Čeština 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
العربية 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Polski 
Română 
Ελληνικά 
Türkçe 
Magyar 
Norsk bokmål 
Složení drahých kamenů, vlastnosti, krystalografické charakteristiky a zkušební přístroje
Geologický základ drahých kamenů, chemické složení, fyzikální vlastnosti a 9 testovacích nástrojů
Úvod:
Odhalte tajemství drahých kamenů s naším průvodcem, který se věnuje základům gemologie a zpracování. Prozkoumejte základy typů drahých kamenů, jejich geologický původ a chemické složení. Získejte přehled o fyzikálních vlastnostech, které definují jednotlivé drahokamy, a naučte se je identifikovat pomocí různých testovacích přístrojů.
Drahé kameny většinou zpracované do fasetovaných tvarů
Obsah
Oddíl I Základní pojmy drahých kamenů
Drahé kameny označují materiály, které se vyznačují krásou, trvanlivostí a vzácností a z nichž lze vyrábět šperky nebo řemeslné výrobky, včetně přírodních drahých kamenů a syntetických drahých kamenů, souhrnně označovaných jako drahokamy (v širším slova smyslu). Klasifikace drahých kamenů je uvedena v tabulce 1-1.
Tabulka 1-1 Klasifikace drahých kamenů
| Drahé kameny | Přírodní drahé kameny | Přírodní drahokam |
| Přírodní nefrit | ||
| Přírodní organický drahokam | ||
| Umělé šperky Stone | Syntetický drahokam | |
| Drahokam vyrobený člověkem | ||
| Kompozitní drahokam | ||
| Rekonstruovaný drahokam |
Přírodní drahé kameny jsou ty, které vznikly v přírodě a vyznačují se krásou, trvanlivostí a vzácností, včetně přírodních drahokamů, přírodního nefritu a přírodních organických drahokamů. Mezi nimi jsou přírodní drahokamy (označované jako drahokamy v užším slova smyslu) minerální monokrystaly nebo dvojkrystaly, jako jsou diamanty, safíry (obrázek 1-1) a smaragdy. Přírodní nefrit (jadeit) tvoří minerální agregáty nebo amorfní látky, jako je jadeit, hetianský nefrit a achát (obrázek 1-2). Přírodní organické drahokamy (organické drahokamy) jsou šperkařské materiály vytvořené živými organismy, částečně nebo zcela složené z organických látek, jako jsou perly, korály a jantar (obrázek 1-3).
Obrázek 1-1 Přírodní krystaly safíru a jejich okolní hornina
Obrázek 1-2 Surový achát
Obrázek 1-3 Surový jantar
Umělé drahé kameny se vztahují na materiály (s výjimkou kovů), které jsou částečně nebo zcela vyrobeny nebo zhotoveny jako šperky nebo řemeslné výrobky, včetně syntetických drahých kamenů, umělých drahých kamenů, sestavených kamenů a rekonstruovaných drahých kamenů. Syntetické drahé kameny jsou uměle vyrobené materiály, které mají známé protějšky v přírodě, s fyzikálními vlastnostmi a chemickým složením, které odpovídají jejich přírodním protějškům, jako jsou syntetické rubíny, syntetické smaragdy (obrázek 1-4) a syntetické kubické zirkony (obrázek 1-5). Uměle vyrobené drahé kameny jsou uměle vyrobené materiály bez odpovídajících protějšků, jako je syntetický ferit stroncia a sklo. Montované drahé kameny označují materiály vytvořené umělým spojením dvou nebo více kusů materiálu drahých kamenů, aby vznikl celkový dojem, což je běžně vidět u montovaných opálů (obrázek 1-6) a smaragdů. Rekonstruované drahé kameny označují materiály vytvořené umělým roztavením a spékáním úlomků nebo úlomků drahých kamenů za účelem vytvoření materiálu s celkovým vzhledem, jako je rekonstruovaný jantar a rekonstruovaný tyrkys.
Obrázek 1-5 Tvorba krystalů kubického zirkonia
Obrázek 1-6 Sestavený Opal
Oddíl II Geologický základ drahých kamenů
1. Tři hlavní typy hornin a výroba drahých kamenů
Minerály jsou přirozeně se vyskytující prvky nebo sloučeniny vzniklé geologickými procesy, které mají specifické chemické složení a vnitřní strukturu a jsou za určitých podmínek relativně stabilní. Horniny jsou agregáty minerálů nebo amorfních materiálů vzniklé geologickými procesy, které mají určitou strukturu a texturu. Horniny lze rozdělit do tří hlavních kategorií podle jejich původu: vyvřelé, sedimentární a metamorfované. Geologický původ běžných drahých kamenů je uveden v tabulce 1-2.
Tabulka 1-2 Geologický původ běžných drahých kamenů
| Typ skály | Název vyráběného drahého kamene |
|---|---|
| Vyvřelá hornina | Diamanty, rubíny, safíry, topaz, spinel, smaragdy, akvamarín, granát, peridot, křišťál, obsidián atd. |
| Metamorfované horniny | Nefrit, granát, rubíny, safíry, zkamenělé dřevo atd. |
| Sedimentární hornina | Opál, chalcedon, tyrkys, malachit, achát atd. |
Na Zemi bylo objeveno více než 4000 druhů minerálů, ale pouze více než 200 druhů lze použít jako drahé kameny, jak ukazuje obrázek 1-7. Mezi nimi lze jako drahé kameny použít minerály s krásnými, trvanlivými a vzácnými vlastnostmi, zatímco některé horniny s jemnou strukturou a krásným vzhledem lze použít jako nefrit (obrázky 1-8 až 1-10). Obecně platí, že drahé kameny mají převážně fazetový tvar, aby se projevil jejich jas a oheň, zatímco nefrit má převážně zakřivený tvar, aby se projevila jeho barva a teplý vzhled, jak je znázorněno na obrázcích 1-11 a 1-12.
Obrázek 1-7 Proporční vztah přírodních drahých kamenů a minerálů
Obrázek 1-8 Akvamarínové krystaly
Obrázek 1-9 Obyčejná hornina (ortoklas)
Obrázek 1-10 Surová serpentina
Obrázek 1-11 Drahé kameny zpracovávané většinou do fasetových tvarů
Obrázek 1-12 Nefrit se často zpracovává do zakřivených tvarů.
2. Běžné oblasti produkce drahých kamenů
Pět nejvzácnějších drahých kamenů na světě tvoří diamanty, rubíny, safíry, smaragdy a chryzoberyly. Z obchodního hlediska se drahé kameny jiné než diamanty souhrnně označují jako barevné drahé kameny nebo fantaskní kameny.
Rusko, Austrálie, Jihoafrická republika, Kongo a Botswana jsou pět hlavních světových oblastí, kde se diamanty těží. Pět hlavních oblastí produkce barevných drahokamů je Myanmar, Thajsko, Srí Lanka, Madagaskar a Brazílie. Hlavními komerčními zdroji rubínů jsou Myanmar a Mosambik, rubíny se těží také v Thajsku, na Srí Lance, ve Vietnamu, Afghánistánu, Rusku, Pákistánu, Tanzanii, Austrálii, Kambodži a na Madagaskaru. Mezi hlavní zdroje safírů patří Srí Lanka, Thajsko, Austrálie, Čína, Indie, Kambodža, Vietnam a Spojené státy. Hlavními zdroji smaragdů jsou Kolumbie a Zambie, dále je produkují Brazílie, Zimbabwe, Rusko, Indie a Kanada. Hlavními zdroji kočičího oka a alexandritu jsou Brazílie a Srí Lanka, dále Indie, Madagaskar, Zimbabwe, Zambie a Myanmar.
Mezi vysoce kvalitní nefrity patří jadeit a hetianský nefrit. V současné době je jediným komerčně životaschopným zdrojem jadeitu Myanmar, na který připadá více než 95% trhu, a v posledních letech se na trh dostal také jadeit z Guatemaly. Existuje mnoho zdrojů hetianského nefritu, přičemž hlavními domácími zdroji jsou Sin-ťiang, Čching-chaj, Liao-ning a Tchaj-wan. Současně existují zdroje v zahraničí, a to v Rusku, Jižní Koreji, Austrálii, Kanadě a na Novém Zélandu.
3. Hlavní trhy pro obchodování s drahými kameny
V mezinárodním měřítku jsou primárním trhem pro surové drahé kameny Madagaskar, Srí Lanka atd., zatímco sekundární trhy zahrnují Thajsko, Indii, Keňu a Hongkong v Číně. Z nich má Thajsko především dva trhy s drahými kameny v Bangkoku a Čantaburi, přičemž Bangkok se zaměřuje na surové kameny a hotové výrobky a v Čantaburi je mnoho továren na zpracování drahých kamenů, které se zabývají především surovými kameny, hotovými výrobky a surovinami. Thajský trh s drahými kameny nabízí širokou škálu; Džajpur v Indii je zpracovatelským a distribučním centrem smaragdů, které se zabývá především surovými a hotovými smaragdy; Keňa je rozvíjejícím se distribučním centrem surových drahých kamenů, které se zaměřuje především na drahé kameny střední třídy, jako je turmalín, akvamarín, granát atd.; Hongkong v Číně se zabývá především korálkovými materiály střední a nižší třídy.
V současné době neexistuje v pevninské Číně specializovaný trh s materiály na broušení drahých kamenů. V okrese Haifeng v provincii Guangdong se nachází trh se surovinami a továrny na zpracování drahých kamenů, které se zabývají především drahými kameny nižší třídy, jako je turmalín, granát a křišťál.
Oddíl III Krystalografie drahých kamenů
1. Krystaly a amorfní pevné látky
Krystaly se označují pevné látky s mřížkovou strukturou, kde jsou vnitřní částice uspořádány do pravidelného vzoru a periodicky se opakují v trojrozměrném prostoru, přičemž navenek vytvářejí určitý geometrický tvar, jako je granát, smaragd nebo křišťál. Krystaly mají šest základních vlastností.
- Omezuje se sám: Krystaly mohou za určitých podmínek samovolně narůst do geometrického mnohostěnu, jak je znázorněno na obrázcích 1-13 a 1-14.
- Jednotnost: Fyzikální a chemické vlastnosti všech částí krystalu jsou stejné.
- Symetrie: Krystaly vykazují symetrii a pravidelnost v uspořádání svých vnitřních částic a vnějších znaků.
- Anizotropie: Některé fyzikální vlastnosti se mohou lišit v různých směrech krystalu, například různá tvrdost.
- Minimální vnitřní energie: Za určitých podmínek mají krystaly ve srovnání s amorfními látkami, kapalinami a plyny stejného složení minimální vnitřní energii.
- Stabilita: Krystaly mají díky minimální vnitřní energii nejvyšší stabilitu ve srovnání s amorfními látkami, kapalinami a plyny stejného složení.
Obrázek 1-13 ukazuje mřížkovou strukturu krystalů fluoritu.
Obrázek 1-14 Geometrické tvary krystalů fluoritu
Amorfní pevné látky (obrázky 1-15, 1-16) označují pevné látky, které nemají mřížkovou strukturu, jejich vnitřní částice jsou uspořádány nepravidelně, a proto se makroskopicky jeví jako nepravidelné, neforemné geometrické tvary.
Obrázek 1-15 ukazuje, že struktura amorfních pevných látek nemá mřížkovou strukturu.
Obrázek 1-16 Opál bez geometrického tvaru
2. Klasifikace krystalů
Na základě charakteristik krystalové symetrie lze krystaly rozdělit do tří hlavních krystalových rodin a sedmi hlavních krystalových soustav, jak ukazuje tabulka 1-3.
Tabulka 1-3 Klasifikace krystalů
| Rodina Crystal | Krystalový systém | Drahé kameny |
|---|---|---|
| Pokročilá rodina krystalů | Izometrický krystalový systém | Diamant, granát, spinel, fluorit, sodalit atd. |
| Rodina mezikrystalů | Šestiboký krystal | Apatit, beryl a benitoit atd. |
| Trojúhelníková soustava | Safír, rubín, turmalín, křemen, rodochrozit atd. | |
| Tetragonální krystal | Zirkon, rutil, kasiterit, skapolit a idokras atd. | |
| Rodina krystalů nízké úrovně | Orthorombické | Olivín, topaz, zoisit, iolit, chryzoberyl, andalusit, kornerupin, danburit atd. |
| Monoklinický systém | Nefrit (tvrdý jadeit), diopsid, nefrit (tremolit), malachit, ortoklas a spodumen atd. | |
| Triklinický systém | Plagioklas, tyrkys, rodonit, axinit atd. |
3. Orientace a krystalizační zvyklosti krystalů
(1) Orientace krystalů a krystalové konstanty
Orientace krystalu je určení souřadnicového systému v krystalu, výběr souřadnicových os (známých také jako krystalové osy) a určení poměru jednotkových délek (délek os) podél každé krystalové osy (poměr os). Krystalové osy se vztahují ke třem přímkám, které se protínají ve středu krystalu a které se označují jako osy X, Y a Z (nebo jsou reprezentovány osami a, b a c). Trigonální a hexagonální krystalové soustavy vyžadují další osu u, jejíž přední konec je záporný a zadní konec kladný.
Osovým úhlem se rozumí úhel mezi kladnými konci krystalových os, reprezentovaný α(YˆZ), β(ZˆX), γ(XˆY); osový poměr se určuje na základě metod geometrické krystalografie: a : b : c. Osový poměr a : b : c a osový úhel α : β : γ se souhrnně nazývají krystalové konstanty.
(2) Krystalizační zvyklosti krystalů
Krystalizační zvyklosti označují krystalové formy, které drahokamové minerály obvykle vykazují, a proporce, v nichž se krystaly rozprostírají v trojrozměrném prostoru. Krystalová orientace sedmi hlavních krystalových soustav a krystalizační habity běžných drahokamových minerálů jsou uvedeny v tabulce 1-4. Za ideálních podmínek mohou drahokamové minerály vyrůstat do ideálních krystalů podle pravidelného uspořádání vnitřních částic. Přesto ve většině případů vede geologická činnost k nestabilnímu prostředí pro růst drahých minerálů, což vede k jejich běžnému růstu jako deformovaných krystalů. Agregáty minerálů (např. nefritu) obecně nevykazují pravidelné geometrické tvary, ale často se jeví jako nepravidelné bloky, např. jadeit a achát.
Při navrhování stylu broušení drahých kamenů je třeba zohlednit krystalizační zvyklosti krystalů drahých kamenů, aby byla co nejvíce zachována jejich kvalita. Například rubíny mají často soudkovitý nebo krátký válcovitý tvar, běžně se navrhují ve tvaru oválu nebo slzy; smaragdy a turmalíny mají často dlouhý válcovitý tvar, obvykle se navrhují ve stylu obdélníkového stupňovitého broušení; granáty jsou zrnité krystaly, takže se často navrhují ve tvaru kulatého, srdcového nebo oválného broušení.
Tabulka 1-4 Krystalografická orientace sedmi hlavních krystalových soustav a běžných drahokamových minerálů
| Skupina Crystal Group | Krystalový systém | Schéma orientace krystalů | Krystalové konstanty | Příklady běžných drahých kamenů | ||
| Krystalizační návyky | Schéma drahých kamenů | |||||
| Vyšší krystalická skupina | Rovnoosý krystalový systém |
|
a=b=c; α=β=γ=90° | Spinel | Často oktaedrické, oktaedrické a rombické dodekaedrické agregáty oktaedrické a kubické agregáty nebo oktaedrické kontaktní biokrystaly. |
|
| Garnet | Na povrchu krystalu lze často pozorovat růstové linie kosočtvercového dvanáctistěnu, tetragonálního trojstěnu a jejich agregace. |
|
||||
| Skupina Crystal Group | Krystalový systém | Schéma orientace krystalů | Krystalové konstanty | Příklady běžných drahých kamenů | ||
| Krystalizační návyky | Schéma drahých kamenů | |||||
| Středně pokročilá skupina krystalů | Šestihranná krystalová soustava |
|
a=b≠c; α=β=90°, γ=120° | Beryl | Často v podobě šestibokých sloupů s podélnými liniemi nebo obdélníkovými důlky vyvinutými na čelní straně sloupů. |
|
| Tripartitní krystalová soustava |
|
a=b≠c; α=β=90°, γ=120° | Korund | Často sloupcovité, soudkovité nebo deskovité, na průřezu šestihranné, s příčnými liniemi vyvinutými na plochách sloupů. |
|
|
| Turmalín | Často sloupovité, na průřezu zaoblené až trojúhelníkovité, s vyvinutými podélnými liniemi. |
|
||||
| Crystal | Často hranolové, šestiúhelníkové nebo ve shlucích kosočtvercové nebo trojúhelníkové bipyramidální, s nápadnými příčnými liniemi na stěnách sloupů. |
|
||||
| Tetragonální krystalová soustava |
|
a=b≠c; α=β=γ=90° | Zirkon | Často krátké sloupcovité, kuželovité nebo sloupcovité a kuželovité agregáty. |
|
|
| Skupina Crystal Group | Krystalový systém | Schéma orientace krystalů | Krystalové konstanty | Příklady běžných drahých kamenů | ||
| Krystalizační návyky | Schéma drahých kamenů | |||||
| Rodina krystalů nízkého stupně | Rhomboedrická krystalová soustava |
|
a≠b≠c； α=β=γ=90° | Chrysoberyl | Často deskovité, krátce sloupcovité nebo vrstevnaté bikrystaly (pseudohexagonální trojboké krystaly), na spodní straně se vyvíjejí proužky. |
|
| Peridot | Často krátké sloupcovité, rozvíjející se podélné linie |
|
||||
| Topaz | Často kosočtverečné: rozvíjející se podélné linie |
|
||||
| Zoisit (Tanzanit) | Často sloupovité nebo deskovitě sloupovité |
|
||||
| Monoklinická krystalová soustava |
|
a≠b≠c； a =γ=90°, β≠90° | Liopholit, turbidit, jadeit | Často kosočtverečné |
|
|
| Triklinická krystalová soustava |
|
a≠b≠c； α≠β≠γ≠90° | Tyrkys, axinit, sluneční kámen, kyanit | Paralelní bifaciální |
|
|
Oddíl IV Chemické složení drahých kamenů
1. Chemická klasifikace drahých kamenů
Drahokamové minerály lze rozdělit do dvou kategorií podle jejich chemického složení: sloučeniny a prvky. Sloučeniny lze rozdělit na oxidy a soli obsahující kyslík (např. křemičitany, fosforečnany a uhličitany). Chemické složení a klasifikace běžných drahých kamenů jsou uvedeny v tabulce 1-5.
Tabulka 1-5 Chemické složení a klasifikace běžných drahých kamenů
| Kategorie | Drahé kameny | Chemické složení | ||
|---|---|---|---|---|
| Kategorie živlů | Diamond | C, může obsahovat stopové prvky, jako je N, B, H atd. | ||
| Kategorie sloučenin | Kategorie oxidů | Korund (rubín, safír) | Al2O3 , může obsahovat stopové prvky, jako je Fe, Ti , CT, V atd. | |
| Chrysoberyl (Kočičí oko, alexandrit, obyčejný chrysoberyl atd.) | BeAl2O4 , může obsahovat stopové prvky, jako je Fe, Cr, Ti atd. | |||
| Spinel | MgAl2O4 , může obsahovat stopové prvky, jako je Cr , Fe, Zn atd. | |||
| Křemen (křišťál) | SiO2 , může obsahovat stopové prvky, jako je Ti, Fe , Al atd. (v některých knihách je zařazen mezi křemičitany). | |||
| Typy kyslíkových solí | Silikát | Beryl (smaragd, akvamarín, morganit atd.) | Buďte na .3Al2Si6O18 , může obsahovat stopové prvky, jako je Cr, V, Fe, Ti atd. | |
| Turmalín (Beryl) | (Na, K, Ca)(Al, Fe, Li, Mg, Mn)3(Al, Cr, Fe, V)6(BO3)3(Si6O18)(OH, F)4 | |||
| Zirkon | ZrSiO4 , může obsahovat stopové prvky, jako je U, Th atd. | |||
| Garnet | A3B2(SiO4)3, A为Ca2+ 、 Mg2+ 、 Fe2+ 、 Mn2+ a tak dále； B为Al3+, 、 Fe3+、 Ti3+ 、 Cr3+, atd. | |||
| Peridot | (Mg,Fe)2[SiO4] | |||
| Topaz | Al2SiO4(F,OH)2, může obsahovat stopové prvky, jako je Cr, Li, Be atd. | |||
| Zoisit(Tanzanit) | Ca2Al3(SiO4)3(OH) , který může obsahovat stopové prvky jako V, Cr, Mn atd. | |||
| Jade | NaAlSi2O6 , které mohou obsahovat stopové prvky, jako je Cr, Fe, Ca atd. | |||
| Fosfát | Tyrkysová | CuAl6(PO4)4(OH)8 - 5H2O | ||
| Uhličitany | Malachit | Cu2CO3(OH)2 | ||
Chemické složení minerálů drahých kamenů lze rozdělit na hlavní chemické složky a stopové chemické složky. Hlavní chemické složky udržují strukturu minerálu drahého kamene. Současně se stopové prvky mohou měnit v malém rozmezí, aniž by se změnila hlavní struktura, což vede k fyzikálním vlastnostem, jako je index lomu a změny relativní hustoty. Změny stopových prvků mohou také způsobit, že drahé kameny tvoří různé barvy a barevné pásy. Například hlavní složkou korundu je Al2O3; pokud korund neobsahuje žádné stopové prvky, jeví se jako bezbarvý; pokud korund obsahuje stopové množství Cr3+, jeví se červený (pokud dosáhne kvality drahého kamene, může být nazýván rubínem); pokud korund obsahuje stopové množství Fe2+ a Ti4+, jeví se jako modrý (pokud dosáhne kvality drahého kamene, může být nazýván safírem); pokud korund obsahuje stopové množství Fe3+, jeví se jako žlutý (pokud dosáhne kvality drahokamu, může se nazývat žlutý safír). Hlavní složkou berylu je Be3Al2Si6O18; pokud beryl neobsahuje žádné stopové prvky, jeví se jako bezbarvý; pokud beryl obsahuje stopové množství Cr3+, jeví se jako zelený (pokud dosáhne kvality drahokamu, může být nazýván smaragd); pokud beryl obsahuje stopy Fe2+, se jeví jako modrý (pokud dosáhne kvality drahého kamene, může se nazývat akvamarín). Drahé kameny, jejichž barvy jsou způsobeny stopovými prvky, se nazývají "alochromaticky zbarvené drahé kameny", které mají zpravidla různé barvy. Například hlavní složkou peridotu je (Mg, Fe).2[SiO4], kde Fe2+ způsobuje, že se peridot jeví jako žlutozelený. Drahé kameny, jejichž barvy jsou způsobeny hlavními prvky, se nazývají "idiochromaticky zbarvené drahé kameny", které mají zpravidla jednu barevnou varietu.
Chemické složení a struktura minerálů drahých kamenů může ovlivnit jejich trvanlivost. Obecně platí, že silikátové a oxidové minerály mají vyšší trvanlivost, například granát a chryzoberyl; uhličitanové minerály snadno reagují s kyselinami, a mají tak nižší trvanlivost, například malachit, takže je třeba dbát na to, aby se při zpracování a skladování zabránilo kontaktu s kyselinami. Hydratované minerály drahých kamenů by měly být během zpracování chráněny před nadměrnými teplotami, aby se zabránilo ztrátě vody, jako je tyrkys (CuAl6(PO4)4(OH)8-5H2O), která obsahuje krystalizační vodu (H2O) a strukturní vody (OH–). Když teplota dosáhne 100 ~ 200 ℃, dojde k úniku krystalizační vody, a když teplota dosáhne 600 ~ 1000 ℃, dojde k úniku strukturní vody, což může nevratně poškodit strukturu tyrkysu. Podobné případy zahrnují turmalín (OH–) a tanzanitu (OH–).
2. Inkluze a klasifikace drahých kamenů
Pojem inkluze drahých kamenů lze rozdělit na širší a užší definice. Úzká definice se týká jiných minerálních složek, které jsou uzavřeny v krystalových defektech během růstu drahokamu. Široká definice zahrnuje všechny vlastnosti, které ovlivňují celkovou jednotnost minerálů drahých kamenů, včetně úzkých inkluzí a rozdílů ve struktuře a fyzikálních vlastnostech drahých kamenů, jako jsou barevné pásy, dvojčata a štěpnost. Inkluze drahých kamenů lze klasifikovat na základě jejich fáze a doby vzniku.
(1) Klasifikace podle fáze
Drahokamové inkluze lze podle jejich fáze rozdělit na pevné, kapalné a plynné.
① Pevné inkluze
Pevné inkluze jsou inkluze, které se v drahých kamenech vyskytují v pevné formě. Pevné inkluze mohou vzniknout před vznikem drahého kamene nebo současně s ním. Například jehlicovité inkluze rutilu v křemeni (obrázek 1-17).
② Kapalné inkluze
Tekuté inkluze označují inkluze v tekutém stavu v drahých kamenech, které jsou tvořeny především vodou (obrázek 1-18).
Obrázek 1-17 Jehlicovité inkluze rutilu v krystalu
Obrázek 1-18 Kapalné inkluze v drahých kamenech
③ Plynné inkluze
Plynné inkluze označují inkluze, které se v drahých kamenech nacházejí v plynném stavu. Bublinky se například běžně vyskytují v jantaru a skle (obrázek 1-19).
④ Vícefázové inkluze
Vícefázové inkluze označují inkluze v drahých kamenech, které existují ve více fázích, včetně dvoufázových inkluzí pevná látka-kapalina, dvoufázových inkluzí plyn-kapalina, třífázových inkluzí pevná látka-kapalina-plyn atd. (obrázky 1-20, 1-21).
Obrázek 1-20 Třífázové zapojení pevná látka-kapalina-plyn
Obrázek 1-21 Dvoufázové začlenění plyn-kapalina
(2) Zařazení podle doby vzniku
Drahokamové inkluze lze rozdělit podle doby vzniku na primární, syngenetické a epigenetické.
① Primární inkluze
Primární inkluze jsou inkluze, které vznikly před vytvořením krystalu drahého kamene. Tyto inkluze jsou pevné inkluze a mohou být ze stejné látky jako drahokam nebo z jiné látky.
② Syngenetické inkluze
Primární inkluze vznikají současně s krystalem drahokamu, který může být v pevném, kapalném nebo plynném skupenství.
③ Sekundární inkluze
Sekundární neboli postformativní inkluze vznikají až po vytvoření krystalu drahokamu. Například liliovité inkluze v olivínu vznikají pod napětím.
(3) Běžné inkluze drahých kamenů
Studium inkluzí drahých kamenů je jednou z nejlepších metod pro identifikaci odrůd drahých kamenů, rozlišení přírodních a syntetických drahých kamenů, určení, zda byl drahý kámen upravován, a pro zkoumání původu drahých kamenů. Například barmské rubíny často obsahují hojné jehličkové inkluze rutilu; kolumbijské smaragdy běžně obsahují třífázové inkluze plyn-kapalina-pevná látka; akvamaríny mohou mít inkluze podobné dešti; olivín obsahuje charakteristické inkluze ve tvaru leknínu; syntetické rubíny z plamenné fúze často vykazují obloukovité růstové linie, bublinky a prášek; jadeit, pokud je ošetřen pryskyřicí nebo barven, může vykazovat vzory leptání kyselinou a rozložení barev připomínající síťovinu.
Před zpracováním drahých kamenů by mělo být provedeno komplexní pozorování jejich vnitřních a vnějších vlastností, jako je rozložení inkluzí, růstových linií a prasklin. Obecně lze říci, že při polohování drahých kamenů je třeba usilovat o to, aby se předešlo vadám a zlepšila se výtěžnost a kvalita drahých kamenů. Ve zvláštních případech vyžadují některé odrůdy drahých kamenů zachování inkluzí, jako je například demantoid, u něhož úplné ocasovité inkluze na stole výrazně zvyšují jeho hodnotu. Kromě toho jsou drahé kameny s vysokou čirostí často konstruovány jako fasetované, zatímco ty s nízkou čirostí, malou průhledností a vyvinutými prasklinami jsou obvykle konstruovány jako kabošony.
Oddíl V Fyzikální vlastnosti drahých kamenů
1. Mechanické vlastnosti drahých kamenů
(1) Štěpení
Štěpnost je vlastnost minerálů drahých kamenů štěpit se podél hladkých rovin v jejich krystalové struktuře, pokud jsou vystaveny vnější síle; tyto hladké roviny se nazývají štěpné roviny. Štěpnost drahých kamenů se podle hladkosti štěpných rovin dělí do pěti stupňů: dokonalá štěpnost, úplná štěpnost, poctivá štěpnost, nedokonalá štěpnost a nedokonalá štěpnost.
Dokonalá štěpnost je charakterizována tím, že se drahokam snadno štěpí působením vnější síly a má úplné a hladké štěpné plochy, jako například slída a grafit (obrázek 1-22). Úplná štěpnost ukazuje, že drahokam se pod vlivem vnější síly snadno štěpí do rovin, s relativně úplnými a hladkými štěpnými plochami, jako je fluorit a kalcit (obrázek 1-23).
Obrázek 1-22 Dokonalé štěpení slídy
Obrázek 1-23 Úplné štěpení kalcitu
Mírná štěpnost znamená, že drahokam se může pod vlivem vnější síly rozštěpit na roviny s patrnými, ale ne dostatečně hladkými štěpnými plochami, jako je tomu u živce (obrázek 1-24). Neúplná štěpnost je charakterizována tím, že drahokam se pod vnější silou obtížně štěpí na roviny, přičemž jsou přerušovaně patrné pouze malé a nerovné štěpné plochy, např. olivín. Neúplná štěpnost nebo žádná štěpnost se týká drahokamů, které se vnější silou obtížně štěpí na roviny, jako je křemen (obrázek 1-25).
Obrázek 1-24 Střední štěpnost živce
Obrázek 1-25 Extrémně nedokonalé štěpení křemene
Při vývoji štěpnosti drahého kamene může dojít k jeho rozštěpení podél směru štěpnosti, jako je například úplná štěpnost osmistěnu fluoritu. Při leštění mohou směry štěpení vytvářet štěpiny nepřetržitě, což má za následek, že fasety nelze vyleštit do lesku. Při navrhování brusů je proto třeba se vyvarovat toho, aby stůl drahokamu a většina faset byly rovnoběžné se směrem štěpení, a místo toho svíraly s rovinou štěpení malý úhel, jak je znázorněno na obrázcích 1-26 a 1-27 u žlutého topazu.
Obrázek 1-26 Konstrukce desky topazu by měla tvořit malý úhel s rozštěpením spodní plochy.
Obrázek 1-27 Surový topaz a jeho hotové výrobky
(2) Rozloučení
Roztříštěním se rozumí vlastnost drahého kamene, který se při působení vnějších sil rozštěpí podél svých specifických strukturních rovin. Mezi tyto struktury patří dvojčata na hranicích krystalů nebo některé inkluze. Štěpnost je přirozenou vlastností drahých kamenů a štěpné roviny jsou obecně hladší než rozčleňovací plochy.
Když se drahé kameny rozdělí, jsou kvůli své nižší průhlednosti náchylné k rozštěpení ve směru rozdělení. Aby byla zajištěna trvanlivost drahého kamene, měl by být navržen spíše v zakřiveném než fasetovaném tvaru. Mezi běžné drahé kameny s vyvinutým rozestupem patří kameny z rodiny korundů, jako jsou rubíny (obrázek 1-28) a safíry.
(3) Zlomenina
Lom je nepravidelný zlom, který se v drahých kamenech vyskytuje náhodně pod vlivem vnější síly. Mezi běžné typy zlomů patří koncholické zlomy, stupňovité zlomy, nerovnoměrné zlomy a zubaté zlomy, jak je znázorněno na obrázcích 1-29 až 1-31. Většina drahých kamenů vykazuje konchoidní zlomy, například křemen, akvamarín a peridot; většina nefritů vykazuje nerovnoměrné zlomy, například jadeit a nefrit. Při výběru materiálů drahých kamenů lze typ lomu použít k hrubému rozlišení různých odrůd drahých kamenů.
Obrázek 1-28 Štěpení rubínu
Obrázek 1-29 Skořepinový lom křemene
Obrázek 1-30 Stupňovitý lom křemene
Obrázek 1-31 Nerovnoměrné lámání draselného živce
(4) Postroj
Tvrdost drahého kamene označuje jeho schopnost odolávat tlaku, poškrábání nebo broušení. Nejčastěji používanou metodou pro vyjádření tvrdosti minerálů drahých kamenů je Mohsova stupnice tvrdosti. Mohsova tvrdost je relativní míra tvrdosti rozdělená do deseti stupňů, které jsou reprezentovány deseti minerály jako standardy, jak je uvedeno v tabulce 1-6.
Tabulka 1-6 Mohsova stupnice tvrdosti
| Úroveň tvrdosti | Standardní vzorek minerálu | Úroveň tvrdosti | Standardní vzorek minerálu |
|---|---|---|---|
| 1 | Talek | 6 | Ortoklas |
| 2 | Sádra | 7 | Quartz |
| 3 | Kalcit | 8 | Žlutý nefrit |
| 4 | Žlutý kámen | 9 | Sapphire |
| 5 | Apatit | 10 | Diamond |
Některé minerály drahých kamenů mají různou tvrdost v různých směrech, tzv. diferenciální tvrdost. U drahých kamenů s výraznou diferenciální tvrdostí by měl být směr řezné hrany přiměřeně navržen podle směru diferenciální tvrdosti. Například tvrdost kyanitu podél rovnoběžného směru rozšíření krystalu je 4,5 〜5, zatímco tvrdost v kolmém směru rozšíření krystalu je 6,5 〜7. Konstrukce stolu by měla být rovnoběžná se směrem větší tvrdosti.
Drahokamové minerály s vysokou tvrdostí mohou poškrábat a obrušovat minerály s nižší tvrdostí. Proto by se při zpracování měly volit tvrdší brusné materiály a nástroje, jako jsou diamantové brusné kotouče a diamantový lešticí prášek, které mohou brousit a leštit většinu drahých kamenů. Vzhledem k tomu, že ve vzduchu je vysoký obsah oxidu křemičitého (tvrdost 7), drahé kameny s tvrdostí vyšší než 7 se při používání snadno nepoškrábou, což jim umožňuje dlouhodobě si zachovat jas a mít vysokou trvanlivost. Drahé kameny s tvrdostí nižší než 7 jsou při nošení náchylné ke tření o oxid křemičitý ve vzduchu, což vede k jemným škrábancům na povrchu, které snižují jas a způsobují značné opotřebení hran. Proto se drahé kameny s tvrdostí vyšší než 7 obvykle opracovávají do fasetovaných tvarů, aby vynikl jejich jas a lesk, a drahé kameny s tvrdostí nižší než 7 se často opracovávají do zakřivených tvarů, aby se snížilo tření hran o vzduch, a tím se prodloužila jejich životnost. Drahokamové minerály s tvrdostí nižší než 3 se obvykle nepovažují za materiály pro výběr drahokamů.
(5) Houževnatost a křehkost
Houževnatost drahého kamene označuje jeho schopnost odolávat trhání a lámání působením vnějších sil. Vlastnost, že se snadno rozbije, se nazývá křehkost. Například nefrit a korund mají vysokou houževnatost a při působení vnějších sil se nesnadno rozbíjejí; smaragdy mají poměrně vysokou křehkost, a aby se při zasazování a nošení snadno nerozbíjely, jsou často zpracovávány do tvaru smaragdového brusu.
(6) Hustota a relativní hustota
Hmotnost drahokamu na jednotku objemu se nazývá hustota. Při identifikaci drahých kamenů se používá především relativní hustota. Relativní hustota je poměr hmotnosti látky na vzduchu k hmotnosti stejného objemu vody o teplotě 4 ℃. Anglická zkratka je SG a je bez jednotek.
Relativní hustota≈(hmotnost drahokamu na vzduchu / (hmotnost drahokamu na vzduchu - hmotnost drahokamu ve vodě))
Při výběru drahých kamenů lze pomocí "vážení" drahých kamenů přibližně posoudit jejich relativní hustotu a rychle vybrat ze smíšené hromady drahé kameny s příliš vysokou nebo příliš nízkou relativní hustotou, jak ukazuje obrázek 1-32.
2. Optické vlastnosti drahých kamenů
(1) Světelné zdroje používané při identifikaci drahých kamenů
Přirozeným světlem se rozumí světlo vyzařované skutečnými zdroji, jako je sluneční světlo a umělé osvětlení. Pro přirozené světlo je charakteristické, že v rovině kolmé na směr šíření světelné vlny dochází ke světelným kmitům o stejné amplitudě ve všech směrech, jak je znázorněno na obrázku 1-33.
Polarizované světlo označuje světlo, které kmitá v pevném směru, přičemž směr kmitání je kolmý na směr šíření světelné vlny. Je také známé jako rovinně polarizované světlo nebo polarizované světlo, jak je znázorněno na obrázku 1-34.
Viditelné světlo označuje světlo v elektromagnetickém spektru, které je vnímatelné lidským okem, obvykle s vlnovou délkou mezi 380 ~ a 760 nm.
(2) Barva drahých kamenů
Barva drahých kamenů je výsledkem selektivní absorpce určitých vlnových délek viditelného světla drahým kamenem, přičemž zbývající viditelné světlo vnímá lidské oko a mozek, jak ukazuje obrázek 1-35.
① Pleochroismus
Pleochroismus drahých kamenů označuje jev, kdy nehomogenní drahé kameny selektivně absorbují viditelné světlo v různých směrech, což způsobuje, že se drahé kameny z různých úhlů zobrazují v různých barvách. Pleochroismus vykazují pouze nehomogenní, barevné a průhledné drahé kameny; jednoosé krystaly mohou vykazovat dichroismus, zatímco dvouosé krystaly mohou vykazovat trichroismus. Obecně platí, že pleochroismus je nejvýraznější ve směru optické osy nebo v rovině optické osy; ve směru kolmém na optickou osu se pleochroismus neprojevuje. Mezi drahé kameny s výrazným pleochroismem patří tanzanit, iolit a turmalín.
Obecně platí, že při konstrukci broušení drahých kamenů by měl být stůl pro broušení drahých kamenů svislý nebo rovnoběžný se směrem optické osy, což umožňuje, aby stůl zobrazoval nejlepší barvu. Například u rubínů, pokud se barva jeví jasně červená podél rovnoběžného směru osy c a oranžově červená podél svislého směru osy c, by měl být stůl drahého kamene při návrhu proveden svisle k ose C, aby bylo možné pozorovat jasně červenou barvu ze směru stolu, jak je znázorněno na obrázku 1-36. U tmavšího zeleného turmalínu se barva jeví tmavší podél rovnoběžného směru osy c a světlejší podél svislého směru osy c, takže stůl drahokamu by měl být při navrhování rovnoběžný s osou c, aby bylo možné pozorovat vhodnou zelenou barvu ze směru stolu.
② Barevné pásy, barevné skvrny, barevné tvary
Části, které se výrazně liší barvou od hlavního těla drahokamu, lze označit jako barevné pásy, barevné skvrny, barevné tvary atd. Barevné pásy drahých kamenů se často objevují v určitém směrovém pásu nebo v podobě linie. Při navrhování brusů drahých kamenů je třeba se snažit, aby se na stole drahých kamenů neobjevovaly nerovnoměrné barevné pásy, barevné tvary atd. tak, jak je znázorněno na obrázku 1-37. Například rubíny a safíry mají často šestiúhelníkové barevné pásy, které jsou kolmé na osu c, a obecně by se při navrhování řezů drahých kamenů mělo usilovat o to, aby tabulka drahých kamenů byla rovnoběžná s osou c.
(3) Lesk drahých kamenů
Lesk drahých kamenů označuje schopnost povrchu drahého kamene odrážet světlo. Lesk lze rozdělit na kovový lesk, subkovový lesk, adamantový lesk a skleněný lesk, jak je znázorněno na obrázcích 1-38 až 1-41. Mezi zvláštní lesky drahých kamenů patří olejový lesk, pryskyřičný lesk, hedvábný lesk a perleťový lesk, jak je znázorněno na obrázcích 1-42 a 1-43. U stejné odrůdy drahých kamenů je kvalita leštění jedním z důležitých faktorů ovlivňujících sílu lesku; čím lepší je leštění, tím silnější je lesk.
Obrázek 1-38 Kovový lesk
Obrázek 1-39 Submetalický lesk
Obrázek 1-40 Adamantinový lesk
Obrázek 1-41 Lesk skla
Obrázek 1-42 Pryskyřičný lesk
Obrázek 1-43 Perleťový lesk
Kopírování @ Sobling.Jewelry - Výrobce šperků na zakázku, továrna na šperky OEM a ODM
(4) Speciální optické efekty
Mezi speciální optické efekty drahých kamenů patří především efekt kočičího oka, efekt hvězdného světla, efekt hry barev a efekt změny barev, stejně jako jevy jako haló efekt, efekt měsíčního světla a efekt pískového zlata. Kameny se speciálními optickými efekty jsou často zpracovány do zakřivených tvarů, s výjimkou efektu změny barvy.
① Efekt kočičího oka a efekt hvězdného světla
Efekt kočičího oka označuje jev, kdy se na zakřiveném povrchu drahého kamene v důsledku odrazu a lomu světla objevuje jasná linie připomínající kočičí oko. Efektem hvězdného světla se rozumí jev, kdy se na zakřiveném povrchu drahokamu v důsledku odrazu a lomu světla objevují dvě nebo více jasných čar, které připomínají třpytící se světlo hvězd.
Podmínky pro to, aby drahokam vykazoval efekt kočičího oka nebo efekt hvězdného světla: V první řadě musí drahokam obsahovat soubor (pro efekt kočičího oka) nebo více souborů (pro efekt hvězdného světla) hustě uspořádaných, orientovaných vláknitých, jehlicovitých nebo trubicovitých inkluzí nebo struktur. Zadruhé, při navrhování brusů drahokamu by měl být spodní povrch drahokamu rovnoběžný s rovinou inkluzí. Výška zakřiveného drahokamu by měla odpovídat ohnisku odraženého světla od inkluzí, přičemž jasná linie vytvářená drahokamem by měla být kolmá na směr inkluzí. Nakonec by měl být zakřivený povrch vyleštěn, zatímco spodní povrch se obvykle ponechává bez úpravy nebo nevyleštěný, jak je znázorněno na obrázcích 1-44 až 1-46.
Obrázek 1-45 Skleněné kočičí oko se souborem rovnoběžně uspořádaných vláknitých inkluzí
Obrázek 1-46, efekt kočičích očí skleněných kočičích očí
② Hra barevného efektu
Efekt hry barev označuje jev, kdy se na stejném drahém kameni vytvářejí různé barevné skvrny především v důsledku interference a difrakce světla a barvy skvrn se mění s úhlem pozorování.
Opál může vykazovat efekt hry barev a spodní povrch drahokamu by měl být rovnoběžný s většinou barevných rovin. Jako střed drahokamu zvolte část se zářivými barvami, primárně navrženou v zakřiveném tvaru, jak je znázorněno na obrázku 1-47.
③ Adularescence, Moonstone effect, Sunstone effect
Drahé kameny ze skupiny živců mohou vytvářet různé zvláštní optické efekty, jako je například adularescence labradoritu, efekt měsíčního kamene u měsíčního kamene a efekt slunečního kamene u slunečního kamene. Adularescence labradoritu označuje jev, kdy světlo interferuje a difraktuje mezi tenkými vrstvami dvojčatných krystalů labradoritu nebo orientovanými destičkovitými a jehličkovitými inkluzemi a při otáčení drahokamu zobrazuje barvy jako červená, žlutá a modrá. Měsíční efekt měsíčního kamene označuje jev, kdy světlo podléhá difuznímu odrazu nebo interferenci a difrakci mezi vrstvami draselného živce a sodného živce nebo mezi vrstvami dvojčatných krystalů, což při otáčení drahokamu zobrazuje modré a bílé odstíny připomínající měsíční světlo. Efekt slunečního kamene slunečního kamene označuje jev, kdy se světlo láme a odráží mezi hrubě orientovanými destičkovitými a jehličkovitými inkluzemi a při otáčení drahokamu vykazuje mnoho oslnivých odlesků, jak ukazuje obrázek 1-48.
Zvláštní optické účinky skupiny živců souvisejí s vrstevnatou strukturou drahých kamenů, proto by při navrhování drahých kamenů měla být spodní plocha rovnoběžná s jejich vrstevnatou strukturou a vyleštěná do zakřiveného tvaru, aby se lépe projevily zvláštní optické účinky.
(5) Lom a index lomu minerálů drahých kamenů
K odrazu a lomu dochází na rozhraní, když světlo přechází z jednoho prostředí do druhého.
Zákon lomu: Když světlo vstupuje do hustšího prostředí (s vyšším indexem lomu) ze vzácnějšího prostředí (s nižším indexem lomu) pod úhlem, leží lomený paprsek, dopadající paprsek a normála ve stejné rovině, přičemž lomený a dopadající paprsek leží na opačných stranách normály; úhel lomu je menší než úhel dopadu a s rostoucím úhlem dopadu roste i úhel lomu. Pokud světlo vstupuje do vzácnějšího prostředí z hustšího prostředí pod úhlem, je úhel lomu větší než úhel dopadu. Se zvětšujícím se úhlem dopadu se zvětšuje i úhel lomu. Pokud světelný paprsek dopadá na povrch prostředí kolmo, směr šíření se nemění a dráha světla je při lomu vratná (obrázek 1-49).
Zákon odrazu: Při dopadu světla na hranici leží odražený paprsek, dopadající paprsek a normála ve stejné rovině, přičemž odražený a dopadající paprsek leží na opačných stranách normály a úhel odrazu se rovná úhlu dopadu (obrázek 1-50).
Celkový vnitřní odraz: Když světelné vlny vstupují do méně hustého prostředí z prostředí hustšího, zvětšení úhlu dopadu způsobí, že se dopadající světlo již neláme, ale odráží se zcela zpět do hustšího prostředí. Tento jev se nazývá úplný vnitřní odraz a odpovídající úhel dopadu je znám jako kritický úhel pro úplný odraz, jak je znázorněno na obrázku 1-51.
Nechť je index lomu méně hustého prostředí n1, index lomu hustšího prostředí je n2 (n2 > n1) a kritický úhel pro úplný odraz je ɸ, sinɸ=n1/n2.
Dvojlom je rozdíl mezi maximálním a minimálním indexem lomu heterogenních drahých kamenů. U drahých kamenů s vysokou dvojlomností by se při konstrukci brusů mělo dbát na to, aby byl stůl kolmý na optickou osu. Při pohledu podél optické osy drahokam nevykazuje dvojlom, čímž se zamezí nápadnému odlesku hran faset, který by mohl ovlivnit vzhled drahokamu, jak je znázorněno na obrázcích 1-52 a 1-53.
Obrázek 1-52 Surový olivín (vlevo) a jeho hotový produkt (vpravo)
Obrázek 1-53 Dvojitý fasetový lom olivínu 6. Disperze minerálů drahých kamenů
(6) Disperze minerálů drahých kamenů
Jev, kdy se bílé světlo při průchodu materiálem rozkládá na různé vlnové délky barevného světla, se nazývá disperze. Například paprsek bílého světla se v důsledku různých indexů lomu rozkládá na jednotlivé barvy, jak je znázorněno na obrázku 1-54. Mezi drahé kameny s vysokou disperzí patří spessartin 0,027, zirkon 0,039, diamant 0,044, sfén 0,051, demantoid 0,057 a kubický zirkon 0,065.
Drahé kameny s vysokým indexem lomu a disperzními hodnotami, jako jsou rubíny, granáty a olivíny, se často navrhují v jasně broušených stylech, aby vynikl jejich jas a žár. Kameny s nižším indexem lomu nebo disperzními hodnotami se často navrhují ve stupňovitě broušených stylech, které zdůrazňují barvu drahokamu, jako jsou smaragdy a akvamaríny.
(7) Další fyzikální vlastnosti drahých kamenů
① Tepelná vodivost
Tepelná vodivost označuje schopnost materiálu vést teplo. Největší tepelnou vodivost mají kovy, po nich následují krystaly, zatímco amorfní materiály mají nejhorší tepelnou vodivost. Například zlato má silnou tepelnou vodivost a dotyk s ním je chladný, zatímco plast má slabou tepelnou vodivost a dotyk s ním je teplý. Mezi krystaly drahých kamenů mají nejlepší tepelnou vodivost diamanty; proto byl vynalezen měřič tepelné vodivosti, který má rozlišit diamanty od jiných podobných drahých kamenů.
② Elektrická vodivost
Elektrická vodivost označuje schopnost materiálu vést elektrický náboj. Obecně platí, že kovy mají vyšší elektrickou vodivost než nekovy. Z běžných drahých kamenů jsou přírodní modré diamanty polovodiče, zatímco ozářené modré diamanty elektrický proud nevedou, což může pomoci při identifikaci. Současně lze polovodiče využít k vývoji elektronických součástek, jako jsou diamanty typu IIb (diamanty), které lze použít jako polovodiče.
③ Piezoelektřina
Piezoelektricita označuje vlastnost materiálu, který při působení vnější síly vytváří elektrický náboj. Minerály s piezoelektrickými vlastnostmi se mohou uplatnit v radiotechnice a křemenné elektronice, například křemenné krystaly.
④ Termoelektřina
Termoelektřina označuje vlastnost materiálu, který při zahřátí generuje elektrický náboj. Termoelektrické vlastnosti má například turmalín.
⑤ Elektrostatika
Elektrostatikou se rozumí vlastnost materiálu, který při tření vytváří statický elektrický náboj. Elektrostatické vlastnosti má například jantar a plast.
⑥ Magnetismus
Přítomnost kovových prvků, jako je železo, kobalt a nikl, v minerálech drahých kamenů způsobuje především magnetismus. Například značné množství magnetitových inkluzí v labradoritu může pomoci při identifikaci.
Oddíl VI Přístroje pro zkoušení drahých kamenů
1. Lupa na drahé kameny 10x
(1) Struktura lupy Gemstone 10x
Běžně používaná 10násobná lupa na drahé kameny je třísložková čočka, která se skládá ze tří částí: horní a dolní konkávně-konvexní čočky a střední bikonvexní čočky, jak je znázorněno na obrázku 1-55.
Obrázek 1-55 Fyzický objekt 10násobné lupy na drahé kameny a její optická struktura
(2) Jak používat 10x lupu na drahé kameny
- Očistěte vzorek.
- Lupu držte blízko očí a mějte obě oči otevřené, abyste se během krátké doby neunavili.
- Pomocí pinzety na drahokamy uchopte vzorek, opřete jej o ruku držící lupu a pozorujte ve vzdálenosti asi 2,5 cm od něj.
- Nejprve si všímejte vnějších a vnitřních znaků drahokamu jako celku a poté se zaměřte na konkrétní pozorování.
(3) Použití 10násobné lupy na drahokamy
Pomocí 10násobné lupy lze pozorovat vnitřní a vnější znaky drahých kamenů, jako je rozložení inkluzí, barevné pásy, růstové linie, štěpnost a kvalita zpracování.
(4) Bezpečnostní opatření
- Vzorek je třeba před použitím očistit, aby nedošlo k záměně povrchových skvrn a prachu za povrchové znaky.
- Pro komplexní pozorování různých jevů je nutné pozorovat vzorek z více úhlů.
- Při používání lupy na drahokamy je důležité dosáhnout "tří opor": lokty na stole, ruce u sebe a ruka držící lupu u tváře, aby byla zajištěna maximální stabilita.
- Skleněné čočky mají relativně nízkou tvrdost a po použití by měly být okamžitě zasunuty a zakryty ochranným pouzdrem.
2. Drahokamový mikroskop
(1) Konstrukce drahokamového mikroskopu (obrázek 1-56)
Optický systém: zahrnuje okulárový systém, objektivový systém, systém zoomu atd.
Osvětlovací systém: zahrnuje spodní zdroj světla, horní zdroj světla, vypínač, knoflík pro nastavení intenzity světla atd.
Mechanický systém: zahrnuje držák, základnu, knoflík pro nastavení ohniskové vzdálenosti, zámek clony, držák drahokamů atd.
(2) Způsob použití drahokamového mikroskopu
- Očistěte vzorek a nasaďte jej na klip na drahokamy.
- Nastavte objektiv do nejnižší polohy a zapněte osvětlení mikroskopu.
- Nastavte okulár podle interpupilární vzdálenosti; zorné pole se stane úplným kruhem, což znamená, že nastavení je dokončeno.
- Nejprve nastavte ohniskovou vzdálenost tak, aby bylo zorné pole okuláru s pevným ohniskem jasné, poté nastavte ohniskovou vzdálenost okuláru s proměnným ohniskem tak, aby bylo zorné pole jasné, a nakonec nastavte knoflík pro zaostření.
- Podle potřeby zvolte vhodnou metodu osvětlení, nejprve pozorujte celkový stav vzorku a poté pokračujte ve zvětšování objektivu pro místní pozorování.
- Po pozorování drahé kameny úhledně uložte, mikroskop znovu nastavte a nasaďte kryt.
(3) Způsoby osvětlení mikroskopů na drahé kameny
Mezi hlavní metody osvětlení pro mikroskopy drahých kamenů patří odražené osvětlení, osvětlení v tmavém poli a osvětlení v jasném poli. Odražené osvětlení používá horní zdroj světla a používá se především k pozorování vnějších znaků drahých kamenů. Osvětlení v tmavém poli používá spodní zdroj světla spolu s černým stínítkem a slouží především k pozorování vnitřních znaků drahých kamenů. Osvětlení v jasném poli využívá vestavěný spodní zdroj světla mikroskopu a odstraňuje stínítko, které se používá k pozorování vnitřních inkluzí nebo růstových linií u tmavších drahých kamenů. Kromě výše uvedených metod se používá také osvětlení rozptylovým světlem, osvětlení bodovým světlem, horizontální osvětlení, maskovací osvětlení a osvětlení polarizovaným světlem, jak je znázorněno na obrázku 1-57.
(4) Použití mikroskopů na drahé kameny
Pomocí drahokamového mikroskopu lze komplexně pozorovat vnitřní a vnější znaky drahokamových materiálů, včetně trhlin, inkluzí, barevných pásů a růstových linií.
(5) Bezpečnostní opatření
- Při používání mikroskopu zacházejte s mechanickými částmi opatrně.
- Nedotýkejte se okuláru ani objektivu rukama; k čištění používejte speciální papír na objektivy.
- Po použití mikroskopu nastavte jas zdroje světla na nejnižší hodnotu a vypněte napájení.
- Po použití je třeba tubus objektivu ihned nastavit do nejnižší polohy, aby nedošlo k uvolnění nastavovacího knoflíku.
3. Refraktometr
(1) Princip refraktometru
Princip drahokamového refraktometru je založen na zákonu lomu a principu úplného vnitřního odrazu, jak je znázorněno na obrázku 1-58.
(2) Konstrukce refraktometru
Drahokamový refraktometr se skládá především z hranolu s vysokým indexem lomu, zrcadel, čoček, polarizátorů, zdrojů světla a stupnic, jak je znázorněno na obrázku 1-59. V současné době je většina refraktometrických hranolů na trhu vyrobena z olovnatého skla a zdroj světla obvykle používá žluté světlo o vlnové délce 589,5 nm. Protože mezi drahokamem a hranolem je tenká vrstva vzduchového filmu, je k zajištění dobrého optického kontaktu mezi nimi zapotřebí kontaktní kapalina (refrakční olej).
(3) Způsob použití refraktometru
V závislosti na konkrétní situaci drahokamu lze zvolit buď metodu blízké, nebo daleké vidění. Obecně lze říci, že fasetované drahokamy se většinou měří metodou blízkého pohledu, zatímco malé fasety nebo zakřivené drahokamy se většinou měří metodou dalekého pohledu.
① Metoda krátkozrakosti
- Vyčistěte vzorek a zkušební plošinu.
- Zapněte napájení a nakapejte lámavý olej do středu zkušební plošiny hranolu o průměru kapky přibližně 1 〜2 mm.
- Vyberte největší vyleštěnou fazetu a jemně ji přitlačte na kapku oleje uprostřed zkušební plošiny hranolu.
- Přibližte oči k okuláru, otáčejte drahokamem, pozorujte pohyb linie stínu nahoru a dolů a odečtěte a zaznamenejte naměřené hodnoty.
- Po ukončení testování je třeba vzorky a testovací plošinu okamžitě vyčistit, vzorky sebrat a vypnout napájení.
② Metoda hyperopie
- Očistěte vzorky a zkušební plošinu.
- Zapněte napájení a na kovový povrch v blízkosti zkušební plošiny kápněte přiměřené množství lámavého oleje.
- Umístěte drahokam zakřiveným povrchem dolů tak, aby se zakřivený povrch drahokamu dotýkal příslušného množství lámavého oleje.
- Umístěte drahokam s přiměřeným množstvím lámavého oleje doprostřed zkušebního stolu.
- Pohybujte očima sem a tam a pozorujte obrys drahokamu.
- Pohybujte očima nahoru a dolů a sledujte změny světla a tmy v obrysu drahokamu a zaznamenejte údaje na hranici, kde je polovina světla a polovina tmy.
- Po skončení testování ihned očistěte vzorek a testovací stůl, vyjměte vzorek a vypněte napájení.
(4) Účel refraktometru
Lze jím testovat index lomu, dvojlom, osové vlastnosti a optické vlastnosti drahých kamenů.
(5) Bezpečnostní opatření
- Drahokam by měl mít dobře vyleštěný povrch; pokud je spodní povrch zakřiveného drahokamu dobře vyleštěný, lze pro zkoušku použít metodu fasetování.
- Organické drahé kameny a porézní drahé kameny by neměly být testovány na index lomu pomocí refraktometru.
- Před testováním očistěte zkušební stůl a drahokam.
- Pro získání přesných hodnot indexu dvojlomu je třeba změřit několik aspektů.
- Věnujte pozornost rozlišování mezi indexem lomu drahých kamenů a indexem lomu refrakčního oleje.
- Dbejte na ochranu zkušební plošiny refraktometru, aby nedošlo k poškrábání od drahých kamenů nebo pinzety, které by mohlo ovlivnit životnost zkušební plošiny. Přesnost výsledků testu závisí na různých faktorech, jako je stav leštění drahého kamene, množství použitého refrakčního oleje a přesnost samotného refraktometru.
- Po zkoušce ihned otřete zbytky kontaktní kapaliny na zkušební plošině, abyste zabránili korozi.
4. Polarizační filtr
(1) Princip polarizátorů
Když přirozené světlo prochází spodním polarizátorem, vytváří polarizované světlo rovnoběžné se spodním polarizátorem. Když jsou směry kmitání horního a dolního polarizátoru rovnoběžné, je zobrazení nejjasnější; když jsou směry kmitání kolmé, je zobrazení nejtmavší, jak ukazuje obrázek 1-60.
(2) Struktura polarizátorů
Hlavní konstrukce polarizátoru zahrnuje horní polarizátor, dolní polarizátor, drahokamový stupeň a zdroj světla, jak je znázorněno na obrázku 1-61.
(3) Jak používat polarizátor
- Očistěte testovaný drahokam.
- Zapněte zdroj světla, otočte horní polarizátor tak, aby vertikální a horizontální polarizované světlo bylo kolmé, a pozorujte zorné pole shora, abyste našli nejtmavší bod.
- Položte testovaný drahokam na pódium.
- Otočte drahokam (kulisu) o 360°, pozorujte změny jasu drahokamu, zaznamenejte a uzavřete jevy pozorované polarizačním mikroskopem a závěry jsou uvedeny v tabulce 1-7.
- Chraňte testovaný drahokam a vypněte napájení.
Tabulka 1-7 Jevy pozorované polarizačním mikroskopem a závěry
| Operace | Fenomén | Závěr |
|---|---|---|
| Pod zkříženými polarizátory otáčejte drahokamem o 360°. | Čtyři světlé a čtyři tmavé | Optické heterogenní těleso |
| Pod zkříženými polarizátory otáčejte drahokamem o 360°. | Úplně tmavé/abnormální zhasínání | Optické homogenní těleso |
| Otáčení drahého kamene pod ortogonálním polarizovaným světlem o 360° | Plně jasný | Optický heterogenní agregát |
(4) Použití polarizačního filtru
Pomocí polarizačního filtru na drahokamy můžete otestovat optické vlastnosti a osové vlastnosti a pozorovat pleochroismus drahokamu.
(5) Bezpečnostní opatření
- Drahokamy, které jsou neprůhledné, příliš malé nebo mají mnoho prasklin či inkluzí, jsou pro testování nevhodné.
- Během testování by měl být drahokam pozorován z několika stran, aby nedošlo k ovlivnění závěru.
5. Elektronická váha
Princip použití elektronických vah pro testování relativní hustoty drahých kamenů
(1) Principem použití elektronických vah ke zkoušení relativní hustoty drahých kamenů je Archimédův princip.
Relativní hustota (d)≈ hmotnost drahokamu na vzduchu / (hmotnost drahokamu na vzduchu - hmotnost drahokamu ve vodě).
(2) Struktura elektronické váhy
Elektronické váhy se skládají z vážicí misky, vodováhy a displeje, jak je znázorněno na obrázku 1-62.
(3) Způsob použití elektronické váhy
① Metoda měření hmotnosti
- Nastavte nivelační nožičky tak, aby bublina vodováhy byla ve středu kroužku.
- Pomocí pinzety umístěte drahokam na misku se stupnicí, počkejte, až se údaje ustálí, a poté odečtěte a zaznamenejte měření.
- Po dokončení vážení drahé kameny odložíte a přístroj vypnete.
② Zkouška relativní hustoty metodou vážení čisté vody.
- Očistěte testovaný drahokam.
- Zapněte elektronickou váhu a proveďte její kalibraci na nulu.
- Položte drahokam na váhu a zaznamenejte jeho hmotnost G空 ve vzduchu.
- Pinzetou vyjměte drahokam a nastavte váhu na nulu.
- Pomocí pinzety opatrně vložte drahokam do kovového košíku tak, aby byly drahokam i kovový košík zcela ponořeny ve vodě, a změřte hmotnost drahokamu ve vodě G水.
- Naměřenou hodnotu dosaďte do vzorceSG≈G空/ (G空 - G水), abychom získali relativní hustotu drahokamu.
- Vyjměte drahokam, osušte jej, uložte a vypněte napájení.
(4) Použití elektronických vah
Běžně používané elektronické váhy umožňují odečítat s přesností na čtvrté desetinné místo a používají se především k vážení drahých kamenů a určování relativní hustoty.
(5) Bezpečnostní opatření
- Pórovité drahokamy s mnoha prasklinami nebo příliš malé (méně než 0,3 ct) by neměly být testovány na relativní hustotu metodou vážení čistou vodou.
- Při ponoření kovové lopatky a testovaného drahokamu do vody je třeba odstranit vzduchové bubliny.
- Elektronická váha by měla být umístěna na stabilním povrchu se zavřenými dveřmi a okny, aby se zabránilo rušení.
6. Dichroskop
(1) Princip dichroskopu
Když přirozené světlo vstoupí do heterogenního drahokamu, rozdělí se na dva paprsky polarizovaného světla s kolmými vibracemi a různými směry šíření. Heterogenní drahokam pohlcuje světlo odlišně v závislosti na směru vibrací, čímž odděluje tyto dva typy světla, které mohou odhalit různé barvy. Pleochroismus mohou vykazovat pouze barevné, průhledné (světlopropustné) heterogenní drahé kameny.
(2) Struktura dichroskopu
Dichroskop se skládá především z objektivu, kalcitu a okuláru, jak je znázorněno na obrázcích 1-63 a 1-64.
(3) Jak používat dichroskop
- Přeneste bílé světlo přes vzorek drahokamu.
- Umístěte dichroskop do blízkosti drahého kamene, abyste zajistili, že světlo vstupující do dichroskopu je procházející světlo.
- Přibližte oči k dichroskopu a pozorujte barevné rozdíly v obou okénkách dichroskopu při jeho otáčení.
- Zaznamenejte a analyzujte výsledky.
(4) Použití dichroskopu
Pozorujte pleochroismus drahokamu, jak je znázorněno na obrázku 1-65.
(5) Bezpečnostní opatření
- Pleochroismus mohou vykazovat pouze barevné a průhledné drahé kameny.
- Pozorování je třeba provádět z více směrů.
- U drahých kamenů se slabým pleochroismem se zdržte ukvapených závěrů; pro ověření je třeba použít jiné metody.
- Vyvarujte se záměny nerovnoměrného rozložení barev v drahých kamenech za pleochroismus.
7. Ultrafialová zářivka
(1) Princip ultrafialové zářivky
Ultrafialová zářivka může vyzařovat dlouhovlnné ultrafialové světlo s hlavní vlnovou délkou 365 nm a krátkovlnné ultrafialové světlo s vlnovou délkou 253,7 nm, což umožňuje pozorovat luminiscenční vlastnosti drahých kamenů v dlouhovlnném a krátkovlnném ultrafialovém světle.
(2) Struktura ultrafialové zářivky
Ultrafialová zářivka se skládá především z dlouhovlnného a krátkovlnného zdroje ultrafialového světla, tmavé skříňky a vypínače, jak je znázorněno na obrázku 1-66.
(3) Jak používat ultrafialovou zářivku
- Očistěte testovaný drahokam, umístěte jej pod ultrafialovou zářivku a zavřete tmavý box.
- Zapněte zdroj světla, zvolte dlouhovlnné nebo krátkovlnné ultrafialové světlo a pozorujte luminiscenční vlastnosti drahého kamene.
- Zaznamenávejte jevy, především intenzitu, barvu a umístění fluorescence.
(4) Použití ultrafialových zářivek
Pozorování luminiscenčních vlastností drahých kamenů může pomoci při určování odrůdy, původu a toho, zda byly upraveny nebo optimalizovány.
(5) Bezpečnostní opatření
- Krátkovlnné ultrafialové světlo může poškodit oči a v závažných případech může vést až k oslepnutí; přímému sledování ultrafialových zářivek je třeba se vyhnout.
- Krátkovlnné ultrafialové světlo může poškodit pokožku; během provozu je zakázáno pokládat ruce přímo pod ultrafialovou zářivku.
- Je třeba věnovat pozornost rozlišení mezi fialovou fluorescencí a iluzí fialové fluorescence. Fialová fluorescence je světlo vyzařované drahokamem, zatímco iluze fialové fluorescence je odraz ultrafialového světla od drahokamu.
8. Diamantový měřič tepelné vodivosti
(1) Princip diamantového měřiče tepelné vodivosti
Diamantový měřič tepelné vodivosti je navržen na základě extrémně vysoké tepelné vodivosti diamantů a slouží jako přístroj k rychlému rozlišení diamantů od podobných drahých kamenů.
(2) Struktura diamantového měřiče tepelné vodivosti
Diamantový měřič tepelné vodivosti se skládá především z kovových kontaktů, displeje a vypínače, jak je znázorněno na obrázku 1-67.
(3) Jak používat diamantový měřič tepelné vodivosti
- Očistěte a osušte zkoušený drahokam a umístěte jej do vhodné polohy na kovovou destičku.
- Zapněte přepínač měřiče tepelné vodivosti, nastavte vhodný režim podle teploty v místnosti a velikosti drahého kamene a předehřejte.
- Držte detektor, dotkněte se prsty kovové destičky, zarovnejte ji v pravém úhlu ke zkušebnímu kameni, vyviněte určitý tlak a přístroj zobrazí světelné a zvukové signály pro získání výsledků testu.
- Pokud přístroj pro měření tepelné vodivosti vydá v diamantové zóně zvukový signál, může se jednat o diamant nebo syntetický karbid křemíku, které lze dále rozlišit pomocí lupy. Diamanty jsou homogenní bez odlesků na hranách faset, zatímco syntetický karbid křemíku má zjevné odlesky na hranách faset.
(4) Použití diamantového přístroje pro měření tepelné vodivosti
Přístroj pro měření tepelné vodivosti diamantů dokáže rychle odlišit diamanty od podobných drahých kamenů.
(5) Bezpečnostní opatření
- Během testování je třeba dbát na ochranu kovových kontaktů a ihned po použití nasadit ochranný kryt.
- Baterie by měla být při nízkém výkonu vyměněna neprodleně, aby nedošlo k ovlivnění výsledků testu.
9. Úvod do velkých nástrojů
(1) Infračervený spektrometr s Fourierovou transformací
Infračervený spektrometr s Fourierovou transformací využívá infračervené světelné vlny k ozáření materiálu drahokamu tak, aby došlo ke skokům energetické úrovně vibrací materiálu, absorpci odpovídajícího infračerveného světla a výslednému spektru, k provedení analýzy materiálu přístroje. Zkušební metody zahrnují transmisi a reflexi a poskytují pohodlné, přesné a nedestruktivní testování.
V gemologii lze rozdíly v infračervených spektrech využít k identifikaci odrůd drahých kamenů. Lze jím odhalit umělé materiály v drahokamech, a určit tak, zda se jedná o nějakou výplňovou úpravu, například epoxidovou pryskyřici v jadeitu třídy C. Testováním molekul hydroxylu a vody v drahokamech lze rozlišit přírodní a syntetické krystaly. Přítomnost atomů nečistot v diamantech lze testovat za účelem klasifikace typů diamantů, jak je znázorněno na obrázcích 168 a 1-69.
(2) Laserový Ramanův spektrometr
Laserový Ramanův spektrometr je přístroj, který analyzuje materiály pomocí nepružných srážek mezi laserovými fotony a molekulami materiálu, čímž vzniká spektrum molekulárního rozptylu. Vyznačuje se vysokým rozlišením, citlivostí a rychlou nedestruktivní analýzou.
Gemologie může zjistit složení inkluzí v drahých kamenech, zejména studiem jednotlivých tekutých inkluzí o velikosti 1 μm a různých pevných minerálních inkluzí v drahém kameni, aby analyzovala typy jejich geneze. Dokáže odhalit výplňové materiály v drahých kamenech a rozlišit barvené černé perly (bohaté na stříbro) od černých perel pěstovaných v mořské vodě. Druhy drahokamů lze identifikovat na základě spekter, jak je znázorněno na obrázcích 1-70 a 1-71.
(3) Ultrafialový viditelný spektrofotometr
UV-viditelný spektrofotometr je přístroj, který využívá ultrafialové a viditelné elektromagnetické vlny k ozařování materiálů, což způsobuje elektronické přechody mezi energetickými hladinami a vytváří absorpční spektra pro analýzu materiálů, jak je znázorněno na obrázku 1-72.
V gemologii lze drahé kameny identifikovat na základě vlastností jejich absorpčních spekter. Dokáže odhalit uměle upravené drahé kameny, například přírodní modré diamanty a ozářené modré diamanty; dokáže rozlišit některé přírodní drahé kameny od syntetických drahých kamenů, například přírodní červený beryl a syntetický červený beryl; může také studovat mechanismy zbarvení drahých kamenů.
(4) Katodoluminiscenční přístroj
Katodoluminiscenční přístroj využívá katodovou trubici k vysílání vysokoenergetických elektronových paprsků, které vzrušují povrch materiálů drahých kamenů a způsobují jejich luminiscenci. Na základě luminiscenčních vlastností provádí také výzkum materiálů.
V gemologii lze přírodní a syntetické rubíny, přírodní a syntetické diamanty, přírodní nefrit a upravený nefrit klasifikovat na základě luminiscenčních vlastností drahokamů, jak ukazuje obrázek 1-73.
(5) Analyzátor proporcí drahokamů
Analyzátor proporcí drahokamů je konvenční přístroj pro měření proporcí drahokamů, který měří proporce a hlavní odchylky symetrie hotových drahokamů prostřednictvím vztahu mezi promítaným obrazem a standardní grafikou a stupnicí na obrazovce, jak je znázorněno na obrázcích 1-74 a 1-75.
Jedna odpověď
Merci pour la qualité de l’information