم غير متجانس شفاف إلى شفاف قليلاً، تتغير زاوية السقوط، وينقسم الضوء إلى شعاعين (الشكل 2-3-103). وتسمى حزمتا الضوء اللتان تتبعان قانون انكسار الضوء بالضوء بالضوء العادي، وتسمى الحزمتان اللتان لا تتبعان قانون انكسار الضوء بالضوء غير العادي.
يُعدّ الانكسار الثنائي أحد ظواهر الأحجار الكريمة غير المتجانسة، ويمكن أن تُظهر بعض الأحجار الكريمة ذات الانكسار الثنائي العالي بشكل خاص رؤية مزدوجة يمكن ملاحظتها بالعين المجردة (من الشكل 2-3-104 إلى الشكل 2-3-105)
الشكل 2-3-104 ظاهرة الانكسار المزدوج في الأحجار الكريمة
الشكل 2-3-105 ظاهرة الانكسار المزدوج في الأحجار الكريمة (معامل الانكسار المزدوج لكربيد السيليكون الاصطناعي على اليسار هو 0.043، ومعامل الانكسار المزدوج للروتيل الاصطناعي على اليمين هو 0.287)
8.3 المحور البصري، المصفوفة الإرشادية البصرية، البلورة أحادية المحور، البلورة ثنائية المحور
(1) بصري المحور
عندما يدخل الضوء إلى وسط غير متجانس، فإنه عادة ما يخضع لانكسار مزدوج. ومع ذلك، في البلورات أحادية المحور، يوجد اتجاه واحد لا ينقسم فيه الضوء الساقط، وفي البلورات ثنائية المحور، يوجد اتجاهان لا ينقسم فيهما الضوء الساقط. ونشير إلى هذه الاتجاهات في اتجاه واحد أو اتجاهين لا ينقسم فيهما الضوء الساقط باسم المحور البصري، الذي يُرمز له بـ OA في علم البصريات البلورية.
(2) بصري إنديكاتريكس
كرة افتراضية مغلقة نصف قطرها يساوي معامل انكسار الحجر الكريم المقيس في جميع الاتجاهات. على الرغم من أن معامل انكسار الحجر الكريم المقيس يختلف، إلا أن الشكل العام للجسم المقيس للضوء له شكلان فقط: كرة وكرة خشنة.
جسم معدل الضوء لجسم متساوي الخواص هو جسم كروي. وأي مقطع عرضي يمر عبر مركز الكرة في أي اتجاه هو مقطع عرضي دائري، ويمثل نصف قطره قيمة معامل الانكسار للجسم المتساوي الخواص (الشكل 2-3-106). ويكون جسم المعدل الضوئي للجسم غير المتجانس عبارة عن جسم إهليلجي، حيث يكون جسم المعدل الضوئي للعائلة البلورية المتوسطة له مقطع عرضي دائري إهليلجي (الشكل 2-3-107)، ويكون جسم المعدل الضوئي للعائلة البلورية الدنيا له مقطع عرضي إهليلجي (الشكل 2-3-108).
الشكل 2-3-106 لمعان الجسم المتجانس
الشكل 2-3-107 جسم معدل الضوء البلوري ذو المحور الواحد (لا هو اتجاه انكسار الضوء الذي يتبع القوانين البصرية، ني هو اتجاه انكسار الضوء الذي لا يخضع للقوانين البصرية، ويعرف أيضاً باتجاه الضوء غير العادي، اتجاه OA يتزامن مع لا، المقطع العرضي دائري، يشير OA إلى اتجاه المحور البصري)
(3) بلورة أحادية المحور
يُطلق على الأحجار الكريمة غير المتجانسة ذات المحور البصري الواحد اسم البلورة أحادية المحور. الأحجار الكريمة من عائلة البلورات الوسيطة كلها أحجار كريمة بلورية أحادية المحور (الشكل 2-3-109). على سبيل المثال، جميع الأحجار الكريمة ذات النظام الثلاثي مثل التورمالين والكريستال والياقوت والياقوت، وجميع الأحجار الكريمة ذات النظام الرباعي مثل الزركون، وكذلك جميع الأحجار الكريمة ذات النظام السداسي مثل عائلة البريل والأباتيت.
يمكن التعرف مباشرة على الأحجار الكريمة ذات الشكل البلوري المثالي نسبياً على أنها بلورات أحادية المحور بناءً على شكلها.
لا يمكن تحديد الشكل البلوري غير الكامل والأحجار الكريمة المعالجة على أنها بلورات أحادية المحور استناداً إلى مظهرها فقط (الشكل 2-3-110). ولا يمكن تحديد ذلك إلا من خلال مراقبة الظواهر المقابلة تحت مقياس الانكسار (الشكل 2-3-111) أو المجهر المستقطب (الشكل 2-3-112).
الشكل 2-3-109 المجموعة البلورية الوسيطة التورمالين، الشكل البلوري مثالي نسبياً ويمكن الحكم عليه مباشرة من خلال شكل البلورة ذات المحور الواحد.
الشكل 2-3-110 لا يمكن الحكم على الأحجار الكريمة المعالجة من خلال مظهرها (الزمرد الأيسر، التورمالين الأيمن)
الشكل 2-3-111 مقياس الانكسار
الشكل 2-3-112 المستقطب
(4) بلورات ثنائية المحور
تُسمى الأحجار الكريمة غير المتجانسة ذات المحورين البصريين ثنائية المحور. الأحجار الكريمة من المجموعة البلورية السفلى كلها أحجار كريمة ثنائية المحور (الشكل 2-3-113). على سبيل المثال، التوباز، والزبرجد الزيتوني، وجميع الأحجار الكريمة المعينية الأخرى، والديوبسيد والأحجار الكريمة الأحادية الكلية، واللابيديت، وحجر الشمس، وحجر القمر، والأحجار الكريمة ثلاثية الكلينية.
يمكن التعرف مباشرة على الأحجار الكريمة ذات الشكل البلوري المثالي نسبياً على أنها بلورات ثنائية المحور بناءً على شكلها (الشكل 2-3-114).
لا يمكن تحديد الأحجار الكريمة ذات الأشكال البلورية غير الكاملة وتلك المعالجة على أنها بلورات ثنائية المحور بناءً على شكلها؛ ولا يمكن تحديدها إلا من خلال ملاحظة الظواهر المقابلة تحت مقياس الانكسار أو المجهر المستقطب.
الشكل 2-3-113 التوباز من المجموعة البلورية السفلية له شكل بلوري مثالي نسبيًا ويمكن الحكم عليه مباشرةً بأنه بلورة ثنائية المحور من خلال شكله.
الشكل 2-3-114 لا يمكن الحكم على الحجر النهائي من مظهره.
8.4 معدل التشتت، الانعكاس الداخلي الكلي
(1) معدل التشتت
تم قياس الفرق في معامل الانكسار للخط B (686.7 نانومتر) والخط G (430.8 نانومتر) في الطيف الشمسي. وبدلاً من ذلك، يمكن فهمه ببساطة أكثر على أنه الفرق بين مؤشري انكسار محددين لنفس الحجر الكريم، مع قياس كل معامل انكسار محدد تحت ضوء ذي طاقة محددة.
ونادراً ما يتم حفظ معدل تشتت الأحجار الكريمة؛ فهو يُستخدم بشكل أساسي للرجوع إليه والمقارنة.
وبصفة عامة، كلما ارتفع معدل تشتت الأحجار الكريمة، زادت احتمالية ظهور ظاهرة التشتت بين الأحجار الكريمة ذات الأوجه التي لها نفس درجة الانعكاس الداخلي الكلي (الشكل 2-3-115). ونادراً ما يتم حفظ معدل تشتت الأحجار الكريمة؛ فهو يُستخدم بشكل أساسي كمرجع ومقارنة.
(2) الانعكاس الداخلي الكلي
يحدث الانكسار عندما يمر الضوء عبر مواد ذات كثافات بصرية فعلية مختلفة. عندما ينتقل الضوء من وسط كثيف إلى وسط أقل كثافة، ينحرف الشعاع المنكسر عن الاتجاه العمودي، وتكون زاوية الانكسار أكبر من زاوية السقوط. وزاوية السقوط عندما تكون زاوية الانكسار 90° تسمى الزاوية الحرجة؛ وجميع الأشعة الضوئية الساقطة الأكبر من الزاوية الحرجة لا يمكن أن تدخل الوسط الأقل كثافة وتنعكس داخل الوسط الأقل كثافة متبعة قانون الانعكاس (الشكل 2-3-116).
عند استخدام هذا المبدأ في القطع والطحن ذي الأوجه يمكن أن تظهر ظاهرة تشتت ملحوظة حتى لو كان معدل تشتت الجوهرة منخفضاً جداً (الشكل 2-3-117).
الشكل 2-3-116 مخطط تخطيطي للانعكاس الداخلي الكلي
الشكل 2-3-117 رسم تخطيطي لمسار الضوء لماسة مستديرة لامعة قياسية ذات انعكاس داخلي كلي.
يُطبّق هذا المبدأ أيضاً في تحديد الألماس والماس المقلّد، ويُطلق عليه عادةً اختبار الخط. وفيما يلي خطوات هذه التجربة ونتائج التحليل: ضع الجوهرة بحيث يكون الوجه الأكبر متجهاً لأسفل والطرف المدبب متجهاً لأعلى على قطعة من الورق مرسوم عليها خطوط مستقيمة. إذا أمكن رؤية الخطوط من خلال الجوهرة فهذا يشير إلى أن الجوهرة ماسة مقلدة، وإلا فهي ماسة. ومن المهم بشكل خاص ملاحظة أن الحكم التجريبي يكون غير صحيح إذا انحرفت نسبة طول وسط الجوهرة المختبرة إلى عرضها عن 1 1 أو إذا كانت الجوهرة المختبرة تظهر بريقاً دون الماس أو بريقاً ماسياً (الأشكال 2-3-118 إلى 2-3-121).
الشكل 2-3-118 يمكن رؤية خط مستقيم أسفل الحجر الكريم من خلال الماس المقلد، وينقسم الخط المستقيم إلى قسمين.
الشكل 2-3-119 لا يمكن رؤية الخطوط المستقيمة من خلال الماس.
الشكل 2-3-120 تُظهر بعض أحجار الماس المقلدة ظواهر مشابهة للماس ولا يمكن أن تظهر الخطوط الكامنة في الجوهرة (الماستان المقلدتان في منتصف الصف الثاني).
الشكل 2-3-121 بالنسبة للماسات التي لا تساوي نسبة الطول إلى العرض 1:1، يمكن أيضاً رؤية خطوط مستقيمة من خلال الجوهرة (الماسة في الصف الثاني).
8.5 الضوء الطبيعي، الضوء المستقطب
(1) الضوء الطبيعي
يحتوي الضوء المنبعث من مصدر ضوء عام على متجهات ضوئية في جميع الاتجاهات، بسعات متساوية في جميع الاتجاهات الممكنة (متماثل محورياً). يُطلق على هذا النوع من الضوء الضوء الضوء الطبيعي. ويتم تمثيل الضوء الطبيعي بذبذبتين ضوئيتين متعامدتين ومستقلتين (بدون علاقة طور محددة) ومتساويتين في السعة، كل منهما تمتلك نصف الطاقة الاهتزازية (الشكل 2-3-122).
يعد الضوء الطبيعي أحد مصادر الضوء المهمة لمراقبة الأحجار الكريمة بالعين المجردة، وهناك العديد من الطرق للحصول عليه، مثل الضوء في الظل في يوم مشمس، والضوء من مصباح يدوي، والضوء من مصابيح ذات درجة حرارة لونية محددة.
(2) الضوء المستقطب
ويسمى الضوء الذي يهتز في اتجاه ثابت فقط الضوء المستقطب. ويلاحظ الضوء المستقطب على وجه التحديد؛ وإذا لم يلاحظ، يفترض أنه ضوء طبيعي (الشكل 2-3-123).
تتمثل الطريقة الرئيسية للحصول على ضوء مستقطب في السماح للضوء الطبيعي بالمرور عبر مستقطب خاص أو السماح للضوء الطبيعي بالمرور عبر الأحجار الكريمة غير البلورية لإنتاج ضوء مستقطب.
يمكن استخدام الضوء المستقطب لتفسير مظهر تنوع ألوان الأحجار الكريمة، كما أن ظاهرة الانكسار المزدوج في الأحجار الكريمة هي أيضاً مبدأ تصميم مرشحات الاستقطاب.
9. ملخص العلاقات بين مصطلحات علم البصريات البلورية
هناك العديد من المصطلحات المتخصصة المتضمنة في البلورات، وقد يستغرق فهم العلاقات بين المصطلحات البصرية وقتًا طويلاً بالنسبة للمبتدئين. لذلك، يلخص هذا الكتاب العلاقات بين بعض المصطلحات البصرية المتضمنة في البلورات (الجدول 1).
يوجد المصطلح البصري المذكور أخيرًا كظاهرة منفصلة وليس له علاقة بالمصطلحات البصرية الأخرى.
الجدول 1: جدول ملخص لعلاقات مصطلحات البصريات البلورية.
| الكريستال | هل يمكن الحكم عليه بالعين المجردة؟ | أدوات المراقبة الشائعة | |||
|---|---|---|---|---|---|
| التصنيف الكريستالي | عائلة الكريستال المتقدمة | عائلة الكريستال الوسيطة | عائلة الكريستال منخفضة المستوى | يمكن ملاحظة الأشكال النموذجية للبلورات بالعين المجردة، وعادةً ما تتطلب أدوات للمساعدة. | مقياس انكسار، مستقطب، مستقطب، ثنائي المجهر، مجهر |
| نظام بلوري متساوي القياس متساوي القياس | نظام بلوري ثلاثي الأضلاع، نظام بلوري رباعي الأضلاع، نظام بلوري سداسي الأضلاع | Orthorhombic crystal system, monoclinic crystal system, triclinic crystal system | |||
| خاصية بصرية | جسم متساوي الخواص | جسم غير متجانس | |||
| بلورة أحادية المحور موجبة أو سالبة الانكسار البلوري | بلورة أحادية المحور موجبة أو سالبة الانكسار البلوري | × | مستقطب مقياس الانكسار | ||
| انكسار الضوء | انكسار أحادي المحور | يُظهر انكسارًا أحادي المحور في اتجاه معين | الانكسار الثنائي الذي يُظهر انكسارًا واحدًا في اتجاهين معينين | يمكن ملاحظة الانكسار العالي بالعين المجردة، ولكنه يتطلب عموماً الاستعانة بأدوات. | مقياس الانكسار، مستقطب، مجهر. |
| تعدد الأذرع | عدم وجود تعدد اللونية | ازدواجية ثنائية قوية إلى ضعيفة | ثنائية الشعر من قوي إلى ضعيف أو ثنائية الشعر من قوي إلى ضعيف | يمكن لبعض الأحجار الكريمة ذلك، ولكن معظمها يتطلب استخدام أدوات | ثنائي المنظار |
| اللون | لا علاقة له بما إذا كانت بلورة أم لا وتصنيف البلورات؛ حيث يعتمد لون البلورة على عناصر الشوائب والعيوب الشبكية داخل البلورة. | √ | × | ||
| اللمعان | لا علاقة له بما إذا كانت بلورة وتصنيفها؛ فدرجة صقل أي نوع من الأحجار الكريمة ستؤثر على بريقها | √ | × | ||
| الشفافية | لا علاقة له بما إذا كانت بلورة أم لا وتصنيف البلورات؛ فغالبًا ما تعتمد شفافية البلورة على محتوى الشوائب داخل البلورة. | √ | × | ||
| التلألؤ | لا علاقة له بما إذا كانت بلورة وتصنيف البلورات؛ فهو يعتمد على عناصر الشوائب وعيوب الشبكة داخل البلورة | يمكن لبعض الأحجار الكريمة ذلك، ولكن معظمها يتطلب استخدام أدوات | مصباح الفلورسنت فوق البنفسجي | ||
| ظاهرة بصرية خاصة | تأثيرات تغيير اللون المحتملة، إلخ. | تأثير عين القطة المحتمل، وتأثير ضوء النجوم، وتأثير تغير اللون، وما إلى ذلك. | تتضمن التأثيرات المحتملة تأثير عين القطة، وتأثير ضوء النجوم، وتأثير تغير اللون، وتأثير الغبار الذهبي، وتأثير ضوء القمر. | √ | × |
| التشتت | هذه الظاهرة شائعة في الأحجار الكريمة الكريستالية ولكنها غير مرتبطة بتصنيف البلورة؛ حيث تعتمد رؤية التشتت على معدل تشتت البلورة ودرجة الانعكاس الداخلي الكلي للأوجه. | √ | × | ||
القسم الثاني لماذا يكون للأحجار الكريمة لون؟
1. الأسباب التقليدية للون الأحجار الكريمة
في التعرف على المعادن الحقلية، هناك دليل مهم للغاية يسمى لون الخط، والذي يتضمن فرك المادة الطبيعية التي تم الحصول عليها على صفيحة خزفية بيضاء غير مزججة لترك مسحوق معدني، باستخدام لون المسحوق المعدني لتحديد بعض المعادن المميزة (الجدول 2).
الجدول 2: العلاقة بين لون المعدن، ولون الخط، والشفافية، واللمعان
| اللون | لون البقعة | الشفافية | اللمعان |
|---|---|---|---|
| عديم اللون | عديم اللون أو أبيض | شفاف | بريق الزجاج |
| لون فاتح | عديم اللون أو أبيض | ||
| لون داكن | فاتح أو ملون | بريق شبه معدني | |
| لون معدني | لون داكن أو معدني | معتم | بريق معدني |
وفقًا للسجلات الأدبية، كان الناس في وقت مبكر من فترة جين الشرقية قادرين بالفعل على استخدام لون الخط للتمييز بين الذهب الفضي الخام والذهب الطبيعي.
للون الخط أهمية كبيرة في تحديد المعادن.
① يزيل اللون الخطي للمعادن الألوان الزائفة؛ ففي شكل مسحوق، تفقد المعادن جميع الواجهات التي تؤثر على الضوء، وتختفي الألوان الزائفة للمعادن.
② ضعف اللون الخطي للمعدن الذي يحتوي على لون لوني شامل.
③ يبرز اللون الخطي للمعدن اللون اللوني.
لا يمكن أن يعكس المسحوق الضوء ولا يكون شفافًا بالنسبة للمعادن غير الشفافة (خاصةً تلك التي تحتوي على بريق معدني)، لذلك يكون لون الخط رمادي-أسود. تمتص المعادن شبه الشفافة بعض الضوء، لذلك لا يختلف لون الخط كثيرًا عن المعادن السائبة. بسبب انتقال الضوء الجيد وعدم امتصاص الضوء المرئي تقريبًا، تظهر المعادن الشفافة باللون الأبيض.
ينتمي البيريت والبورنيت إلى المعادن ذات البريق المعدني، لذا فإن خطها أسود؛ ويسمى الهيماتيت البلوري عمومًا بالهيماتيت البراق، والذي يتميز ببريق شبه معدني إلى معدني ويمتص بعض الأطوال الموجية للضوء، وبالتالي يقدم لونًا معينًا، وهو اللون الأحمر؛ وفي الوقت نفسه، يعتبر الرودوكروسيت معدنًا شفافًا، لذا فإن خطه أبيض.
لتفسير الاختلافات اللونية بين لون القطع المعدنية الصلبة الكبيرة ولون خطوطها، يصنف علم المعادن ألوان المعادن إلى ثلاثة أنواع: اللون اللوني الهيو-لوني واللون اللوني الشامل واللون الزائف، وذلك استنادًا إلى فرضية العناصر اللونية (الجدول 3). تنطبق هذه الفرضية أيضًا على الأحجار الكريمة داخل المعادن.
الجدول 3: عناصر التلوين الشائعة في الأحجار الكريمة
| عناصر التلوين | العدد الذري | لون الأحجار الكريمة | أمثلة على الأحجار الكريمة |
|---|---|---|---|
| حديد الحديد الحديد | 26 | ألوان مثل الأحمر والأزرق والأخضر والأخضر والأصفر وغيرها. | الياقوت الأزرق، الزبرجد، الزبرجد، الزبرجد، الزبرجد، التورمالين، الإسبنيل الأزرق، اليشم، المندمين، الزبرجد الزيتوني، الديوبسيد ، الإيدوكرايز، الكيانيت، إلخ. |
| الكروم Cr | 24 | أخضر وأحمر | الياقوت والزمرد واليشم واليشم والكسندريت والأوفاروفيت والإسبنيل الأحمر والديمانتويد والبيروب والتورمالين وغيرها |
| المنجنيز المنغنيز | 25 | وردي، برتقالي | البريل الأحمر، الرودوكروسيت، الرودوكروسيت، الرودونيت، سبيسارتين-غارنيت والشارويت، وبعض التورمالين الأحمر، إلخ. |
| شركة دايموند | 27 | وردي، برتقالي، أزرق | الإسبنيل الأزرق الاصطناعي والإكسندريت الاصطناعي، إلخ. |
| لانثانوم بر، نيوديميوم نيتروديميوم | براسيوديميوم 59 النيوديميوم 60 | وغالبًا ما يتعايش البراسيوديميوم والنيوديميوم معًا لتكوين الأصفر والأخضر | الأباتيت، أكسيد الكوبالت الاصطناعي الأرجواني الفاتح، إلخ. |
| اليورانيوم U | 92 | يسبب لون الجوهرة الأصلي | زركون |
| المفتاح V | 23 | أخضر، أو أرجواني، أو أزرق | الإيسونيت، الزويسيت، الكوراندوم الاصطناعي (ألكسندريت المقلد)، إلخ. |
| النحاس النحاس | 29 | الأخضر والأزرق والأحمر، إلخ. | الملكيت، والملكيت السيليكوني، والفيروز، والأزوريت، وغيرها. |
| السيلينيوم سي | 34 | أحمر | زجاج أحمر معين، إلخ. |
| نيكل ني | 28 | أخضر | الكريسوبراس، الأوبال الأخضر، إلخ. |
| سكانديوم Ti | 22 | أزرق | الياقوت، البينيتويت، التوباز، إلخ. |
(1) اللون اللونية الأحادي اللون
وينتج اللون عن العناصر التي تُعد مكونات كيميائية أساسية لمعادن الأحجار الكريمة، ومعظمها أيونات فلزات انتقالية. ولون الأحجار الكريمة ذاتية اللون مستقر (الجدول 4).
الجدول 4: الأحجار الكريمة الشائعة ذاتية اللون وعناصر تلوينها
| اسم الحجر الكريم | التركيب الكيميائي | لون الأحجار الكريمة | عناصر التلوين |
|---|---|---|---|
| يوفاروفيت | كاليفورنيا3كر2 (SiO4) | أخضر | الكروم |
| أوليفين | (الحديد، المغنيسيوم)2SiO4 | أصفر-أخضر | حديد |
| الملكيت | CU2(ثاني أكسيد الكربون3) (أوه)2 | أخضر | النحاس |
| رودوكروسيت | منكو3 | وردي | من |
| تركواز | CUAl6((ص4)4(أوه)8 -4H2O | أزرق | النحاس |
| سبيسارتين-غارنيه | من3آل2(SiO4) | برتقالي | من |
| الرودونيت | (Mn,Fe,Mg,Ca)SiO (المنغنيز والحديد والمغنيسيوم والكالسيوم)3 و SiO3 | أرجواني | من |
| المندين | في3آل2(SiO4) | أحمر | حديد |
(2) لون كل الألوان
ينتج اللون عن عناصر الكروموفور الموجودة في معادن الأحجار الكريمة. لون الأحجار الكريمة الأخرى مستقر.
① عندما تكون الأحجار الكريمة نقية اللون عديمة اللون، يمكن أن تنتج ألوانًا عند احتوائها على عناصر تلوين أثرية، حيث تنتج عناصر التلوين الأثرية المختلفة ألوانًا مختلفة. على سبيل المثال، الإسبنيل والتورمالين (الجدول 5).
② يمكن أن تنتج التكافؤات المختلفة لنفس العنصر ألوانًا مختلفة، مثل تلك التي تحتوي على Fe³⁺ غالبًا ما تظهر باللون البني، بينما تلك التي تحتوي على Fe²⁺ غالبًا ما تظهر باللون الأزرق الفاتح، مثل الزبرجد.
③ يمكن للعنصر نفسه في نفس حالة التأكسد أن يتسبب أيضًا في اختلاف الألوان في الأحجار الكريمة المختلفة، مثل الكروم³⁺، الذي ينتج عنه اللون الأحمر في الياقوت الأحمر والأخضر في الزمرد.
الجدول 5: ألوان بعض الأحجار الكريمة الأخرى وعناصر تلوينها
| اسم الحجر الكريم | التركيب الكيميائي | لون الأحجار الكريمة | عناصر التلوين |
|---|---|---|---|
| الإسبنيل | MgAI2O4 | عديم اللون | - |
| أزرق | الحديد أو الزنك | ||
| براون | الحديد، الكروم | ||
| أخضر | في | ||
| أحمر | كر | ||
| التورمالين | (Na، Ca)R3آل3سي16O18 (O، OH، F)، حيث يشير R بشكل أساسي إلى عناصر مثل المغنيسيوم والحديد والكروم والليثيوم والصلب والمنغنيز | عديم اللون | - |
| أحمر | من | ||
| أزرق | في | ||
| أخضر | Cr، V، Fe | ||
| بني، أصفر | المغنيسيوم |
(3) اللون الزائف
ليس للألوان الزائفة تأثير مباشر على التركيب الكيميائي للأحجار الكريمة. وغالباً ما تحتوي الأحجار الكريمة ذات اللون الزائف على شوائب صغيرة متوازية مرتبة بشكل متوازٍ، مثل الرقائق البلورية المذابة والشقوق. تنكسر هذه الشوائب وتعكس الضوء وتتداخل وتشتت الضوء، وبالتالي تنتج اللون الزائف. كما يمكن لبعض قطع الأحجار الكريمة الخاصة أن تتسبب أيضاً في ظهور اللون الزائف في الأحجار الكريمة (الجدول 6).
الألوان الزائفة ليست متأصلة في الأحجار الكريمة ولكنها يمكن أن تضيف سحراً.
الجدول 6: تصنيف أسباب الوفاة زائف اللونs
| تصنيف الأسباب | التعريف | مثال على ذلك |
|---|---|---|
| التشتت | الظاهرة التي يتحلل فيها الضوء الأبيض المركب إلى أطياف موجية مختلفة عند مروره عبر مواد ذات خصائص المنشور. | الماس، والزركون، والزركونيا المكعبة الاصطناعية، وكربيد السيليكون الاصطناعي، والسباليريت، وتيتانات السترونتيوم الاصطناعية، والروتيل الاصطناعي، إلخ. |
| التشتت | الظاهرة التي تنحرف فيها الأشعة الضوئية عن اتجاهها الأصلي وتتشتت أثناء الانتشار في وسط ما بسبب وجود كتل غير متساوية في المادة. | (1) تشمل التغيرات اللونية للأحجار الكريمة التي يمكن تفسيرها عن طريق التشتت حجر القمر الأزرق والكوارتز الأزرق والأوبال والفلوريت الأرجواني والكوارتز بالحليب الأبيض. (2) تشمل الظواهر البصرية الخاصة التي يمكن تفسيرها عن طريق التشتت تأثير عين القطة، وتأثير النجمة، وتأثير الذهب الرملي. (3) أحد أنواع البريق الذي يمكن تفسيره عن طريق التشتت هو البريق اللؤلؤي. |
| التداخل | ظاهرة تراكب مصدرين ضوئيين أحاديي اللون يبعثان عمودين من الموجات الضوئية في نفس الاتجاه، لهما نفس | (1) يمكن استخدامه لتفسير التقزح اللوني الناجم عن وجود شقوق أو انشقاق، مثل الكوارتز المتقزح اللون (الشكل 2-3-124). (2) يمكن استخدامه لتفسير التأثير المتغير اللون في ظاهرة بصرية خاصة، مثل الأوبال. (3) يمكن استخدامه لتفسير السطح المعتم للبورنيت واللون البرونزي الناتج عن أكسدة كربيد السيليكون الصناعي. لا يوجد حجر كريم له لون برونزي (الشكل 2-3-125). |
| الحيود | ظاهرة انحراف الموجات الضوئية عن مسارها الهندسي عند مواجهة عوائق أثناء الانتشار. |
الشكل 2-3-124 كوارتز ملون
الشكل 2-3-125 لون الصدأ
2. الأسباب الحديثة للون الأحجار الكريمة
لكل فرضية حدودها. في دراسة معادن الأحجار الكريمة الحديثة، وجد علماء المعادن التقليدية المسببة للألوان وعلماء الأحجار الكريمة أنه لا يمكن تفسير ظهور أو تغير اللون في بعض معادن الأحجار الكريمة، مثل أسباب لون الماس والتغيرات في لون الأحجار الكريمة قبل وبعد المعالجة بالإشعاع.
لقد عوّض التطور الفيزيائي والكيميائي الحديث عن أوجه القصور في فرضيات نشأة الألوان التقليدية. وهي تستند إلى نظرية المجال البلوري، ونظرية المدار الجزيئي، ونظرية النطاق، ونظرية البصريات الفيزيائية، بالإضافة إلى الأساليب الطيفية لتفسير ألوان الأحجار الكريمة.
تشير النظريات الحديثة لتركيب المادة إلى أن المادة تتكون من ذرات تتكون من نواة وإلكترونات، حيث تتحرك الإلكترونات خارج النواة. وتصف ميكانيكا الكم حركة الإلكترونات والجسيمات المجهرية الأخرى. في عام 1913، اقترح بور فرضية أن الذرات توجد في حالات مستقرة ذات طاقة محددة، تُعرف بالحالات الثابتة. يمكن أن يكون لكل نوع من الذرات العديد من الحالات الثابتة بقيم طاقة مختلفة، ويتم ترتيب هذه الحالات الثابتة حسب الطاقة لتكوين مستويات طاقة، وتسمى الحالة الثابتة الأقل طاقة بالحالة الأرضية، والحالات الأخرى تسمى الحالات المثارة. وبوجه عام، تكون الذرات أو الأيونات في حالة مستقرة، أي في الحالة الأرضية، وعندها لا توجد طاقة مشعة. وإذا تعرضت الذرة أو الأيون لطاقة حرارية خارجية أو طاقة كهربية أو غير ذلك من أشكال الطاقة، تمتص الإلكترونات الخارجية الطاقة وتنتقل إلى الحالة المثارة. ومع ذلك، فإن الإلكترونات في الحالة المثارة غير مستقرة، وبعد حوالي 10⁸ ثوانٍ، تعود الإلكترونات إلى الحالة الأرضية، وتشع في الوقت نفسه جزءًا من الطاقة في شكل ضوء.
يمكن فهم وجهة النظر المذكورة أعلاه في علم الأحجار الكريمة على أن ظهور اللون في الأحجار الكريمة يرجع إلى تأثير الطاقة الخارجية، مثل الضوء، على الإلكترونات في التركيب الذري للأحجار الكريمة. ويؤدي ذلك إلى انتقال الإلكترونات من الحالة الأرضية إلى الحالة المثارة، مما يؤدي إلى امتصاص أطوال موجية محددة من الضوء بشكل انتقائي. وتؤدي أنواع انتقالات الإلكترونات والاختلافات في الطاقة الممتصة خلال هذه العملية إلى الألوان المختلفة التي تقدمها الأحجار الكريمة في نهاية المطاف. ويقدّم الجدول 7 ملخّصاً شاملاً للعلماء الروس والأمريكيين يصنّف ألوان الأحجار الكريمة إلى 12 نوعاً تنتمي إلى 4 نظريات رئيسية.
الجدول 7: أنواع الألوان الحديثة للأحجار الكريمة
| أسباب الألوان التقليدية المقابلة | نماذج نظرية سبب اللون الحديثة | يتسبب اللون الحديث في أنواع الألوان الحديثة | الأحجار الكريمة النموذجية |
|---|---|---|---|
| لون أحادي اللون، لون أحادي اللون، لون جميع الألوان | نظرية الحقل البلوري | معدن انتقالي | الملكيت، العقيق، الفيروز، إلخ. |
| شوائب الفلزات الانتقالية | الزمرد والسترين والياقوت والياقوت وغيرها. | ||
| مركز الألوان | الجمشت، والكوارتز الدخاني، والفلوريت وغيرها. | ||
| نظرية المدار الجزيئي | نقل الشحنات | الياقوت، اللازورد، إلخ. | |
| الصباغة العضوية | كهرماني، مرجاني، إلخ. | ||
| نظرية النطاق | قائد الفرقة الموسيقية | النحاس (Cu)، الفضة (Ag)، إلخ. | |
| أشباه الموصلات | جالينا، بروستيت، إلخ. | ||
| أشباه الموصلات غير النقية | ألماس أزرق، ألماس أصفر، إلخ. | ||
| لون زائف | نظرية البصريات الفيزيائية | التشتت | "النار" من الألماس ذي الأوجه المختلفة، إلخ. |
| التشتت | حجر القمر، إلخ. | ||
| التداخل | تلوين الكالكوبيرايت وغيره إلخ. | ||
| الحيود | أوبال، لون سطح الكالكوبرايت، إلخ. |
القسم الثالث شرح الخواص الميكانيكية المتعلقة بالبلورات
تنقسم الخواص الميكانيكية للأحجار الكريمة إلى أربع فئات رئيسية وسبع ظواهر: ينتمي الانشقاق والكسر والكسر والكسر إلى فئة واحدة، بينما الفئات الثلاث الأخرى هي الصلابة والكثافة والمتانة. سنناقش هنا ظواهر الانشقاق والكسر والتكسر والصلابة والكثافة النسبية المتعلقة بالبلورات.
الانشقاق والتكسر والانكسار هي خواص البلورات التي تحدث تحت قوة خارجية، وتختلف خصائصها وأسباب انكسارها. وهي إحدى الخصائص الفيزيائية المهمة لتحديد الأحجار الكريمة ومعالجتها.
1. انشقاق البلورات
1.1 تعريف الانشقاق
وتسمى الظاهرة التي تنقسم فيها البلورة على طول اتجاهات بلورية معينة إلى مستويات ملساء تحت قوة خارجية بالانشقاق، ويشار إلى هذه المستويات الملساء باسم مستويات الانشقاق (الشكل 2-4-1).
يمكن استخدام الانشقاق للتمييز بين البلورات المختلفة. وتختلف درجة تكامل مستوى الانشقاق واتجاه الانشقاق وزاوية الانشقاق في البلورات المختلفة. ويُعد الانشقاق أحد السمات المهمة التي تعكس التركيب البلوري (الشكل 2-4-2) وله أهمية عامة أكثر من التشكل البلوري. وبغض النظر عن مدى قرب البلورة من المستوى المثالي، طالما أن البنية البلورية لا تتغير، تظل خصائص الانشقاق دون تغيير، وهو أساس مميز مهم لتحديد البلورات.
1.2 النقاط الرئيسية لمراقبة الانشقاق
بملاحظة سطح الكسر في بلورة أو حجر كريم من اتجاه معين بالضوء المنعكس، إذا كان سطح الكسر مسطحاً ويظهر وميضاً يشبه المرآة أثناء الاهتزاز، فإن سطح الكسر هذا يسمى انشقاق.
يمكن أن تظهر أسطح الانشقاق ليس فقط في البلورات ولكن أيضاً في الأحجار الكريمة المعالجة، مثل الخصر الذي يشبه الريش في الألماس النهائي والانشقاق الذي يشبه المئويات في حجر القمر.
عند ملاحظتها بالضوء المنعكس، تُظهر أسطح الانشقاق أحيانًا بريقًا لؤلؤيًا (الشكل 2-4-3)، ويمكن أيضًا رؤية ألوان متداخلة بين طبقات الانشقاق (الشكلان 2-4-4، 2-4-5).
الشكل 2-4-3 ميكا مع انشقاق مثالي يظهر بريقًا لؤلؤيًا
الشكل 2-4-2-4 ألوان التداخل بين طبقات الجبس المشقوقة بالكامل
الشكل 2-4-5 ألوان التداخل بين طبقات الجبس ذات الانشقاق الكامل
1.3 وصف طرق الانشقاق 1.3
ينقسم وصف الانشقاق إلى ثلاثة جوانب: اكتمال مستوى الانشقاق، واتجاه الانشقاق، وزاوية الانشقاق.
(1) اكتمال أسطح الانشقاق
استنادًا إلى وجود أو عدم وجود انشقاق ودرجة النعومة (المعروف أيضًا باسم درجة التطور)، يمكن تقسيم الانشقاق إلى أربع فئات: انشقاق كامل، وانشقاق كامل، وانشقاق معتدل، وانشقاق غير كامل (الجدول 1).
الجدول 1: مستويات الانشقاق وخصائص الملاحظة
| مستوى الانشقاق | مستوى الصعوبة | خصائص مراقبة سطح الانقسام | مثال على ذلك |
|---|---|---|---|
| انشقاق مثالي | تنقسم بسهولة إلى صفائح رقيقة | صفائح رقيقة ناعمة ومسطحة | ميكا، جرافيت، إلخ. |
| انشقاق كامل | تنقسم بسهولة إلى مستويات أو قطع صغيرة، مع وجود أسطح كسر صعبة. | الأسطح الملساء والمسطحة واللامعة التي يمكن أن تظهر بمظهر متدرج. | الماس، التوباز، الفلوريت، الكالسيت، إلخ. |
| انقسام معتدل | يمكن أن تنقسم إلى مستويات، مع ظهور الكسور بسهولة أكبر | سطح مستوٍ نسبياً، غير متصل جداً وخشن نوعاً ما. | الكريزوبيريل، حجر القمر، إلخ. |
| انشقاق غير مكتمل | ليس من السهل تقسيمها إلى مستويات، مع وجود العديد من الكسور | متقطع، غير متساوٍ، ذو ملمس دهني | الأباتيت، والزركون، والزركون، والزبرجد الزيتوني وغيرها. |
البلورات ذات الانشقاق التام غير مناسبة للمجوهرات بسبب متانتها وضعف قابليتها للتشغيل. على سبيل المثال، الميكا (الشكل 2-4-6) والجرافيت.
يمكن استخدام بلورات بدرجات انشقاق أخرى غير درجة الانشقاق المثالية جداً كأحجار كريمة، مثل الماس المنشق تماماً والفلوريت (الشكل 2-4-7). التوباز (الشكل 2-4-8)، إلخ.
وغالباً ما تستخدم كلمة التطور عند وصف أو مناقشة الانشقاق، ويمكن أن يفهم منها معنى الاستعداد، مثل تطور الانشقاق، أي أن الانشقاق يميل إلى الحدوث.
(2) اتجاه الانشقاق
قد يكون للمعادن المختلفة اتجاه انشقاق واحد أو اتجاهات متعددة.
وعادةً ما يكون هناك اتجاه واحد (الجرافيت، الميكا، إلخ)، واتجاهان (الهورنبليند، إلخ)، وثلاثة اتجاهات (الكالسيت، إلخ)، وبالإضافة إلى ذلك هناك أربعة اتجاهات (مثل الفلوريت) وستة اتجاهات (مثل السفاليريت) الانشقاق (الشكل 2-4-9).
نظرًا لأن الانشقاق ظاهرة اتجاهية، فمن المهم التأكد من أن مستوى الحجر الكريم الذي تتم معالجته ليس موازيًا لمستوى الانشقاق. يجب أن يكون مائلاً بزاوية 5 درجات على الأقل؛ وإلا فستكون هناك ظاهرة لا يمكن فيها صقل الأوجه بسلاسة وسطوع مهما كان الأمر.
(3) الانشقاق زاوية التقاطع
بالنسبة للبلورات أو الأحجار الكريمة ذات اتجاهين أو أكثر من اتجاهات الانشقاق، تكون اتجاهات الانشقاق المتعددة عند زوايا معينة، وتسمى هذه العلاقة الزاوية بزاوية التقاطع (الشكلان 2-4-10، 2-4-11).
الشكل 2-4-10 الانشقاق ثلاثي الاتجاهات للجبس (تشير الأسهم الحمراء إلى الاتجاهات الثلاثة المختلفة للانشقاق المثالي الشبيه بالخطوات)
الشكل 2-4-11 زاوية تقاطع انقسام الجبس 120 درجة
2. انشقاق البلورات
2.1 تعريف الانشقاق
الظاهرة التي تنكسر فيها البلورة على طول اتجاهات بلورية معينة تحت قوة خارجية، تشبه الانشقاق، ولكن بسطح أكثر نعومة من الانشقاق.
الكسر والانشقاق لهما أسباب مختلفة؛ فغالباً ما تحدث الكسور عند حدود التوأمين، خاصة في بعض الأحجار الكريمة التوأمية المتراكمة، وفي علم الأحجار الكريمة لا تظهر إلا في الياقوت (الشكل 2-4-12)
2.2 النقاط الرئيسية لمراقبة الكسور
① يمكن ملاحظة البلورات قبل المعالجة بحثاً عن الكسور باستخدام الضوء المنعكس، مما يكشف عن اتجاه واحد إلى ثلاثة اتجاهات من أسطح الكسور المتدرجة على الحجر الكريم، على غرار الانشقاق (الأشكال 2-4-13، 2-4-14).
② يمكن ملاحظة الكسور في الأحجار الكريمة المعالجة باستخدام الضوء المنقول، مما يكشف عن اتجاه واحد إلى ثلاثة اتجاهات من أسطح الكسور المتوازية والأكثر سلاسة داخل الحجر الكريم (الشكل 2-4-15).
الشكل 2-4-13 انقسام الياقوت الأزرق (خطوط متوازية على مستوى عاكس)
الشكل 2-4-14 انقسام الياقوت الأحمر تحت الضوء المنعكس (إلى اليسار يظهر خطوطًا متوازية على المستوى العاكس، وإلى اليمين يظهر سطح الكسر المتدرج)
3. انكسار البلورات
3.1 تعريف الكسر
وتسمى الظاهرة التي لا تنكسر فيها المعادن في اتجاه معين بعد تعرضها للإجهاد، مما يؤدي إلى حدوث كسور ذات أشكال مختلفة غير متساوية وغير منتظمة، بالكسور (الشكل 2-4-16). لا علاقة لحدوث الكسور بطبيعية الأحجار الكريمة؛ إذ يمكن رؤية هذه الظاهرة في الأحجار الكريمة الطبيعية والاصطناعية والاصطناعية. كما لا يرتبط حدوث الكسور أيضاً بتصنيف الأحجار الكريمة؛ ويمكن ملاحظة هذه الظاهرة في البلورات والركام والأحجار الكريمة العضوية والمواد الصلبة غير المتبلورة.
3.2 3.2 النقاط الرئيسية لمراقبة الكسور
مراقبة سطح الكسر في البلورة أو الحجر الكريم في اتجاه معين باستخدام أنبوب ضوئي عاكس. إذا كان سطح الكسر غير متساوٍ ويُظهر وميضاً عاكساً أثناء الحركة، فإن سطح الكسر هذا يُسمى كسر.
يمكن أن تحدث الكسور في الأحجار البلورية الخام والأحجار الكريمة ذات الأشكال السليمة بعد المعالجة، خاصة بعد سقوطها أو تعرضها لقوى خارجية (الشكل 2-4-17). غالبًا ما تظهر الكسور الشبيهة بالصدف بريقًا دهنيًا.
3.3 طرق وصف الكسور
وتختلف الكسور عن الأسطح الانشقاقية الملساء والمسطحة؛ فهي غير متساوية ومنحنية بشكل عام. وغالباً ما نستخدم تشبيهات لوصف شكل الكسور باستخدام مصطلحات شائعة في الحياة اليومية، مثل "شبيهة بالصدفة" و"غير منتظمة".
والشكل الشائع للكسور في البلورات هو الكسور على شكل صدفة، والتي يمكن ملاحظتها بسهولة في العديد من الأحجار الكريمة حيث يكون الانشقاق ضعيف التطور. على سبيل المثال، في الكوارتز، والتورمالين، وعقيق الألومنيوم الإيتريوم الاصطناعي (الأشكال 2-4-18، 2-4-19).
4. صلابة البلورات
4.1 تعريف الصلابة
تشير الصلابة، وهو مصطلح في الفيزياء، إلى قدرة المادة على مقاومة اختراق جسم صلب لسطحها. ويشير إلى الليونة أو الصلابة النسبية للمواد المختلفة بناءً على مقاومتها المحلية للاختراق الخارجي. وبسبب إنشاء طرق اختبار مختلفة، توجد معايير صلابة مختلفة. وتختلف المعاني الميكانيكية لمعايير الصلابة هذه وعادةً ما تتم مقارنتها باستخدام النتائج التجريبية؛ ومع ذلك، يمكن تحويل صلابة فيكرز وصلابة موس من خلال الصيغ.
هناك العديد من الطرق لاختبار الصلابة، بما في ذلك طرق المسافة البادئة والاختراق والطحن والارتداد، ومن بين هذه الطرق الطريقتان الأوليان المستخدمتان على نطاق واسع.
وتستخدم طريقة المسافة البادئة أداة إحداث مسافة بادئة مخروطية الشكل مصنوعة من سبيكة أو ألماس، مع وضع حمولة (وزن) معينة على سطح المعدن المصقول. تُستخدم العلاقة بين الحمل ومساحة المسافة البادئة (أو العمق) لتحديد صلابة المعدن. تُسمى الصلابة التي تُقاس باستخدام أداة إندنتر معينية الشكل صلادة نوب. وتسمى الصلادة التي تقاس باستخدام أداة إيندينتر مربعة الشكل صلادة فيكرز (HV)، وتُعرف أيضاً بالصلابة المطلقة (الشكلان 2-4-20، 2-4-21). في دراسات علم المعادن والأحجار الكريمة، عادة ما يتم اختبار صلادة فيكرز.
الشكل 2-4-20 أداة اختبار الصلادة الدقيقة
الشكل 2-4-21 حساب الصلابة المطلقة من خلال قطر المسافات البادئة السطحية
تقيّم طريقة الخدش مقاومة المعدن تحت قوى خارجية مثل الخدش أو الضغط أو الطحن. وقد استخدمت هذه الطريقة باستمرار في علم المعادن مع مقياس موس للصلادة (فريدريك موس، 1822) (الشكل 2-4-22). ومقياس موس للصلادة هو جدول ترتيب لعشرة معادن شائعة عالية النقاء في الطبيعة، مرتبة حسب مقاومتها للخدش. وتُسمى النتائج المسجلة لهذا الترتيب صلادة موس (HM)، وتُعرف أيضًا بالصلابة النسبية.
تشير الصلابة في جدول معلمات تعريف الأحجار الكريمة إلى صلابة موس.
يمكن تحويل صلابة فيكرز وصلابة موس من خلال معادلة، وتظهر نتائج التحويل أن العلاقة بين صلابة موس هي علاقة نمو غير خطية (الشكل 2-4-23).
4.2 ملاحظات حول صلابة موس
① يتم اختبار صلابة الغالبية العظمى من المعادن في علم البلورات عن طريق توصيف المعادن القياسية على مقياس موس للصلابة مقابل المعادن التي يتم اختبارها. في تحديد الأحجار الكريمة، يُمنع منعاً باتاً أن تخدش الأحجار الكريمة بعضها البعض (يمكن أن يؤثر وجود الخدوش على قيمة الجوهرة).
② بالنسبة لبعض الأحجار الكريمة ومقلداتها التي تم تقطيعها إلى أشكال ذات أوجه يمكننا التمييز بين الأحجار الكريمة ومقلداتها من خلال ملاحظة حدة حواف الأوجه بسبب اختلاف صلابتها، مثل التمييز بين الماس ومقلدات الماس (الشكل 2-4-24 إلى الشكل 2-4-25)، والتمييز بين الياقوت والياقوت الصناعي (الشكل 2-4-26).
4.3 طريقة وصف طريقة موس للصلابة
إذا كان هناك معدن يمكن أن يخدش الأباتيت (أي أن صلابته أكبر من الأباتيت) ولكن يمكن أن يخدشه الأُتْروثُوكْلاز (أي أن صلابته أقل من الأُتْروثْوكْلاز)، فإن صلابة هذا المعدن تتراوح بين 5 و6، ويمكن كتابتها على الصورة 5-6. من الناحية العملية، يمكن استخدام طرق أبسط بدلاً من جهاز اختبار الصلابة؛ على سبيل المثال، صلابة ظفر الإصبع 2.5، وصلابة السكين 5.5، وبالتالي يمكن تقسيم صلابة المعدن تقريبًا إلى أقل من ظفر الإصبع ( 5.5). يمكن أيضاً استخدام إبرة فولاذية شائعة (HM=5.5 ~ 6). ويرد في الجدول 2 جدول بالأحجار الكريمة الشائعة والأشياء اليومية ذات صلابة موس.
الجدول 2: جدول صلابة موس للأحجار الكريمة والأدوات المنزلية الشائعة
| الصلابة | كائن تمثيلي | الاستخدامات الشائعة |
|---|---|---|
| 1 | التلك، الجرافيت | التلك هو المعدن القياسي لمقياس موس للصلابة، ومن المعروف أنه أنعم المعادن. وتشمل استخداماته الشائعة بودرة التلك، ولكن نظراً لصلابته المنخفضة جداً بمقياس موس، لا يمكن استخدامه كأحجار كريمة. |
| 2 | الجبس | معدن قياسي لمقياس موس للصلابة؛ ونظراً لصلابته المنخفضة جداً في موس، لا يمكن استخدامه كأحجار كريمة. يظهر في الأسواق كحجر ختم ومواد قابلة للتحصيل |
| 2 ~ 3 | مكعبات الثلج | أحد العناصر الشائعة في الحياة اليومية |
| 2.5 | أظافر، كهرماني، عاجي | الكهرمان والعاج من الأحجار الكريمة العضوية الشائعة |
| 2.5 ~ 3 | الذهب، والفضة، والألومنيوم | يشيع استخدام الذهب والفضة في المجوهرات، بينما يستخدم الألومنيوم في التطبيقات الصناعية |
| 3 | الكالسيت، والنحاس، واللؤلؤ، والإبر النحاسية. | الكالسيت هو المعدن القياسي لمقياس موس للصلابة ويمكن استخدامه كمادة للنحت؛ كما أنه عنصر مهم في ثنائي النحاس المستخدم في تحديد الأحجار الكريمة. استُخدم النحاس لأول مرة في الزخرفة ويستخدم عادة في إنتاج السبائك وكوسيط نقل في صناعة الإلكترونيات. اللؤلؤ من الأحجار الكريمة العضوية الشائعة. |
| 3.5 | الأصداف. | الأحجار الكريمة العضوية الشائعة؛ حيث يمكن ترصيع الأصداف الصغيرة مباشرة للزينة، بينما يمكن تقطيع الأصداف الكبيرة وصقلها إلى خرز ومواد زخرفية أخرى، مثل التريدكنا جيغاس. |
| 4 | الفلورسبار | وهو معدن قياسي لمقياس موس للصلابة، ويُعرف أيضاً باسم الفلوريت، ويمكن استخدامه كمادة للنحت وهو أحد الأحجار الكريمة الشائعة. ونظرًا لصلابته المنخفضة نسبيًا، فإنه غالبًا ما يظهر في بعض المجوهرات المصنوعة يدويًا بشكل أكثر تفردًا. |
| 4 ~ 4.5 | بلاتينيوم | المعادن النادرة، والأكثر صلابة بين المعادن الثمينة. وغالباً ما يستخدم البلاتين في الصناعات العسكرية أو معالجة المجوهرات |
| 4 ~ 5 | حديد | يشيع استخدامها في صناعة الصلب والتطبيقات الصناعية الأخرى. |
| 5 | الأباتيت | معادن بمقياس موس للصلابة القياسية، أحد الأحجار الكريمة الشائعة |
| 5 ~ 6 | فولاذ مقاوم للصدأ، سكين صغير، إبرة فولاذية، شريحة زجاجية | إحدى الأدوات التي تُستخدم عادةً في الجيولوجيا لتوصيف المعادن والصخور، وللتقييم المبدئي لصلابة موس للمعادن والصخور |
| 6 | أورثوكلاز، تنزانيت، تيتانيوم نقي | الفلسبار هو المعدن القياسي لمقياس موس للصلابة، والتنزانيت هو أحد الأحجار الكريمة الشائعة. |
| 6 ~ 7 | الأسنان (الطبقة الخارجية من التاج)، القطع الخزفية. | المكون الرئيسي هو هيدروكسيباتيت. |
| 6 ~ 6.5 | نيفريت | أحد الأنواع الشائعة من اليشم. |
| 6.5 | البيريت | يتميز الكريستال بقيمة زخرفية قوية ونادراً ما يتم تقطيعه وصقله إلى أحجار كريمة. |
| 6.5 ~ 7 | الجاديت | أحد الأنواع الشائعة من اليشم. |
| 7 | كوارتز، جمشت | معدن بمقياس موس للصلابة القياسية، أحد الأحجار الكريمة الشائعة |
| 7.5 | التورمالين، الزركون | أحد الأحجار الكريمة الشائعة |
| 7 ~ 8 | العقيق | أحد الأحجار الكريمة الشائعة |
| 8 | توباز | معادن بمقياس موس للصلابة القياسية، أحد الأحجار الكريمة الشائعة |
| 8.5 | هيليودور | واحدة من الأحجار الكريمة الشائعة |
| 9 | اكسيد الالمونيوم | معادن بمقياس موس للصلابة القياسية، أحد الأحجار الكريمة الشائعة |
| 9.25 | كربيد السيليكون الاصطناعي | أحد محاكيات الماس الشائعة |
| 10 | الماس | معادن بمقياس موس للصلابة القياسية، أحد الأحجار الكريمة الشائعة |
| أكبر من 10 | بوليمر الماس النانوي النانوي | قام علماء ألمان بتطوير مادة أكثر صلابة من الماس في عام 2005، والتي لها آفاق تطبيق صناعي واسعة |
5. الكثافة النسبية للبلورات
5.1 تعريف الكثافة النسبية
الكثافة هي إحدى الخصائص المهمة للأحجار الكريمة، حيث تعكس تركيبها الكيميائي وبنيتها البلورية. تشير كثافة الأحجار الكريمة إلى كتلة الحجر الكريم لكل وحدة حجم، وعادةً ما تُقاس بوحدة الغرام/سم مكعب.
الكثافة النسبية والكثافة النسبية للأحجار الكريمة متماثلتان عددياً، ولكن الأولى أسهل في القياس. وتشير الكثافة النسبية للأحجار الكريمة إلى نسبة وزنها في الهواء إلى وزن حجم مساوٍ من الماء عند 4 ℃، حيث تبلغ كتلة 1 سم مكعب من الماء عند 4 ℃ 1 جم تقريباً.
تعتمد الكثافة النسبية للأحجار الكريمة على تركيبها الكيميائي. ويمكن أن تتفاوت الكثافة النسبية لنفس النوع من الأحجار الكريمة بسبب التغيرات في التركيب الكيميائي والاستبدال المتساوي الأشكال والشوائب الميكانيكية ووجود شوائب وامتصاص الهواء في التجاويف والشقوق. على سبيل المثال، يبلغ متوسط الكثافة النسبية للماس 3.52 غم/سم مكعب، لكن الكثافة النسبية للماس الأسترالي تبلغ 3.54؛ وتبلغ الكثافة النسبية لبعض أحجار الماس الأصفر من أفريقيا 3.52، وتبلغ الكثافة النسبية لبعض أحجار الماس البني من البرازيل 3.60.
5.2 طرق اختبار الكثافة النسبية
تعد طريقة الوزن الهيدروستاتيكي وطريقة السائل الثقيل من الطرق الشائعة الاستخدام لتحديد الكثافة النسبية للأحجار الكريمة. ويمكن للطريقة الأولى أن تقيس الكثافة النسبية للأحجار الكريمة بدقة أكبر، بينما يمكن للطريقة الثانية أن تميّز بسرعة بين حجرين متشابهين بكثافات نسبية مختلفة.
تتراوح الكثافة النسبية للأحجار الكريمة بشكل عام من 1 إلى 7. وتُعتبر الأحجار التي تقل كثافتها النسبية عن 2.5 (مثل الكهرمان) منخفضة الكثافة النسبية، أما الأحجار التي تتراوح كثافتها النسبية بين 2.5 و4 (مثل الكوارتز) فهي متوسطة الكثافة النسبية، أما الأحجار التي تزيد عن 4 فتعتبر عالية الكثافة النسبية. تتراوح الكثافة النسبية لمعظم الأحجار الكريمة بين 2.5 و4.
(1) طريقة الوزن الهيدروستاتيكي
وفقاً لمبدأ أرشميدس، عندما يُغمَر جسم ما في سائل، فإن قوة الطفو التي يبذلها السائل على الجسم تساوي وزن السائل الذي أزيح من الجسم. وبقياس وزن الجوهرة في الهواء استنادًا إلى وزن السائل الذي أزيح بواسطة الجسم، يمكننا حساب الكثافة النسبية للجوهرة (اختصارًا SG، والمعروفة أيضًا باسم الثقل النوعي). (الشكل 2-4-27 إلى الشكل 2-4-29).
الشكل 2-4-27 الشكل 2-4-27 مرفق وزن المياه النظيفة
الشكل 2-4-28 حالة ملحقات وزن تنقية المياه على الميزان بعد التركيب (يتم وضع قوس التعليق الصافي على قرص وزن الميزان، وقوس الدورق على طرفي قرص وزن الميزان، وترجع تركيبات الملحقات الأخرى إلى الشكل التالي)
طريقة الحساب هي وزن الجوهرة في الهواء مقسومًا على الفرق بين وزن الجوهرة في الهواء والماء. وعادةً ما يتم الاحتفاظ بالقيمة المحسوبة لأقرب منزلتين عشريتين، أي الكثافة النسبية = وزن الجوهرة في الهواء ÷ (وزن الجوهرة في الهواء - وزن الجوهرة في الماء) × كثافة الماء ＝ وزن الجوهرة في الهواء ÷ وزن الماء بنفس حجم الجوهرة × كثافة الماء.
باستخدام الصيغة أعلاه، افترض أن الجوهرة تزن 5.80 جم في الهواء و3.50 جم في الماء، حيث تبلغ كثافة الماء 1 جم/سم مكعب؛ تكون العملية الحسابية كما يلي
SG ＝ 5.80 ÷ (5.80 - 3.50) × 1 جم/سم مكعب
＝ 5.80 4 ÷ 2.30 × 1 جم/سم مكعب
＝ 2.50 جم/سم مكعب
وبالتالي، نحسب أن الكثافة النسبية لهذه الجوهرة هي 2.50 جم/سم مكعب.
من المهم ملاحظة أنه ما لم يُذكر خلاف ذلك، تُؤخذ كثافة الماء بشكل عام عند 4 ℃ عند g/سم مكعب.
(2) طريقة السوائل الثقيلة
يتم وضع حالة مجموعة ملحقات وزن الماء النظيف على الميزان (يتم وضع دعامة تعليق الكيس الصافي على كفة الميزان في كفة الميزان، ودعامة الكأس الزجاجية على طرفي كفة الميزان؛ أما مجموعات الملحقات الأخرى فيمكن الرجوع إلى الرسم البياني أدناه).
تُعد طريقة السائل الثقيل طريقة بسيطة وفعالة لتحديد الكثافة النسبية للأحجار الكريمة بشكل غير مباشر عن طريق وضع العينة في سائل ثقيل معروف (انظر الجدول 3) وملاحظة ما إذا كان الحجر الكريم يغرق أو يطفو. السوائل الثقيلة هي أحد المحاليل العضوية المتطايرة والسامة بشكل معتدل وتستخدم بشكل أقل تواتراً في اختبار الأحجار الكريمة الحديثة.
الجدول 3: أربعة سوائل ثقيلة شائعة ومعادن مؤشِّرة
| السوائل الثقيلة الشائعة | كثافة السوائل الثقيلة الشائعة | المعادن المؤشِّرة العالقة في السوائل الثقيلة الشائعة |
|---|---|---|
| ثلاثي بروميثان الميثان المخفف CHBr₃ | 2.65 | كريستال نظيف بدون تشققات |
| ثلاثي كلورو الميثان CHBr₃ | 2.89 | بريل أخضر نظيف بدون تشققات |
| ثنائي يودوميثان مخفف CH₂I₂I₂ | 3.05 | التورمالين الوردي النظيف دون تشققات (تختلف كثافة التورمالين قليلاً باختلاف الألوان، والكثافة النسبية للتورمالين الوردي مستقرة نسبياً) |
| ديودوميثان CH₂I₂I₂I₂ | 3.32 | يشم نظيف بدون تشققات |
6. صلابة البلورات
تشمل صلابة البلورة كلاً من المرونة والهشاشة. وتسمى الظاهرة التي تتسم فيها الأحجار الكريمة بمقاومة ضعيفة للكسر (التآكل، التمدد، الضغط، القطع) بالهشاشة.
لا علاقة للهشاشة بالخصائص البصرية للأحجار الكريمة والخصائص الميكانيكية الأخرى مثل الانشقاق والانشقاق والتكسر والصلابة والكثافة وغيرها. ترتبط هشاشة البلورة بكيفية ترابط العناصر البلورية التي لا يمكننا ملاحظتها بالعين المجردة. ولا يمكن الشعور بها ورؤيتها إلا عند معالجة الأحجار الكريمة وارتدائها (الشكل 2-4-30). وغالبًا ما يتبين في بداية بيع القطع الجاهزة من الأحجار ذات الأوجه أن حافة الحجر ذي الأوجه متضررة بسبب ورق التغليف غير المتماسك، ويقل الضرر بعد استخدام عبوات ورقية قطنية ناعمة منفصلة. كما أن تكسر حافة الأوجه بسبب الهشاشة أمر شائع أيضاً في الأحجار الكريمة التي يتم قطفها وملاحظتها لفترة طويلة (الشكل 2-4-31).
تتدرج هشاشة بلورات الأحجار الكريمة الشائعة من القوي إلى الضعيف على النحو التالي: الفلوريت، الكريزوبيريل، حجر القمر، التوباز، التوباز، الزمرد، الزبرجد، الزبرجد الزيتوني، الزبرجد، الكوارتز، الماس، الياقوت، الياقوت الأزرق، الياقوت الأزرق.
الشكل 2-4-30 هشاشة الماس (تلف الحواف)
الشكل 2-4-31 الروتيل الاصطناعي (التلف الناجم عن المراقبة طويلة الأجل)
القسم الرابع الخواص الفيزيائية الأخرى للبلورات
1. الخواص الكهربائية للبلورات
(1) التوصيلية
تسمى قدرة معادن الأحجار الكريمة على توصيل الكهرباء بالتوصيل الكهربائي. ومعظم الأحجار الكريمة غير موصلة للكهرباء، لكن الأحجار الكريمة مثل الهيماتيت والروتيل الاصطناعي والماس الأزرق الطبيعي (النوع الثاني ب) يمكنها توصيل الكهرباء. وتكتسب الخصائص شبه الموصلة للماس الأزرق الطبيعي أهمية خاصة، لأنها إحدى السمات المميزة للألماس الملون صناعياً، في حين أن الألماس الأزرق الملون صناعياً غير موصل للكهرباء.
(2) التأثير الكهروحراري
عندما يتم تسخين الكوارتز والتورمالين وتبريدهما بشكل متكرر، يتمددان أو ينكمشان، مما يولد جهدًا أو شحنة عند طرفي البلورة. وتسمى هذه الظاهرة بالتأثير الكهروحراري. وهذا هو السبب أيضًا في أن التورمالين يمتص الغبار عند تسخينه بواسطة ضوء الشمس أو الضوء الاصطناعي.
(3) التأثير الكهروضغطي
الظاهرة التي تظهر فيها كميات متساوية من الشحنات المتعاكسة في طرفي المواد البلورية مثل الكوارتز عند ضغطها أو تمددها في اتجاه معين.
2. الخواص الحرارية للبلورات - الموصلية الحرارية
يُطلق على قدرة المادة على توصيل الحرارة اسم التوصيل الحراري، وتتمتع الأحجار الكريمة المختلفة بقدرات توصيل حراري مختلفة. ويمكن لمقارنة التوصيلية الحرارية أن تميّز الأحجار الكريمة بفعالية. وعلى الرغم من أن الخصائص الحرارية تساعد في تحديد العديد من الأحجار الكريمة، إلا أن أهمها وأكثرها وضوحاً هو الماس، الذي يتمتع بموصلية حرارية أكبر بكثير من ثاني أعلى توصيل حراري، وهو الياقوت الأزرق. وهذا أيضاً أحد مبادئ تصميم أدوات اختبار التوصيل الحراري للأحجار الكريمة.
3. النشاط الإشعاعي للبلورات
يمكن للعناصر المشعة، مثل U، وTh، وRa، وما إلى ذلك، أن تبعث جسيمات أو أشعة من النواة تلقائيًّا أثناء إطلاق الطاقة. وتسمى هذه الظاهرة بالنشاط الإشعاعي، وتسمى هذه العملية بالاضمحلال الإشعاعي. وإذا كان العلماء يعرفون معدل الاضمحلال الإشعاعي ولديهم أجهزة قادرة على قياس وجود النظائر المختلفة، فيمكنهم حساب عمر جسم ما بدقة شديدة. على سبيل المثال، يمكن لدراسة محتوى النظائر المشعة لمعدني الأوزميوم (Os) والرينيوم (Re) النادرين في الماس أن تحدد عمر الماس الذي يبلغ عمره مليارات السنين.
يحتوي النشاط الإشعاعي في معادن الأحجار الكريمة الطبيعية، مثل الماس، على عناصر مشعة. ويتجلى تأثير النشاط الإشعاعي على خصائص الأحجار الكريمة في جانبين: فهو يتسبب في التلوين الطبيعي للأحجار الكريمة ويحسن لون الأحجار الكريمة. ومن المهم أن نلاحظ أن النشاط الإشعاعي المفرط يمكن أن يضر جسم الإنسان.
4. الخصائص السطحية للأحجار الكريمة
ترتبط الخواص السطحية لمعادن الأحجار الكريمة بالبنية البلورية السطحية لمعادن الأحجار الكريمة. ويختلف التركيب السطحي لمعادن الأحجار الكريمة باختلاف النوع المحدد من الأحجار الكريمة، وتختلف حتماً الخصائص السطحية التي يحددها التركيب السطحي.
تتجلى الخصائص السطحية للمعادن الجوهرية بشكل بارز في تأثيرات امتصاصها على المواد الخارجية، مثل كراهية الماء والكره للماء والكره الشحمي. الكارهة للماء هو مصطلح في الكيمياء يشير إلى الخاصية الفيزيائية للجزيء (المادة الكارهة للماء) التي تطرد الماء. وغالبًا ما يُطلق على الكارهة للماء اسم المحبة للدهون، لكن هذين المصطلحين ليسا مترادفين تمامًا. وفي الوقت نفسه، فإن معظم المواد الكارهة للماء عادة ما تكون محبة للدهون؛ وهناك استثناءات، مثل مطاط السيليكون والمركبات المفلورة.
إن الخاصية التي ينطوي عليها علم الأحجار الكريمة هي الماس، وغالباً ما تستخدم هذه الخاصية في تحديد الماس وتقليده وعملية اختيار الماس.
