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Enthüllung weiterer 8 Arten von einkristallinen optimierten Edelsteinen
Optimierung und Identifizierung von Gelbtopas, Turmalin, Zirkon und anderen.
Edelsteinkristalle, die in einem periodischen Muster nach bestimmten Regeln von Atomen oder Molekülen angeordnet sind, werden als Einkristalle bezeichnet. Es gibt viele einkristalline Edelsteine, wie Rubine, Saphire, Diamanten, Smaragde, Turmaline, Kristalle und Zirkone. Einkristalline Edelsteine haben im Allgemeinen eine hohe Transparenz und einen starken Glanz. Die Optimierungsbehandlung von einkristallinen Edelsteinen wird hauptsächlich zur Verbesserung der Farbe und Transparenz von allochromatischen Edelsteinen eingesetzt. Die meisten Edelsteine, die durch Spurenelemente gefärbt sind, können durch eine Optimierungsbehandlung ihre Farbe verbessern und ihre Transparenz erhöhen. Je nach chemischer Zusammensetzung, Struktur und Farbmechanismus der Einkristalle werden unterschiedliche Optimierungsverfahren angewandt. Bei natürlichen Smaragden und Rubinen mit vielen Rissen wird zum Beispiel oft farbloses oder farbiges Öl eingespritzt, um sie zu füllen. Es gibt viele Optimierungsmethoden für Korund-Edelsteine, und fast alle können auf Korund-Edelsteine angewendet werden. Die Optimierungsmethoden für andere Arten von einkristallinen Edelsteinen sollten entsprechend dem Farbprinzip der Edelsteine gewählt werden.
Darüber hinaus können einige einkristalline Edelsteine, die durch ihre Bestandteile gefärbt sind, wie Granat, Malachit und Peridot, nicht mit Optimierungsverfahren behandelt werden, um die Farbe der Edelsteine zu verändern.
Bestrahlter Blautopas
Inhaltsübersicht
Abschnitt I Gelber Topas
1. Gemmologische Merkmale von Gelbtopas
Gelber Topas, auch bekannt als Topas, hat die chemische Zusammensetzung von Al2SiO4(F,OH)2 und kann Spurenelemente wie Li und Be, Ga enthalten. Er kommt häufig in farblos, hellblau, blau, gelb, rosa, rosa, rotbraun, grün und anderen Farben vor; rosa Topas kann Chromionen enthalten.
Nach den verschiedenen Bestandteilen wird Topas in F-Typ-Topas und OH-Typ-Topas unterteilt. Die Farben des F-Typ-Topas sind hauptsächlich farblos, hellblau oder braun und kommen in Pegmatit vor; die Farben des OH-Typ-Topas sind hauptsächlich gelb, goldgelb, rosa, rot, usw. Der chromhaltige rote Topas vom OH-Typ ist eine sehr wertvolle Varietät, die vor allem in Greisen- oder Deichgestein vorkommt. Er wird hauptsächlich in Granitpegmatit und Greisengestein gewonnen. Die Produktionsgebiete sind über die ganze Welt verteilt, darunter Brasilien, Myanmar, die Vereinigten Staaten und Sri Lanka, und es gibt auch Produktionsstätten in Yunnan, Guangdong und der Inneren Mongolei in China.
2. Veränderungen der Farbe von Topas vor und nach der Verbesserung
Verschiedene Topasarten weisen nach einer Optimierungsbehandlung unterschiedliche Veränderungen auf. Der Hauptzweck der Optimierung von Topas besteht darin, seine Farbe zu verbessern. Je nach Art sind die spezifischen Farbveränderungen wie folgt:
(1) Topas vom Typ F
Farbloser oder brauner Topas vom F-Typ verwandelt sich nach radioaktiver Bestrahlung in dunkelbraun oder grünlich-braun, und nach einer Wärmebehandlung bei etwa 200℃ erhält man schönen blauen Topas in verschiedenen Farbtönen (Abbildung 5-27).
Nach der Verbesserung ähnelt der gelbe Topas des Typs F dem Aquamarin sehr und ist zu einem Ersatz für ihn geworden. Die blaue Farbe des verbesserten gelben Topas ist stabil, und eine übermäßige Erhitzung kann ihn in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzen.
(2) Gelber Topas vom OH-Typ
Gelber Topas vom OH-Typ ist in verschiedenen Farben erhältlich, wobei der teuerste Topas orange-gelb ist und als "Imperial Topaz" bekannt ist. Andere Farben von gelbem Topas können ebenfalls optimiert werden, um die Farbe von "Imperial Topaz" zu erreichen.
Rosa oder violett-gelber Topas, der Chrom enthält, kann sich nach Bestrahlung orange-rot und rot färben und nach Erhitzen wieder seine ursprüngliche Farbe annehmen.
Brasilianischer rosa und roter Topas wird durch Erhitzen von gelbem und orangefarbenem Topas aus der Region hergestellt. Eine Art von brasilianischem Blautopas wird nach radioaktiver Bestrahlung schwarz und kann durch Sonneneinstrahlung wieder seine ursprüngliche Farbe annehmen. Durch eine kontrollierte Wärmebehandlung kann er in eine rosa Farbe umgewandelt werden, und mit einer geeigneten Bestrahlung kann eine goldene Farbe erreicht werden, aber Blau erscheint nicht. Die Farbveränderung von OH-Topas nach Bestrahlung ist in Abbildung 5-28 dargestellt.
3. Übliche Optimierungsmethoden für Topas
Es gibt viele Optimierungsmethoden für Topas; die häufigste und kommerziell wertvollste Methode ist die Bestrahlung. Der meiste Blautopas wird zunächst durch Bestrahlung aus farblosem Topas gewonnen, gefolgt von einer Wärmebehandlung zur Entfernung von Gelb- und Brauntönen. Diese Methode der Farbänderung führt zu leuchtenden Farben, die sehr stabil sind. Blauer Topas des Typs F, der einer Bestrahlungsbehandlung unterzogen wurde, ist auf dem Markt sehr beliebt, aber die Restradioaktivität muss unter den nationalen Normen liegen, bevor er verkauft werden kann. Andere Behandlungsmethoden wie Wärmebehandlung, Beschichtung und Diffusion sind gängige Optimierungsmethoden für Topas.
Die Stabilität der blauen Farbe von Blautopas nach der Farbbehandlung war schon immer ein wichtiges Anliegen der Schmuckindustrie und der Verbraucher. Simulierte Ausbleich- und Belichtungsexperimente unter Sonnenlicht für fast 5 Jahre zeigen, dass bestrahlter Blautopas in 5 Jahren nur 2%-3% ausbleicht, was bedeutet, dass innerhalb von 5 Jahren kein signifikantes Ausbleichen beobachtet werden kann.
(1) Bestrahlungstechnologie und -ausrüstung
Die auf dem Markt am weitesten verbreitete Behandlungsmethode für Topas ist die Bestrahlung, und bestrahlter Topas hat im Laufe der Jahre große Anerkennung gefunden. Durch Bestrahlung und/oder Wärmebehandlung können die rosa, gelben, braunen und blauen Farbtöne von Topas verstärkt oder erzeugt werden. Jedes Gerät, das radioaktive Strahlen erzeugen kann, kann Topas bestrahlen. Zu den häufig verwendeten Geräten gehören Kobaltquellen, schnelle Neutronenreaktoren sowie Hoch- und Niederenergie-Elektronenbeschleuniger. Der schnelle Neutronenreaktor ist derzeit das wichtigste Gerät zur Verbesserung von Topas.
Die Bestrahlung mit schnellen Neutronenreaktoren zeichnet sich durch eine hohe Effizienz und ein starkes Durchdringungsvermögen aus, wodurch tiefblauer Topas erzeugt werden kann. Aufgrund der vielen Kanäle und des großen Volumens des Reaktors können viele Proben auf einmal bestrahlt werden.
Mit Hoch- und Niederenergie-Elektronenbeschleunigern lassen sich tiefere Farben erzielen, doch müssen sie auch einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um die entstehenden Gelbtöne zu entfernen. Diese Methode kann zu Restradioaktivität führen, so dass behandelter Topas nicht sofort auf den Markt gebracht werden kann. Die Bestrahlung von Topas mit einem Reaktor kann ihn blau färben, ohne dass eine anschließende Wärmebehandlung erforderlich ist. Die typischste Färbung durch Reaktorbestrahlung ist ein mittleres bis tiefes Graublau, das oft wie "Tinte" aussieht. Manchmal wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, um diese Tintenerscheinung zu entfernen, was zu einer helleren und gesättigteren Farbe führt (Abbildung 5-29). Jeder Edelstein, der mit einem Reaktor behandelt wurde, weist jedoch Restradioaktivität auf. Daher muss bestrahlter Topas eine gewisse Zeit lang gelagert werden, bis die Radioaktivität auf ein bestimmtes Niveau abgeklungen ist, bevor er kommerziell verwendet werden kann.
Manchmal werden mehrere Behandlungsmethoden kombiniert, um tiefere Farben ohne das tintenartige Aussehen von Topas zu erzielen. Bei dieser kombinierten Behandlung werden Reaktorbestrahlung, Elektronenbeschleunigung und Wärmebehandlung eingesetzt, was zu hellem, stark gesättigtem Topas führt.
Nach der Bestrahlung ist die Farbe des Blautopas stabil, er ist in der Edelsteinbranche weit verbreitet und bei vielen beliebt.
(2) Wärmebehandlung
Der Zweck der Wärmebehandlung besteht darin, schlecht gefärbte und instabile Farbzentren zu entfernen, damit eine gute Farbe und stabile Farbzentren übrig bleiben. Beim Erhitzen werden die braunen und bräunlichen Farbzentren des F-Typ-Topas entfernt, wodurch das blaue Farbzentrum zum Vorschein kommt.
Die übliche Ausrüstung für die Wärmebehandlung ist ein Ofen oder Muffelofen mit einer Heiztemperatur von 180-300 °C, die genau kontrolliert werden muss. Der blaue Farbkern von Topas erscheint bei einer bestimmten Temperatur; unterhalb dieser Temperatur bleibt die Farbe unverändert, und oberhalb dieser Temperatur verblasst das Blau zu farblos.
(3) Oberfläche Verfilmung
Die Oberflächenveredelung ist ein gängiges Verfahren zur Behandlung von Topas, bei dem eine Farbschicht auf farblosen oder hellen Topas aufgebracht wird, um verschiedene Farbschattierungen zu erzielen. Die Oberflächenbeschichtung ist in der Regel farbig, mit einer sehr dünnen Schicht, und die am häufigsten verwendete ist eine Metalloxidschicht.
(4) Diffusionsbehandlung
Im Allgemeinen wird die Diffusionsbehandlung mit Co2+ kann blauer Topas hergestellt werden. Das Diffusionsverfahren ähnelt dem des Saphirs und erfolgt durch Erhitzen bei hohen Temperaturen. Farbloser oder heller Topas kann nach der Diffusion kobaltblauen Topas ergeben.
4. Erkennungsmerkmale von optimal behandeltem Topas
Nach der Optimierungsbehandlung sollte der Topas anhand seiner Merkmale unterschieden werden. Mit Ausnahme der Wärmebehandlung, die als Optimierung gilt, werden alle anderen Behandlungen als solche klassifiziert, und die Behandlungsmethode sollte bei der Namensgebung angegeben werden. Die Unterscheidungsmerkmale von behandeltem Topas lassen sich wie folgt zusammenfassen.
(1) Identifizierungsmethoden für bestrahlten Topas
Die meisten bestrahlten Topase weisen unterschiedliche Blautöne auf. Obwohl diese blaue Farbintensität und -tiefe in der Natur nicht vorkommt, gibt es derzeit keine zerstörungsfreie Methode, um genau nachzuweisen, ob die Farbe von Blautopas bestrahlt wurde. Wird jedoch bestätigt, dass er bestrahlt wurde, sollte dies auf dem Identifikationszertifikat vermerkt werden. Außerdem können einige gelbe und braune Topase, ob natürlich oder künstlich gefärbt, unter Lichteinwirkung verblassen.
Die Farbbildung von F-Typ-Blautopas ist auf externe Bestrahlung zurückzuführen, die einen blauen Farbkern erzeugt. Der Unterschied zu natürlichem Topas besteht darin, dass bestrahlte Exemplare durch künstliche hochdosierte, kurzzeitige Bestrahlung und Erhitzung gebildet werden; natürliche Exemplare entstehen durch niedrig dosierte, langfristige Bestrahlung und Lichteinwirkung in der Natur. Die Farbe von bestrahltem Blautopas ist stabil, so dass im Allgemeinen nicht festgestellt werden muss, ob es sich um einen natürlichen Topas handelt; bestrahlter Topas sollte jedoch auf Restradioaktivität untersucht werden.
Bei Proben, die mit einem Neutronenreaktor bestrahlt werden, entsteht zwangsläufig Restradioaktivität. Daher ist eine längere Abkühlungs- und Einlagerungszeit erforderlich, um die Restradioaktivität zu verringern. Bestrahlter Topas muss mindestens ein Jahr lang gelagert werden, bevor er auf den Markt kommt, da die Restradioaktivität von Topas eine Halbwertszeit von etwa hundert Tagen hat und drei Halbwertszeiten abgewartet werden müssen, um sicherzustellen, dass er den menschlichen Körper nicht schädigt, bevor er auf den Markt kommt.
Derzeit sind die Normen für die maximale Restradioaktivität von bestrahltem Topas von Land zu Land unterschiedlich. In den meisten Ländern und Regionen gilt ein Wert von 70 Bq als Standard, d. h. die Restradioaktivität im Edelstein muss unter 70 Bq liegen, um vermarktet werden zu können, wobei die Standards in den Vereinigten Staaten und Hongkong noch niedriger sind.
(2) Identifikationsmerkmale von gefilmt
Der mit einer Beschichtung behandelte Topas zeigt auf seiner Oberfläche sehr helle Regenbogenfarben [Abbildung 5-30(a)]. Bei vergrößerter Betrachtung sind Kratzer auf der Oberfläche zu erkennen, die durch die geringe Härte des Filmmaterials verursacht werden.
(3) Identifizierungsmerkmale von diffus behandeltem Topas
Die Diffusionsbehandlung von Topas ähnelt der von diffusionsbehandeltem blauem Saphir, wobei in beiden Fällen unter Erhitzung farbgebende Ionen in das Gitter oder die Risse des Edelsteins eingebracht werden. Nach der Diffusionsbehandlung sind die wichtigsten Erkennungsmerkmale von Topas wie folgt:
① Die Farbe des Topas zeigt einen charakteristischen blau-grünen Farbton von Co2+und die blau-grüne Farbe ist auf die Oberfläche beschränkt, mit einer allgemeinen Dicke von nicht mehr als 5 μm.
② Bei vergrößerter Betrachtung erscheint die Oberflächenfarbe von Topas ungleichmäßig und weist oft bräunlich-grüne Flecken auf, die noch deutlicher hervortreten, wenn der Edelstein in Flüssigkeit getaucht wird.
③ Aufgrund einer großen Menge an Co2+ in diffusionsbehandeltem gelben Saphir erscheint er unter einem Chelsea-Filter orangerot.
④ Das Absorptionsspektrum kann die Co2+ Absorptionsspektrum.
Abschnitt II Turmalin
1. Gemmologische Merkmale des Turmalins
Turmalin in Edelsteinqualität wird als Turmalin bezeichnet, und seine chemische Zusammensetzung ist komplex. Turmalin gehört zu einem komplexen Borsilikat-Mineral mit der chemischen Formel Na(Mg, Fe, Mn, Li, A1)3A16 (Si6O18)(BO3)3(OH, F)4. Je nach den Bestandteilen wird er hauptsächlich in vier Varietäten unterteilt: Dravit, Schorlit, Elbait und Tsilaisit. Spurenelemente wie Eisen, Magnesium, Lithium, Mangan und Aluminium können sich gegenseitig ersetzen, und der unterschiedliche Ionengehalt kann die Farbe und Art des Turmalins beeinflussen.
Es gibt zwei vollständige Mischkristallreihen zwischen Dravit und Schörlit sowie zwischen Schörlit und Elbait. Zugleich gibt es eine unvollständige Mischkristallreihe zwischen Dravit und Elbait. Diejenigen mit hellen Farben und klarer Transparenz können als Edelsteine verwendet werden. Eisenreicher Turmalin ist schwarz und grün; je höher der Eisengehalt, desto dunkler die Farbe; magnesiumreicher Turmalin ist gelb oder braun; Lithium-, Mangan- und Cäsiumturmalin sind rosarot, rosa, rot oder blau; chromreicher Turmalin ist grün bis tiefgrün. Die besten Farben unter ihnen sind himmelblauer und leuchtend rosaroter Turmalin. Hochwertiger, schwerer Turmalin hat einen ähnlichen Preis wie Rubine der gleichen Qualität.
In ein und demselben Turmalinkristall führt die ungleichmäßige Verteilung der Komponenten auch zu Farbvariationen, wobei Bicolor-Turmalin, Multicolor-Turmalin oder Wassermelonen-Turmalin mit innerem Infrarotgrün entlang des Turmalins auftreten. Die Turmalinvarietäten werden hauptsächlich nach der Farbe in rote Serien, blaue Serien, grüne Serien und zweifarbige Serien eingeteilt. Die Varietäten und Farbursachen von Turmalin sind in Tabelle 5-8 aufgeführt.
Tabelle 5-8 Sorten von Turmalin und ihre Farbursachen
| Edelstein Name | Chemische Hauptzusammensetzung | Farbe | Farbe Ursache |
|---|---|---|---|
| Roter Turmalin | Na(Li,Al)3Al6B3(Si6O27) | Rosa bis Rot | Lithium-Ionen und Mangan-Ionen |
| (OH, F)4NaMn3Al6B3(Si6O27)(OH, F)4 | |||
| Grün Turmalin | Na(Mg, Fe)3Al6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | Gelbgrün bis Dunkelgrün sowie Blaugrün und Braungrün | Geringe Menge an Eisen-Ionen, mehr Eisen-Ionen können schwarze Farbe verursachen |
| Blauer Turmalin | Na(Fe, CU)3Al6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | Hellblau bis Dunkelblau | Eisen-Ionen und eine geringe Menge an Kupfer-Ionen |
| Paraíba-Turmalin | Na(Cr, Mn)3Al6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | Grün bis Blau | Kupfer-Ionen und Mangan-Ionen |
Der Turmalin ist reich an Einschlüssen und hat Risse entwickelt. Bei der Verarbeitung von Halbedelsteinen spritzen die Fabriken in der Regel vor dem Schleifen Harz ein, um das Brechen der Rohstoffe zu vermeiden und die Ausbeute zu erhöhen. Dies dient der besseren Haftung und erhöht die Transparenz. Selbst nach der Harzinjektion beträgt die Ausbeute nur 10%-20%; ohne Harzinjektion kann die Ausbeute weniger als 5% betragen. Fast alle Turmaline werden vor dem Schneiden mit Harz injiziert, um die Kosten zu senken und die Ausbeute zu erhöhen.
2. Optimierung der Behandlungs- und Identifizierungsmethoden für Turmalin
Zu den üblichen Optimierungsverfahren für Turmalin gehören Wärmebehandlung, Füllbehandlung, Färbebehandlung, Filmbehandlung, Bestrahlungsbehandlung und Diffusionsbehandlung.
(1) Wärmebehandlung
Durch Wärmebehandlung kann die Farbe von Turmalin verbessert werden. Im Allgemeinen wird dunklerer Turmalin erhitzt, um seine Farbe aufzuhellen, wodurch die Transparenz verbessert und die Qualität des Edelsteins erhöht wird.
Aufgrund der zahlreichen Risse im natürlichen Turmalin ist eine Vorbehandlung erforderlich, bevor der Turmalin erhitzt und ohne Feinschleifen und Polieren in die gewünschte Form gebracht werden kann. Die Erhitzungstemperatur sollte nicht zu hoch sein, und die Erhitzungsgeschwindigkeit sollte allmählich erfolgen, damit der Edelstein keine Risse bekommt. Nach der Wärmebehandlung weist der Turmalin folgende Eigenschaften auf:
① Die Wärmebehandlung von Turmalin wird in der nationalen Norm als Optimierung eingestuft und darf in der Bescheinigung nicht angegeben werden. Die Wärmebehandlung kann die Farbe des Turmalins verändern und seine Reinheit verbessern.
Farbveränderungen können die blau-grüne Farbe nach dem Erhitzen aufhellen, die Transparenz erhöhen, das Grün verstärken und das Blau eliminieren; die Rottöne aus der Turmalinfarbe entfernen; einige Brauntöne werden rosa oder farblos; violett-rote Töne werden blau; orangefarbene Töne werden gelb, usw. Die Farbe ist nach der Wärmebehandlung relativ stabil.
③ Nach der Wärmebehandlung weisen die inneren Einschlüsse von Turmalin oft erhebliche Veränderungen auf, und bei einer vergrößerten Betrachtung sind einige gasförmige und flüssige Einschlüsse aufgesprungen, was zu einer Dunkelfärbung führt.
(2) Füllende Behandlung
Aufgrund der vielen Risse im natürlichen Turmalin kann das Auffüllen dieser Risse die Ausbeute an Turmalin erhöhen und die Stabilität der Edelsteine verbessern. Daher ist die Füllbehandlung eine weit verbreitete Optimierungsmethode für Turmalin.
① Die Füllung soll verhindern, dass der Rohstein bei der Verarbeitung Risse bekommt, und seine Struktur fester machen. Im Allgemeinen werden organische Materialien oder Glas in die reichhaltigen Risse des Turmalins gefüllt.
② Zu den üblichen Füllmaterialien gehören organische Stoffe und Glas, die unter anderem in farblosen Leim, farbloses Öl, farbigen Leim, farbiges Öl, farbloses Glas und farbiges Glas unterteilt werden.
Die Füllung wird häufig für mittel- bis minderwertigen Turmalin verwendet, der häufig in Armbändern, Schnitzereien und dekorativen Gegenständen zu finden ist. Auf dem Markt sind mehr als 90% des mittel- bis minderwertigen Turmalinschmucks in unterschiedlichem Maße gefüllt (Abbildung 5-31). Hochwertiger Turmalin kann ebenfalls einer Füllung unterzogen werden, aber die Menge ist im Allgemeinen sehr gering und schwer zu identifizieren.
③ Merkmale der Füllung Behandlung Identifizierung: Nach der Füllung unterscheidet sich der Oberflächenglanz des freiliegenden Teils des gefüllten Turmalins von dem des Hauptedelsteins, und an der Füllstelle sind Grate und Blasen zu sehen.
- Mit herkömmlichen Edelsteinprüfgeräten kann das Füllmaterial in gefülltem Turmalin als weiße faserige Substanzen, gelbe faserige Substanzen, blaue Blitze und fließende Strukturen im Inneren des Turmalins beobachtet werden.
- Das Füllmaterial wird in offene Risse gefüllt. Bei der Identifizierung von öl- und leimgefülltem Turmalin ist es wichtig, den Unterschied zwischen dem Oberflächenglanz des Turmalins und dem Glanz des Füllmaterials zu beachten; im Allgemeinen ist das gelb-braune Füllmaterial zu erkennen. Bei der Identifizierung von glasgefülltem Turmalin tritt beim Schütteln des Turmalins ein Blinkeffekt auf (Abbildung 5-32).
Zusätzlich zu den herkömmlichen Instrumenten können große Instrumente wie die Infrarotspektroskopie das Absorptionsspektrum des Füllmaterials aufzeigen, und die Lumineszenzbildanalyse (z. B. Ultraviolett-Fluoreszenz-Beobachtungsinstrumente) kann den Verteilungszustand des Füllmaterials beobachten.
④ Klassifizierung der Füllungsgrade: Je nach Füllungsgrad wird der Markt in extrem leicht, leicht, mäßig und stark unterteilt, wobei die Merkmale der einzelnen Stufen in Tabelle 5-9 aufgeführt sind.
Tabelle 5-9 Klassifizierung und Identifizierungsmerkmale von Füllmengen auf dem Markt
| Merkmale | Extrem leicht | Licht | Mäßig | Schwere |
|---|---|---|---|---|
| Eigenschaften der Füllung | Sehr kleiner und sehr flacher Bereich | Relativ kleines und flaches Gebiet | Kleines und flaches Gebiet | Größere und tiefere Fläche |
| Merkmale der Spaltdrüsenfüllung | Die Fissur ist sehr flach, das Füllmaterial ist schwer zu erkennen | Der Riss ist relativ flach, der füllende Teil ist kleiner als der 1/2 der Probe. | Offensichtliche Risse, der gefüllte Teil ist zur Probe geschlossen 1/2 | Offensichtliche Risse, der gefüllte Teil übersteigt Probe 1/2 |
| Füllung der Position | Keine Einschränkungen | Meistens an den Rändern der Probe | Keine offensichtlichen offenen Risse | In der Mitte befindet sich ein auffälliger Riss |
| Edelsteinmikroskop | Äußerst schwer zu erkennen | Nicht leicht zu erkennen | Relativ leicht zu erkennen | Leicht nachweisbar |
| Infrarot-Spektrum | Kann nicht identifiziert werden | Kann nicht identifiziert werden | Erkennbare Teilmerkmale | Kann alle Merkmale identifizieren |
(3) Färbebehandlung
Die Färbebehandlung wird häufig bei Turmalin angewandt, der viele Risse aufweist und häufig in roten, grünen und blauen Perlen zu sehen ist. Im Allgemeinen werden hellere Farben dunkler gefärbt, oder farblose Farben werden bunt gefärbt. Während des Färbevorgangs wird in der Regel erhitzt, um sicherzustellen, dass die Farbe gleichmäßig in die Spalten des Turmalins eindringt.
Erkennungsmerkmale von gefärbtem Turmalin: Mit bloßem Auge oder einer zehnfachen Lupe betrachtet, ist die Farbverteilung von gefärbtem Turmalin ungleichmäßig, oft konzentriert in Rissen oder Oberflächenvertiefungen, ohne offensichtlichen Pleochroismus. Unter dem Edelsteinmikroskop ist die ungleichmäßige Farbverteilung noch deutlicher zu erkennen.
(4) Bestrahlungsbehandlung
Farbloser oder leicht gefärbter, mehrfarbiger Turmalin wird mit hochenergetischer Strahlung behandelt, die je nach Bestrahlungszeit, Strahlendosis und anderen Faktoren unterschiedliche Farben ergibt. Durch Elektronenbeschuss kann sich farbloser oder rosafarbener Turmalin auch in leuchtend roten Turmalin verwandeln, wobei viele Risse entstehen.
(5) Behandlung der Beschichtung
Diese Behandlung ist im Allgemeinen für farblosen oder fast farblosen Turmalin geeignet. Nach der Beschichtungsbehandlung können verschiedene helle Farben entstehen, und manchmal wird auch eine Farbschicht aufgetragen (Abbildung 5-33).
Erkennungsmerkmale: Bei vergrößerter Betrachtung sind abnormaler Glanz und lokales Abblättern der Beschichtung zu erkennen. Die meisten beschichteten Turmaline zeigen nur einen Messwert auf dem Refraktometer an, und die RI-Schwankungsbreite nimmt zu und übersteigt sogar 1,70, wobei kein offensichtlicher Pleochroismus vorliegt. Infrarot- oder Raman-Spektroskopie-Tests können charakteristische Peaks der Beschichtung aufzeigen. Nach der Beschichtung kann ein Halo-Effekt beobachtet werden, der auf der Oberfläche schwebt.
(6) Diffusionsbehandlung
① Die Diffusionsbehandlung ist die jüngste vorgeschlagene Methode, die erstmals bei Turmalin aus afrikanischer Produktion angewandt wird.
② Sie tritt im Allgemeinen eher bei blauem Turmalin auf, wobei die helle Oberfläche in eine dunklere Farbe übergeht, wobei Risse aufgrund ungleichmäßiger Erwärmung des Turmalins auftreten können.
Diese Behandlungsmethode kommt vor allem bei hochwertigem Turmalin vor, und herkömmliche Instrumente können diffusionsbehandelten Turmalin nur schwer von natürlichem Turmalin unterscheiden, so dass für die Untersuchung der Oberflächenzusammensetzung große Geräte erforderlich sind. Aufgrund der hohen Konzentration von Chromophor-Ionen, die durch den Farbstoff erzeugt werden, kann die Ionenmassenspektrometrie einen höheren Gehalt an Chromophor-Ionen nachweisen als bei natürlichem Turmalin.
Abschnitt III Zirkon
1. Gemmologische Eigenschaften von Zirkon
Zirkon ist ein mittel- bis geringwertiger Edelstein, der hauptsächlich aus Zirkoniumsilikat besteht. Neben Zirkon enthält er oft auch die Elemente der Seltenen Erden, Niob, Tantal und Thorium. Natürlicher Zirkon kommt in verschiedenen Farben vor, darunter farblos, blau, gelb, rot, orange-gelb, grün, hellgrün, dunkelgrün, braun-gelb und braun. Unter den Edelsteinen sind farblos, blau und orange-gelb die häufigsten, und die Farbtöne sind im Allgemeinen dunkler (Abbildung 5-34). Wenn der Gehalt an ZrO2, SiO2 relativ niedrig ist, ändern sich auch seine physikalischen Eigenschaften, wobei die Härte und die relative Dichte abnehmen. Zirkon weist im Allgemeinen eine schwache Radioaktivität auf, während einige Zirkone aufgrund der Anwesenheit von U, Th usw. eine stärkere Radioaktivität und Amorphisierung aufweisen. Dadurch kann die Härte auf 6 und die relative Dichte auf 3,8 sinken, wodurch verschiedene Varietäten entstehen.
Zirkon ist in China weit verbreitet und wird vor allem an verschiedenen Orten entlang der südöstlichen Küste gefunden, z. B. in Wenchang in Hainan, Mingxi in Fujian und Liuhe in Jiangsu.
Natürliches Zirkon wird in der Mineralogie in High-Type und Low-Type eingeteilt, während die dazwischen liegenden Typen als Intermediate-Type bezeichnet werden. Es gibt Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften dieser drei Arten von Zirkon: High-Type, Low-Type und Intermediate-Type.
Hochwertiger Zirkon ist gut kristallisiert und hat einen höheren Brechungsindex, eine höhere Härte und eine höhere Dichte als die beiden anderen Zirkonarten. Zirkon in Edelsteinqualität besteht größtenteils aus High-Type-Zirkon.
Zirkon vom niedrigen Typ enthält oft etwas U3O8, HfO2 radioaktive Verunreinigungen, die den relativen Gehalt an ZrO2 und SiO2Sie schädigen das innere Gitter, lassen den Kristall amorph werden und führen zu einer Abnahme von Brechungsindex, relativer Dichte, Härte usw. Völlig minderwertiger Zirkon kann einen amorphen Zustand erreichen und ist im Allgemeinen für die Verwendung als Edelstein ungeeignet.
Der Gehalt an radioaktiven Verunreinigungen in Zirkon des mittleren Typs ist nicht zu hoch, die Schädigung des inneren Kristallgitters ist unbedeutend, und der Kristall hat nicht den amorphen Zustand von Zirkon des unteren Typs erreicht. Zirkon des mittleren Typs ist oft gelb-grün oder braun-grün.
Die physikalischen Eigenschaften der drei Zirkonarten, wie Härte, Dichte und Brechungsindex, weisen erhebliche Unterschiede auf; die spezifischen physikalischen Parameter sind in Tabelle 5-10 aufgeführt.
Tabelle 5-10 Vergleich der physikalischen Eigenschaften der drei Zirkonarten
| Kategorien | Hoher Typ | Mittlerer Typ | Niedriger Typ |
|---|---|---|---|
| System Kristall | Tetragonales Kristallsystem | Tetragonales Kristallsystem | Amorphe Feststoffe |
| Ausgabeform | Quadratische säulenförmige und quadratische doppelkegelförmige Kiesformen, usw. | säulenförmig oder kiesig | |
| Härte | 7 ~ 7.5 | 6.5 ~ 7 | 6.5 |
| Dichte/ (g/cm3) | 4.60 ~ 4.80 | 4.10 ~ 4.60 | 3.90 ~ 4.10 |
| Fraktur | Muschelförmig | Muschelförmig | Muschelförmig |
| Brechungsindex | 1.925 ~ 1.984 | 1.875 ~ 1.905 | 1.810 ~ 1.815 |
| Doppelbrechung | 0.054 | 0.008 ~ 0.043 | 0 ~ 0.008 |
| Dispersionswert | 0.039 | 0.039 | 0.039 |
| Polychromatizität | Blau hat einen deutlichen Dichroismus, während andere einen schwachen Dichroismus aufweisen | Schwacher Dichroismus | Schwacher Dichroismus, völlig artenarm ohne Polychromatismus |
Der natürliche Zirkon gehört zu den Edelsteinen der mittleren Preisklasse, wobei der farblose und der blaue Zirkon am häufigsten auf dem Markt zu finden sind. Beide Zirkonfarben kommen in der Natur nur in begrenzten Mengen vor; die meisten werden durch künstliche Wärmebehandlung gewonnen. Der Zirkon hat einen Brechungsindex, der unter den natürlichen Edelsteinen nur vom Diamant übertroffen wird, und einen sehr hohen Dispersionswert. Der farblose, transparente Zirkon ähnelt dem Diamanten und ist die Edelsteinart, die dem Diamanten in der Natur am ähnlichsten ist und oft als Ersatz für Diamanten verwendet wird. Zirkon wird häufig wärmebehandelt, um seine Qualität zu verbessern, seine Farbe zu ändern oder die Art des Zirkons zu verändern. Da während des Optimierungsprozesses keine weiteren Stoffe hinzugefügt werden, wird er bei der Schmuckbewertung dennoch als natürlicher Edelstein anerkannt.
2. Unterscheidungsmerkmale von Zirkon und Diamant
Zirkon ist ein sehr guter Diamantenersatz mit ähnlichem Aussehen und ähnlichen Eigenschaften. Die Hauptunterschiede zwischen den beiden sind die folgenden Merkmale:
(1) Zeigt eine doppelte Brechung:
Zirkon in Edelsteinqualität ist hochgradiger Zirkon. Zirkon ist ein heterogenes Material mit einer doppelten Brechungsrate von 0,054. Bei der Betrachtung der Kronenfacetten von Zirkon kann man das Doppelbild an den benachbarten Facetten sehen; Diamant ist ein homogenes Material und weist das Doppelbildphänomen nicht auf.
(2) Das charakteristische Absorptionsspektrum von Zirkonen:
Sie zeigen oft zwei sehr deutliche rote Spektrallinien, eine starke bei 653,5 nm und eine häufig sichtbare begleitende Spektrallinie bei 659 nm (Abbildung 5-35).
(3) Relative Dichte:
Die relative Dichte von farblosem Zirkon beträgt 4,70, während die relative Dichte von Diamant etwa 3,52 beträgt.
(4) Linienexperiment:
Diamanten und Zirkone können anhand ihrer Sichtbarkeit auf einer geraden Linie unterschieden werden. Legen Sie den Zirkon und den Diamanten mit der Tischseite nach unten auf ein Stück weißes Papier, auf dem eine gerade Linie eingezeichnet ist, und betrachten Sie sie von oben, senkrecht zum Papier. Der Diamant auf der linken Seite zeigt eine innere Totalreflexion, so dass die Linie nicht sichtbar ist, während der Zirkon auf der rechten Seite eine gekrümmte Linie zeigt (Abbildung 5-36).
3. Optimierung der Behandlung und Identifizierungsmethoden von Zirkon
(1) Wärmebehandlung von Zirkon
Eine Wärmebehandlung kann die Farbe und den Typ des Zirkons verändern. Die Versuche zur Farbänderung von Zirkon begannen in den 1980er Jahren. Aufgrund der niedrigen Kosten der Wärmebehandlung und der stabilen Farbe des Zirkons nach der Behandlung ist sie zur häufigsten Optimierungsmethode für Zirkon geworden. Fast der gesamte blaue Zirkon wird durch Wärmebehandlung gewonnen.
① Änderung der Farbe
Durch Wärmebehandlung unter reduzierenden Bedingungen kann blauer oder farbloser Zirkon entstehen. Zirkon aus verschiedenen Herkunftsländern weist nach der Wärmebehandlung unterschiedliche Farben auf. Aus braun-rotem Zirkon-Rohmaterial aus Vietnam beispielsweise kann nach der Wärmebehandlung farbloser, blauer und goldgelber Zirkon entstehen; roter und brauner Zirkon aus der Provinz Hainan in China kann farblos werden. Farblos und blau sind die häufigsten Farbtypen von Zirkon.
Die Schritte der Wärmebehandlung sind wie folgt: Zunächst wird die Probe in einem geschlossenen Tiegel in den Ofen gegeben und unter reduziertem Druck und Reduktionsbedingungen auf 900-1000℃ erhitzt, wodurch die Probe eine Farbe in Edelsteinqualität erhält. Durch die Wärmebehandlung werden die Brauntöne im Zirkon entfernt, so dass farbloser Zirkon entsteht, der gleichzeitig einen weißen Schleiereffekt aufweist.
Eine Wärmebehandlung unter Oxidationsbedingungen kann goldgelben und farblosen Zirkon erzeugen, wenn die Temperatur 900 °C erreicht. Einige Proben können rot erscheinen, und Proben, die keine Edelsteinqualität erreichen, können auch unter Oxidationsbedingungen wärmebehandelt werden, um farblosen oder goldgelben Zirkon zu erhalten.
Durch Wärmebehandlung kann farbloser und blauer Zirkon gewonnen werden. Der verbleibende blaue Zirkon, der eine schwache Farbe, aber eine gute Klarheit aufweist, kann weiter erhitzt werden, um farblosen, gelben und orange-roten Zirkon zu erhalten. Bei der Optimierung der Wärmebehandlung des Zirkons werden keine weiteren Stoffe zugesetzt, so dass er bei der Identifizierung von Schmuckstücken nach wie vor als natürlicher Edelstein anerkannt wird.
② Art ändern
Das Erhitzen von Zirkon-Rohstoffen auf 1450℃ über einen längeren Zeitraum kann eine Rekristallisation von Silizium und Zirkon bewirken, wodurch Zirkon niedrigen Typs in Zirkon hohen Typs umgewandelt wird. Durch diese Behandlung kann sich die Dichte von Zirkon niedriger, mittlerer und hoher Qualität erhöhen (bis zu 4,7 g/cm3 ), haben einen höheren Brechungsindex und klare Absorptionslinien und verbessern Transparenz und Helligkeit. Die durch die Wärmebehandlung verursachte Rekristallisation kann auch faserige Mikrokristalle erzeugen, die ein Katzenauge bilden. Bei den meisten Zirkonen aus Sri Lanka handelt es sich beispielsweise um grüne Zirkone niedrigen Typs, die nach der Wärmebehandlung deutlich heller werden und sich in Zirkonsteine hohen Typs verwandeln.
(2) Zirkon-Bestrahlungsbehandlung
Aufgrund der dunkleren Farbe des natürlichen Zirkons wird dieser oft bestrahlt, um farblosen und blauen Zirkon mit höherer Helligkeit zu erzeugen.
Die Bestrahlungsbehandlung von Zirkon ist ein umgekehrter Prozess zur Wärmebehandlung. Nahezu alle durch Wärmebehandlung erzielten Verbesserungen von hochwertigem Zirkon können durch Bestrahlung (Röntgenstrahlen, γ-Strahlen, hochenergetische Elektronen usw.) in ihre Farbe vor der Wärmebehandlung zurückverwandelt werden, und die Farbe kann sogar noch intensiver werden. Natürlicher Zirkon unterliegt bei Bestrahlung ebenfalls Farbveränderungen; beispielsweise kann farbloser Zirkon bei Röntgenbestrahlung zu tiefrotem, braunrotem oder violettem, orange-gelbem Zirkon werden; blauer Zirkon kann bei Röntgenbestrahlung zu braunem bis rötlich-braunem Zirkon werden. Der Prozess der Farbveränderung dieser bestrahlten Zirkone ist jedoch reversibel und kann unter extrem hohen Temperaturen und Druck in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren.
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Abschnitt IV Kristall
Quarz ist das am häufigsten vorkommende Mineral in der Erdkruste und auch die Edelsteinfamilie mit der größten Vielfalt. Quarz-Edelsteine können in verschiedene kristalline Formen eingeteilt werden, z. B. makrokristallin und mikrokristallin, wobei der einkristalline Quarz in der Gemmologie als Kristall bezeichnet wird. Der chemische Hauptbestandteil des Kristalls ist SiO2und reiner Kristall ist farblos und transparent. Es enthält verschiedene Spurenelemente wie Eisen, Mangan, Titan, etc. die verschiedene Farben erzeugen können (Abbildung 5-37). Wenn Spurenelemente wie Aluminium oder Eisen vorhanden sind, bilden diese Spurenelemente bei Bestrahlung verschiedene Arten von Farbzentren, was zu verschiedenen Farben wie rauchig, violett, gelb usw. führt.
1. Hauptsorten und Erkennungsmerkmale von Kristallen
Je nach Farbe des Kristalls kann er in verschiedene Edelsteinsorten unterteilt werden: farbloser Kristall, Amethyst, Citrin, Rauchquarz, Rosenquarz usw. Je nach den Merkmalen der Einschlüsse im Inneren des Kristalls kann er auch in Sorten wie Rutilquarz und Wasser-im-Kristall unterteilt werden, wie in Tabelle 5-11 dargestellt.
Tabelle 5-11 Haupttypen und Merkmale von Kristallen
| Farbe | Charakteristisch | Farbverursachendes Ion |
|---|---|---|
| Farbloser Kristall | Die chemische Zusammensetzung ist ein einziges SiO2wird unter reinen Bedingungen hergestellt und ist völlig farblos und transparent | Keine |
| Amethyst | Die Farbe reicht von hellviolett bis dunkelviolett, wobei dunkelviolett die beste Farbe ist, die sich durch eine kräftige und leuchtende Farbe und hohe Transparenz auszeichnet. | Enthält Spurenelemente von Eisen, aus denen sich [FeO4]5- Farbzentrum, das die Farbe durch Bestrahlung verursacht. |
| Citrin | Er ist auch als Citrin bekannt und kommt in hellgelber, gelber und orange-gelber Farbe vor, wobei helle und tiefe Farben die besten sind. Natürlicher Citrin ist extrem selten und teuer. | Das wichtigste farbverursachende Ion ist Fe2+ |
| Rauchiger Kristall | Rauchfarbener bis bräunlicher Kristall, mit ungleichmäßiger Farbe, auch als "teefarbener Citrin" bekannt, relativ geringwertig | Al3+ Ersetzt Si4+ und erzeugt [AlO4]5- Leerstandsfarbzentren nach der Bestrahlung |
| Rosenkristall | Hellrosa bis lilafarbener Rosenquarz, in der Regel mit einem helleren Farbton, auch als "Rosskristall" bekannt | Die wichtigsten farbverursachenden Ionen sind Mangan- und Titan-Ionen |
| Blauer Kristall | Hellblau, dunkelblau; natürliche blaue Kristalle sind selten und werden im Allgemeinen synthetisch hergestellt | Eisen- und Titan-Ionen |
| Grüner Kristall | Grün bis gelb-grün; natürliche grüne Kristalle sind selten und im Allgemeinen synthetisch | Die farbverursachenden Ionen sind hauptsächlich Fe2+ |
| Quarz Rutiliert | Farblos, hellbraun, hellgelb, mit verschiedenen Mineraleinschlüssen, die unterschiedliche Farben erzeugen | Einschlüsse, die Farbe verursachen |
(1) Farbloser Kristall
Farblose, transparente und reine Siliciumdioxidkristalle können reichhaltige Einschlüsse enthalten, die in der Regel negative, flüssige und feste Einschlüsse umfassen. Die Arten von festen Einschlüssen in Kristallen sind vielfältig, wobei die häufigsten festen Einschlüsse Rutil, Turmalin und Aktinolith sind.
(2) Amethyst
Die Farbe des Amethysts reicht von hellem Purpur bis zu tiefem Purpur, und er kann in unterschiedlichem Maße braune, rote und blaue Töne aufweisen. Hochwertiger Amethyst aus Brasilien weist eine tiefere violette Farbe auf, während Amethyst aus Afrika eher einen starken Blauton hat. Amethyst, der an Orten wie Henan, China, produziert wird, hat eine hellere Farbe und teilt die Farbmerkmale mit dem helleren brasilianischen Amethyst, beide sind hellviolett mit einem leichten Braunton und hoher Transparenz.
Die Farbverteilung des Amethysts ist ungleichmäßig, wobei das häufigste Merkmal Farbbänder sind. Die violetten Farbbänder sind parallel zueinander angeordnet, und manchmal überschneiden sich zwei Sätze von Farbbändern in einem bestimmten Winkel; es können auch Farbflecken mit geraden Kanten an den Rändern auftreten, die unregelmäßige geometrische Formen bilden.
Bei der Bestrahlung von Kristallen, die Spuren von Eisen enthalten, werden Elektronen im Fe3+ Elektronenschicht angeregt, wodurch Leerstellen-Farbzentren entstehen [FeO4]5-. Die vakanten Farbzentren absorbieren hauptsächlich Licht bei 550 nm im sichtbaren Spektrum, wodurch der Kristall violett erscheint. Bei Erhitzung oder Sonneneinstrahlung können die Farbzentren im Amethyst beschädigt werden, was zum Verblassen führt.
(3) Citrin
Als Citrin bezeichnet man gelbe Kristalle, die häufig in den Farben hellgelb, gelb, goldgelb und bräunlichgelb vorkommen. Die chemische Zusammensetzung enthält Spuren von Eisen und Strukturwasser. Die Farbe kann mit der paarweisen Besetzung von Fe2+ im Kristall. Der Citrin hat im Allgemeinen eine hohe Transparenz, und seine inneren Merkmale ähneln denen des Amethysts. Citrin kommt in der Natur relativ selten vor und wird häufig in Verbindung mit Amethyst- und Quarzclustern gefunden. Der größte Teil des auf dem Markt erhältlichen Citrins wird aus Amethyst oder synthetischem Citrin wärmebehandelt.
(4) Rauchig Kristall
Eine Kristallart, die von rauchig bis bräunlich reicht, mit ungleichmäßiger Färbung, auch bekannt als "teefarbener Citrin". Die chemische Zusammensetzung enthält Spuren von Al3+, Al2+ Ersetzen von Si4+und erzeugt bei Bestrahlung [A104]5- vakante Farbzentren, was zu dem rauchigen Aussehen des Kristalls führt. Rauchquarz kann sich beim Erhitzen in einen farblosen Kristall verwandeln.
(5) Rose Kristall
Eine Art hellrosa bis rosaroter Kristall, auch als "Rosenkristall" bekannt, der seine Farbe durch Spuren von Mn und Ti in seiner Zusammensetzung erhält. Rosenkristall hat eine relativ geringe Transparenz, kommt häufig in massiver Form vor und seine Farbe ist nicht sehr stabil; er kann bei Erhitzung verblassen, und wenn er lange Zeit dem Sonnenlicht ausgesetzt ist, hellt sich seine Farbe allmählich auf.
(6) Blauer Kristall
Blauer Kristall bezieht sich hauptsächlich auf Kristalle, die hellblau bis dunkelblau sind. Natürlicher blauer Kristall ist selten, und fast alle werden künstlich hergestellt.
(7) Grüner Kristall
Die Farbe des grünen Kristalls reicht von grün bis gelb-grün. Die Farbbildung steht im Zusammenhang mit Fe2+Er ist in der Regel ein Zwischenprodukt, das bei der Erhitzung von Amethyst zu Citrin entsteht.
(8) Quarz, gerillt
Zu den üblichen Farben von rutiliertem Quarz gehören farblos, hellgelb, hellbraun usw. Er kann aufgrund von Rutil goldgelb oder rötlich-braun und aufgrund von Turmalin grau-schwarz erscheinen; er erscheint oft grau-grün, wenn er Aktinolith enthält.
2. Optimierung Behandlung und Identifizierungsmethoden von Kristallen
Zu den gängigen Optimierungsverfahren für Kristalle gehören vor allem Wärmebehandlung, Bestrahlung, Färbung und Verfilmung.
(1) Wärmebehandlung
Eine Wärmebehandlung wird häufig bei schwach gefärbtem Amethyst angewandt; durch Erhitzen auf 400-500℃ kann er in Citrin oder das Übergangsprodukt Grünquarz umgewandelt werden. Nach der Wärmebehandlung kann der Citrin Farbbänder aufweisen (die Farbbänder können während des Erhitzungsprozesses unverändert bleiben) und weist keinen Pleochroismus auf.
Eine andere Art von wärmebehandeltem Produkt ist Ametrin. Das Violett und das Gelb bilden ihre jeweiligen Farbflecken oder Flecken, oft ohne klare Grenzen, und bilden manchmal deutliche Farbzonen, die mit den Wachstumsbereichen des Rhomboeders zusammenhängen. Natürlicher Ametrin kommt nur in Bolivien vor, aber dieses Farbmerkmal kann durch Wärmebehandlung von Amethyst (oder synthetischem Amethyst) erreicht werden, und es gibt derzeit keine wirksame Methode, um behandelten Ametrin von natürlichem Ametrin zu unterscheiden.
Diese Wärmebehandlung hat sich weitgehend durchgesetzt und gilt als Optimierung, die direkt nach dem natürlichen Edelstein benannt ist.
(2) Bestrahlungsbehandlung
Durch Bestrahlung wird farbloser Quarz in Rauchquarz oder Amethyst verwandelt. In diesem Fall wird farbloser Quarz zunächst bestrahlt, um tiefbraun oder schwarz zu werden, und dann wärmebehandelt, um seine Farbe zu verändern und den gewünschten Farbton zu erzielen. Das Prinzip besteht darin, dass Quarz durch Bestrahlung vakante Farbzentren bildet. Das Prinzip ist, dass der Kristall durch die Bildung von Leerstellen-Farbzentren durch Bestrahlung gefärbt wird. In farblosen Kristallen ist die Verunreinigung Al3+ vorhanden sein muss, und wenn Al3+ Ersetzt Si4+einige Alkalien (wie Na+ oder H+) muss in der Nähe von Al vorhanden sein3+ um die elektrische Neutralität des Kristalls zu erhalten.
Wenn der Kristall mit Quellen wie Röntgen- und γ-Strahlen bestrahlt wird, steigt die Energie der benachbarten Sauerstoffatome von Al3+ zunimmt und eines der Elektronen in seinem Paar aus seiner normalen Position herausgeschleudert werden kann. Wenn die Bestrahlungsintensität hoch ist und es genügend Al3+ im Kristall, kann sich der Kristall nach der Bestrahlung schwarz färben. Eine schematische Darstellung des Leerstellen-Farbzentrums von Rauchquarz finden Sie in Kapitel 3, Abbildung 3-18.
Das Hauptfärbeprinzip des Amethysts ist das Vorhandensein von Spuren von Eisen- und Manganionen. Amethyst kann auch durch Bestrahlung und Wärmebehandlung gebildet werden, aber das Bildungsprinzip unterscheidet sich geringfügig von Rauchquarz. Amethyst hat die gleichen Farbzentren für Leerstellen, aber seine Verunreinigung ist Eisen statt Aluminium. Kristalle, die verunreinigte Eisenionen enthalten, werden bestrahlt, und die Elektronen in Fe3+ werden angeregt, um Leerstellen-Farbzentren zu erzeugen, wodurch der Kristall violett erscheint. Wird der bestrahlte Amethyst erhitzt, verschwinden die Leerstellen-Farbzentren und die violette Farbe verblasst. Nach einer Wärmebehandlung kann der violette Amethyst die Farbzentren durch Bestrahlung regenerieren und die violette Farbe wiederherstellen.
Wenn Amethyst erhitzt wird, ändert sich seine Farbe zu gelb oder grün. Zu diesem Zeitpunkt wird die Farbe nicht mehr durch Farbzentren verursacht, sondern durch die Position und den Valenzzustand des Übergangsmetalls Eisen. Bestrahlte Kristalle werden von den nationalen Normen als optimiert eingestuft und müssen nicht auf Identifikationszertifikaten gekennzeichnet werden.
(3) Färbebehandlung
Beim Färben von Kristallen werden die farblosen Kristalle zunächst erhitzt und abgeschreckt, dann werden sie in eine vorbereitete Farblösung getaucht, so dass die Farblösung in die beim Abschrecken entstandenen Risse eindringt und die Kristalle in verschiedenen Farben färbt. Die gefärbten Kristalle weisen deutliche Bruchlinien auf, wobei sich die Farben in den Spalten konzentrieren, so dass sie unter einer Lupe oder einem Mikroskop leicht zu erkennen sind. In einem anderen Fall werden die erhitzten und abgeschreckten farblosen Kristalle in eine farblose Lösung getaucht, wobei die farblose Lösung die Risse ausfüllt und der ursprünglich farblose Kristall aufgrund des Interferenzeffekts des Flüssigkeitsfilms in den Rissen ein farbiges Schillern annimmt.
(4) Behandlung der Beschichtung
Im Allgemeinen werden farblose Kristalle mit einer Farbschicht überzogen, um den Glanz der Kristalloberfläche zu verstärken; eine andere Methode besteht darin, den Pavillon heller Kristalle mit einer Farbschicht zu überziehen, um die Farbe des Kristalls zu verstärken. Beschichtete Kristalle sind im Allgemeinen leichter zu erkennen; manchmal ist der regenbogenartige dünne Film auf der Oberfläche mit bloßem Auge sichtbar. Kristalle mit Überzügen auf dem Pavillon sind nicht leicht zu erkennen und erfordern in der Regel eine Vergrößerung, um die Farb- und Glanzveränderungen zwischen Pavillon und Krone zu erkennen (Abbildung 5-38).
Abschnitt V Spinell
1. Gemmologische Merkmale von Spinell
Die chemische Zusammensetzung von Spinell ist MgAl2O4. Reiner Spinell ist farblos, aber wenn er die Spurenelemente Cr, Fe, Zn und Mn enthält, kann er Farben wie Rot, Orangerot, Rosa, Purpurrot, Gelb, Orange-Gelb, Braun, Blau, Grün und Purpur erzeugen (Abbildung 5-39). Chromionen können eine leuchtend rote Farbe erzeugen, und der feinste rote Spinell ähnelt taubenblutroten Rubinen, was ihn sehr teuer macht. Der Brechungsindex von Spinell liegt im Allgemeinen bei 1,718 und steigt mit der Zunahme von Eisen, Zink und Chrom allmählich auf über 1,78 an.
2. Optimierung der Behandlungs- und Identifizierungsmethoden von Spinell
Zu den üblichen Optimierungsverfahren für Spinell gehören Wärmebehandlung, Füllung, Färben und Diffusionsbehandlung.
(1) Wärmebehandlung
Nur wenige Spinelle können für die Wärmebehandlung verwendet werden, und diese beschränken sich auf die Verbesserung von rosa Spinell. Rosaspinell aus Tansania ändert durch Wärmebehandlung seine Farbe von hellrosa zu dunkelrosa oder von rosa zu rot, aber die Farbanpassung ist insgesamt eher dunkel (Abbildung 5-40). Nach einer Hochtemperaturbehandlung bei 1400℃ wird die Farbe des Spinells merklich dunkler. Liegt die Erhitzungstemperatur unter 1400℃, kann sie nur die Klarheit des Spinells verändern, nicht aber seine Farbe.
(2) Füllen
Die Füllmethode für Spinell ähnelt der von Rubinen und Smaragden, wobei farbloses Öl, gefärbtes Öl oder Materialien wie Kunststoff und Wachs zum Füllen verwendet werden. Nach dem Füllen werden die Risse im natürlichen Spinell verringert, was seine Farbe und Transparenz verbessert.
Die Füllung des Spinells erfolgt unter Vakuumbedingungen, wobei der Spinell vorbearbeitet und grob geschliffen wird, um ihn in die gewünschte Form zu bringen, und anschließend mit Säure gewaschen wird, um Verunreinigungen aus den Rissen zu entfernen. Anschließend wird der getrocknete Spinell mit dem Füllmaterial zum Füllen in eine Heizvorrichtung gegeben und nach dem Füllen fein geschliffen und poliert.
Erkennungsmerkmale von gefülltem Spinell: Bei vergrößerter Betrachtung sind Unterschiede im Oberflächenglanz zwischen den freiliegenden Teilen der Füllung und dem Hauptedelstein zu erkennen, wobei an den Füllstellen Grateffekte sichtbar sind und manchmal auch Blasen zu sehen sind. Die Prüfung mit der Infrarotspektroskopie zeigt charakteristische Infrarot-Absorptionsspitzen des Füllmaterials.
(3) Färben
Das Färben von Spinell wird vor allem für helle Naturspinelle mit vielen Rissen verwendet, die meist rot gefärbt werden, um Rubine zu imitieren. Das Färbemittel ist Chromsalz, das bei Erhitzung vollständig in die Spinellspalten eindringen kann.
Identifizierungsmerkmale von gefärbtem Spinell: Unter Vergrößerung ist die Farbverteilung von gefärbtem Spinell ungleichmäßig, oft konzentriert in Rissen oder Oberflächenvertiefungen; unter ultraviolettem Fluoreszenzlicht ist die Fluoreszenz stark, und Infrarot-Spektroskopie-Tests zeigen das Vorhandensein des Farbstoffs.
(4) Diffusionsbehandlung
Bei der Diffusionsbehandlung von Spinell werden in der Regel Kobaltionen zur Färbung verwendet, die durch Erhitzen in das Oberflächengitter des Spinells eindringen und ein charakteristisches Kobaltblau bilden, das zur Verbesserung der Farbe von hellem und stark rissigem blauen Spinell verwendet wird.
Erkennungsmerkmale von diffusionsbehandeltem Spinell: Vergrößerte Betrachtung zeigt durch Hitze verursachte Heilungsrisse und teilweise geschmolzene kristalline Einschlüsse; vergrößerte Betrachtung oder Beobachtung durch Ölimmersion zeigt Farbanreicherung in den Rissen, mit helleren Edelsteinfarben in dichten Strukturbereichen und dunkleren Farben in Rissbereichen; Die Komponentenanalyse zeigt eine hohe Konzentration von Chromophor-Ionen in der Diffusionsschicht (Oberflächenschicht) und eine niedrige Konzentration von Chromophor-Ionen im Inneren; erscheint rot unter einem Chelsea-Filter; das Absorptionsspektrum zeigt charakteristische Kobalt-Ionen-Absorptionslinien, und die Laser-Photolumineszenz (z. B. UV-Spektrum) kann auch Diffusionsspinell von natürlichem Spinell unterscheiden.
Abschnitt VI Granat
Es gibt viele isomorphe Substitutionsphänomene unter den Edelsteinmineralen der Granatgruppe, die aufgrund unterschiedlicher chemischer Zusammensetzungen in mehrere Granatvarietäten unterteilt werden können, was zu erheblichen Abweichungen in Farbe, chemischer Zusammensetzung und physikalischen Eigenschaften der einzelnen Granattypen führt.
1. Gemmologische Merkmale der Granatgruppe
Die allgemeine Formel für die chemische Zusammensetzung von Granat lautet A3B2(SiO4)3wobei A für zweiwertige Kationen steht, hauptsächlich Mg2+, Fe2+, Mn2+, Ca2+usw.; B steht für dreiwertige Kationen, meist Al3+, Cr3+, Fe3+, Ti3+, V3+und Zr3+. Aufgrund der signifikanten Unterschiede in den Radien der Kationen, die in das Gitter eintreten, wird diese isomorphe Substitution in zwei Hauptreihen unterteilt: Eine Reihe wird von dem dreiwertigen Kation Al dominiert3+ in der B-Position, während die A-Position aus zweiwertigen Kationen mit kleinerem Radius wie Mg2+, Fe2+, Mn2+und bildet die Aluminiumreihe, die auch als rote Reihe bekannt ist und zu deren häufigen Varietäten Pyrop, Almandin und Spessartit gehören (Abbildung 5-41); die andere Reihe wird von dem zweiwertigen Kation mit dem größten Radius Ca2+ in der A-Position, während die B-Position aus dreiwertigen Kationen wie Al3+, Cr3+, Fe3+und bilden die Kalziumreihe, zu deren häufigsten Varietäten Essonit, Andradit und Uvarovit gehören (Abbildung 5-42). Außerdem haben einige Granate Gittereinschlüsse von OH–und bilden wasserhaltige Sorten, wie z. B. hydrogrossular.
1.1 Aluminium-Serie Granat
(1) Pyrope
Pyrop in Edelsteinqualität ist in der Regel purpurrot, rosa, braunrot, orangerot, usw. Der wichtigste chemische Bestandteil ist Mg3Al2(SiO4)3. Die unterschiedliche Farbtiefe hängt mit dem Eisenionengehalt im Pyrop zusammen; je höher der Eisenionengehalt, desto tiefer die Farbe. Der Orangeton in Pyrop hängt mit dem Vorhandensein von Cr2O3wenn die Cr2O3 Gehalt hoch ist, wird der Rotton tiefer, und wenn der Cr2O3 Gehalt niedrig ist, verdichtet sich der Orangeton. Das Absorptionsspektrum von Pyrop: eine breite Absorptionsbande bei 564 nm, eine Absorptionslinie bei 505 nm, und chromhaltiger Pyrop hat eine charakteristische Chromabsorption im roten Bereich, mit Absorptionslinien bei 685 nm, 687 nm und Absorptionsbanden bei 670 nm, 650 nm (Abbildung 5-43). Gemeinsame innere nadelartige und mineralische Einschlüsse.
(2) Almandin
Die üblichen Farben von Almandin in Edelsteinqualität sind bräunlich-rot, rosa und orangerot; die wichtigste chemische Zusammensetzung ist Fe3Al2(SiO4)3in denen Fe2+ wird häufig durch Mg ersetzt2+, Mn2+und bilden eine Mischkristallreihe. Die Chromophor-Ionen von Almandin sind hauptsächlich eisenhaltig, und die Absorption von Fe2+ verursacht das charakteristische Absorptionsspektrum von Almandin. Das Absorptionsspektrum von Almandin zeigt eine starke Absorptionsbande bei 573 nm und zwei schmalere starke Absorptionsbanden bei 504 nm und 520 nm, die als "Almandinfenster" bezeichnet werden. Es kann auch schwache Absorptionsbanden im roten und blau-violetten Bereich geben. (Abbildung 5-43). Die Stärke der Absorptionslinien von Almandin hängt mit dem Ersatz von Mg in fester Lösung zusammen2+je mehr Mg2+ Ersetzt Fe2+desto schwächer wird die Absorption. Im Inneren können nadelförmige Einschlüsse sichtbar sein, die bei regelmäßiger Anordnung einen Sterneneffekt erzeugen können, und es können auch Mineraleinschlüsse auftreten.
(3) Spessartit
Zu den üblichen Farben von Spessartit in Edelsteinqualität gehören bräunlich-rot, rosa-rot, gelb und gelb-braun. Die wichtigste chemische Zusammensetzung ist Mn3Al2(SiO4)3in denen Mn2+ wird in der Regel teilweise durch Fe2+und Fe3+ ersetzt oft Al3+. Das Absorptionsspektrum von Spessartit zeigt drei starke Absorptionsbanden bei 410nm, 420nm und 430nm und drei schwache Absorptionsbanden bei 520nm, 480nm und 460nm (Abbildung 5-43). Im Inneren können wellenförmige, runde oder unregelmäßig geformte Kristalle oder Flüssigkeitseinschlüsse vorhanden sein.
1.2 Granat der Calcium-Reihe
Häufige Arten sind Essonit, Andradit und Uvarovit. Darüber hinaus haben einige Granate zusätzliche OH– in ihren Gittern und bilden wasserhaltige Varietäten, wie z. B. hydrogrossular.
(1) Essonit
Die Farben von Essonit sind vielfältig und umfassen hauptsächlich grün, gelb-grün, gelb und braun-rot. Essonit ist die häufigste Granatart in der Kalziumreihe und hat die folgende chemische Zusammensetzung: Ca3Al2(SiO4)3. Essonit und Andradit bilden eine vollständige Mischkristallreihe, was bedeutet, dass Al3+ und Fe3+ vollständig ersetzen kann. Wenn die Menge von Al3+ übersteigt Fe3+wird es als Essonit bezeichnet.
Essonit weist in der Regel keine charakteristischen Absorptionsspektren auf. Wenn er jedoch Almandinanteile enthält, kann er auch schwache Absorptionsspektren aufweisen. Es gibt zwei Absorptionsbanden bei 407nm und 430nm.
(2) Andradit
Zu den üblichen Farben von Granaten in Edelsteinqualität gehören gelb, grün, braun und schwarz. Der wichtigste chemische Bestandteil ist Ca3Fe2(SiO4)3in denen Mg2+ und Mn2+ ersetzen oft Ca2+und Al3+ ersetzt oft Fe3+wenn Cr3+ ersetzt einen Teil von Fe3+wird er Demantoid genannt. Demantoid hat sehr charakteristische schwanzförmige Einschlüsse, die aus faserigem Asbest bestehen. Die wichtigste Quelle ist das Uralgebirge in Russland, wo schwarzer Granat mit einem höheren Ti-Gehalt als schwarzer Granat bezeichnet wird.
(3) Uvarovit
Uvarovit ähnelt dem Demantoid, der häufig in leuchtend grünen und blaugrünen Farben vorkommt und oft als smaragdgrüner Granat bezeichnet wird. Der chemische Hauptbestandteil von Uvarovit ist Ca3Cr2(SiO4)3, in dem eine geringe Menge an Fe3+ ersetzt normalerweise Cr3+. Reiner Uvarovit hat helle Farben, und die Blautöne verstärken sich mit der Zunahme der Eisenionen.
Aufgrund der umfangreichen isomorphen Substitution ist die chemische Zusammensetzung von Granat in der Regel recht komplex, wobei die wichtigsten Edelsteinarten in Tabelle 5-12 aufgeführt sind. Die Zusammensetzung von natürlichem Granat ist in der Regel ein Übergangszustand der isomorphen Substitution, und es gibt nur selten Granate mit endständigen Komponenten.
Tabelle 5-12 Klassifizierung der Edelsteine der Granatgruppe
| Name | Farbe | Brechungsindex | Chemische Zusammensetzung | Farbverursachende Ionen | |
|---|---|---|---|---|---|
| Aluminium-Serie | Pyrope | Violett-rot, braun-rot, rosa, orange-rot, usw. | 1.740 ~ 1.760 | Mg3Al2(SiO4)3 | Fe2+, Mn2+, Cr3+ |
| Almandin | Braun-rot, rosa, orange-rot, etc. | 1.760 ~ 1.820 | Fe3Al2(SiO4)3 | Fe2+ , Mn2+ | |
| Spessartine | Braunrot, rosarot, gelb und gelbbraun, etc. | 1.790 ~ 1.814 | Mn3Al2(SiO4)3 | Mn2+, Fe2+, Fe3+ | |
| Kalzium-Reihe | Essonit | Grün, gelb-grün, gelb, braun-rot, milchig-weiß, etc. | 1.730 ~ 1.760 | Ca3Al2(SiO4)3 | Eine geringe Menge an Fe3+ ersetzt Al3+ |
| Andradit | Gelb, grün, braun, schwarz, usw. | 1.855 ~ 1.895 | Ca3Fe2(SiO4)3 | Fe3+, Cr3+, Ti3+ | |
| Uvarovit | Hellgrün, blau-grün | 1.820 ~ 1.880 | Ca3Cr2(SiO4)3 | Cr3+, Fe3+ | |
| Hydrogrossular | Häufig grün, mit geringen Anteilen von blaugrün, weiß und rosa | 1.670 ~ 1.730 | Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x | Fe2+, Cr3+ | |
2. Optimierung der Behandlung und Identifizierungsmethoden von Granat
Da der farbverursachende Mechanismus von Granat auf seine mineralischen Bestandteile zurückgeführt wird, sind derzeit weitere Optimierungsverfahren für Granat erforderlich, die hauptsächlich Wärmebehandlung, Diffusion und kombinierte Optimierungsverfahren umfassen.
(1) Wärmebehandlung
Der Zweck der Wärmebehandlung von Granat ist die Verbesserung seiner Farbe. Nach der Optimierung kann sich die Farbe des Granats von hellgelb zu orange-gelb oder grün ändern. Nach der Wärmebehandlung ändert sich die Oberfläche von Pyrop, Almandin und Spessartin von gelb zu orange-gelb; nach der Wärmebehandlung von Essonit und Demantoid verbessern sich ihre Farbe und Transparenz, und es kommt zu einem leichten Schmelzen der inneren schwanzartigen Einschlüsse. Die Fähigkeit der Wärmebehandlung, die Farbe von Granat zu verbessern, ist auf das Vorhandensein von Spuren von Verunreinigungsionen in den Spalten des Granats zurückzuführen, die durch Erhitzen den Gehalt und den Valenzzustand der Verunreinigungsionen verändern können, wodurch sich die Farbe des Granats verbessert.
Erkennungsmerkmale von wärmebehandeltem Granat: Nach der Wärmebehandlung verändern sich die inneren Einschlüsse des Granats, z. B. durch das Zerplatzen von Blasen im Granat und das teilweise Schmelzen von Mineraleinschlüssen.
(2) Diffusionsbehandlung
Die Diffusionsbehandlung von Granat zielt auf helles Essonit ab. Eisen- und Chromionen werden als Färbemittel verwendet, und die Diffusion erfolgt durch Erhitzen, so dass hellgelber Granat orange-gelb wird; mit Kobaltionen als Färbemittel kann hellgelber Granat grün oder gelb-grün werden.
Die Erkennungsmerkmale von diffusionsbehandeltem Granat: Die Farbe nach der Diffusionsbehandlung ist nur an der Oberfläche des Granats vorhanden. Die Oberflächenfarbe ist tief, während die innere Farbe hell ist und sich auf die Oberfläche und in den Rissen konzentriert. Wenn er nachgeschliffen oder poliert wird, ist die diffundierte Farbe weniger auffällig.
(3) Komposit-Behandlung
Die Verbundbehandlung ist eine gängige Optimierungsmethode für Granat. Die typische Kompositmethode besteht aus zwei Steinschichten. Die obere Schicht besteht in der Regel aus Granat und die untere Schicht aus Glas, was als Granat-Top-Verbundstein bezeichnet wird. Ein üblicher Kompositstein hat oben einen roten Granat und unten grünes Glas, das zur Imitation natürlicher Smaragde verwendet wird.
Das wichtigste Merkmal zur Identifizierung eines Granatkompositsteins ist das Vorhandensein eines "roten Ringeffekts" (Abbildung 5-44). Bei der Beobachtungsmethode wird der Edelstein mit dem spitzen Ende vor einen weißen Hintergrund gestellt und mit einer Punktlichtquelle beleuchtet. Wenn ein roter Ring um die Taille des Steins sichtbar ist, kann bestätigt werden, dass es sich um einen Kompositstein handelt. Außerdem kann eine sorgfältige Untersuchung des Kompositbereichs die Naht offenbaren, und es können auch Luftblasen in der Naht vorhanden sein.
Abschnitt VII Tansanit
Der mineralogische Name des Tansanits ist Zoisit, der in der Mineralogie zur Gruppe der Epidote gehört. 1962 entdeckte George Kruchiuk den Tansanit, der zunächst hauptsächlich als Dekorationsmaterial verwendet wurde. Nach der Entdeckung von blau-violetten, transparenten Kristallen in Tansania im Jahr 1967 fanden sie nach und nach auch in der Edelsteinbranche Verwendung. Später wurde dieser Edelstein nach seinem Ursprung in Tansania Tansanit genannt.
1. Gemmologische Merkmale von Tansanit
Tansanit ist ein wasserhaltiges Calcium-Aluminium-Silikat mit Ca2Al3(SiO4)3(OH)-Zusammensetzung und enthält Spurenelemente wie V, Cr und Mn. Das Element V ersetzt 41 im Gitter und verleiht dem Tansanit seine blau-violette Farbe, während die rosafarbene undurchsichtige Variante, die Mn enthält, als Mangan-Zoisit bezeichnet wird. Außerdem werden körnige Zoisit-Aggregate, die mit undurchsichtigen Rubinen und schwarzer Hornblende koexistieren, als "Rubin-Zoisit" vermarktet, während solche, die mit Plagioklas koexistieren, als "Dushan-Jade" bezeichnet werden.
Der vanadiumhaltige Zoisit gehört zum orthorhombischen Kristallsystem, wobei die Kristalle häufig entlang der c-Achse länglich sind, säulenförmig oder plattig erscheinen, parallele säulenförmige Streifen aufweisen und einen nahezu hexagonalen Querschnitt besitzen. Andere Varietäten von Zoisit treten oft als körnige Aggregate auf, mit häufigen Farbtönen wie Grün-Blau mit Brauntönen sowie Grau, Braun, Gelb, Grün und Hellrosa. Nach einer Wärmebehandlung kann die braun-grüne bis grau-gelbe Färbung entfernt werden, was zu blauen und blau-violetten Farben führt. Blauer Zoisit hat eine starke Absorptionsbande bei 595nm und eine schwache Absorptionsbande bei 528nm. Gelber Zoisit hat eine Absorptionsspektrallinie bei 455 nm (Abbildung 5-45).
2. Optimierung der Behandlungs- und Identifizierungsmethoden für Tansanit
Aufgrund der unterschiedlichen Farben des natürlichen Tansanits, der nur selten die bezaubernde hellblau-violette Farbe aufweist, wird er häufig einer künstlichen Wärmebehandlung unterzogen. Gängige Verfahren sind das Erhitzen bei niedriger oder mittlerer Temperatur und das anschließende Filmen, seltener ist die Diffusionsbehandlung.
(1) Wärmebehandlung
Etwa 95% des auf dem Markt befindlichen violettblauen Tansanits wurden einer Wärmebehandlung bei 600-650 °C unterzogen. Diese Wärmebehandlungstemperatur kann die braunen, gelben und grünen Farben des Tansanits in Blau verwandeln. Die Datenanalyse zeigt, dass der Tansanit ab 965 °C Wasser verliert und denaturiert, wodurch sich seine innere Struktur verändert. Daher sollte die Wärmebehandlungstemperatur für Tansanit unter 965℃ liegen, um sicherzustellen, dass die Behandlung innerhalb des stabilen Phasenbereichs des Tansanits erfolgt und strukturelle Veränderungen verhindert.
In braunen und anderen Zoisitkristallen ist das Vanadium dreiwertig, während es im Tansanit vierwertig ist. Durch Erhitzen auf mittlere bis niedrige Temperaturen ändert sich der Wertigkeitszustand des Vanadiums von dreiwertig zu vierwertig, wodurch eine violett-blaue Farbe entsteht, die stabil ist. Grüner Zoisit in Edelsteinqualität wird jedoch im Allgemeinen ohne Wärmebehandlung direkt auf dem Markt verkauft.
Da die Wärmebehandlungstemperatur von Tansanit im mittleren bis niedrigen Bereich liegt, weisen die inneren Einschlüsse von Tansanit im Allgemeinen keine sehr offensichtlichen Veränderungen auf, im Gegensatz zu den üblichen geschmolzenen Kristalleinschlüssen und gebrochenen, verbogenen Rutilnadeln, die in hochtemperaturbehandeltem Korund zu finden sind. Auch die Infrarot- und Raman-Spektren von Tansanit weisen vor und nach der Wärmebehandlung keine signifikanten Veränderungen auf, was auf natürliche, unbehandelte Tansanit-Eigenschaften schließen lässt.
Bei Tansanit mit starkem Trichroismus und deutlichen Farbunterschieden ist die Veränderung des Trichroismus nach dem Erhitzen jedoch am stärksten ausgeprägt und geht von gelb-grün-violett-blau zu violett-blau über.
(2) Filmbehandlung
Bei der Verfilmung handelt es sich um eine physikalische Methode zur Edelsteinoptimierung, bei der dünne Schichten im Vakuum durch thermisches Verdampfen oder kathodisches Sputtern aufgedampft und als dünne Schicht auf der Edelsteinoberfläche aufgebracht werden. Der Zweck der Verfilmung von Tansanit ist die Verstärkung seines blauen Farbtons.
Die Verfilmung von Tansanit ist weit weniger verbreitet als die Wärmebehandlung. Shane F. McClure und andere berichteten 2008 über den Nachweis von beschichtetem Tansanit, der Elemente wie Kobalt (Co), Zink (Zn) und Zinn (Sn) enthält; Amy Cooper und Nathan Renfro berichteten 2014 über gefilmten Tansanit, der Titanelemente (Ti) enthält.
Identifizierungsmerkmale von Tansanit nach der Filmbehandlung:
① Die Körperfarbe ist lebhaft, aber nicht dynamisch, mit einer klaren Farbabgrenzung;
② Die Unterschiede vor und nach der Behandlung sind offensichtlich, mit einem starken Glanz an den gefilmten Stellen, begleitet von Regenbogenfarben;
③ Die Kanten sind anfällig für Verschleiß, der durch die Ablösung der Oberflächenbeschichtung verursacht wird (Abbildung 5-46);
④ Die Farbe der nachpolierten Stelle wird merklich heller;
⑤ Unter der Vergrößerung eines Mikroskops sind auf der Oberfläche viele winzige Löcher und eine große Anzahl chaotischer Kratzer zu erkennen;
⑥ Röntgenfluoreszenzspektroskopische Untersuchungen zeigen einen anormalen Gehalt an Metallelementen wie Ti oder Co;
⑦ Ultraviolett-sichtbare Spektroskopie-Analyse: Die Absorptionsspitzen des natürlichen blauen Tansanits liegen bei 528 nm und 595 nm, während bei dem mit Ti-Element gefilmten Tansanit die Absorptionsbande bei 528 nm des natürlichen blauen Tansanits fehlt und die Absorptionsbande bei 595 nm auf 620 nm verschoben ist.
Die Infrarotspektroskopie von Ti-beschichteten Proben zeigte keine Peaks anderer Substanzen, so dass es unmöglich ist, titanbeschichteten Tansanit durch Infrarotspektroskopie zu identifizieren; Raman-Spektrometer und Diamond View sind nicht geeignet, um mit Titan beschichteten Tansanit zu erkennen. Beschichteter Tansanit kann nach längerer Ultraschallreinigung verblassen.
(3) Diffusionsbehandlung
Bei der Edelsteinoptimierung ist die Diffusionsbehandlung eine gängige Methode zur Verbesserung von Edelsteinen, indem farbverursachende Ionen in den Edelstein eingeschleust werden, wodurch die violett-blaue Farbe des Tansanits verstärkt wird. Allerdings ist diese Optimierungsbehandlung bei Tansanit selten; ein tief blau-violetter diffusionsbehandelter Tansanit wurde 2003 in New York entdeckt. Im Gegensatz zu gewöhnlichen diffusionsbehandelten Edelsteinen zeigt dieser diffusionsbehandelte Tansanit bei der Beobachtung unter Wasser nicht das Phänomen des "Spinnennetzes". Er kann jedoch mit großen Instrumenten wie Elektronensonden auf anormale Elementgehalte untersucht werden, um festzustellen, ob der Tansanit einer Diffusionsbehandlung unterzogen wurde.
Abschnitt VIII Feldspat
Feldspatminerale kommen in Gesteinen unterschiedlicher Herkunft vor und machen etwa 50% der Masse der Erdkruste aus. Sie sind eines der wichtigsten gesteinsbildenden Minerale. Feldspat gehört zur Mineralgruppe der Aluminiumsilikate. Seine allgemeine chemische Formel lässt sich als XAlSi3O8wobei X Na, Ca, k, Ba sowie kleine Mengen von Li, Rb, Cs, Sr usw. ist. , die ein- oder zweiwertige Alkalimetallionen mit größeren Ionenradien sind, Si kann durch AI und kleine Mengen von B, Ge, Pe, Ti, etc. ersetzt werden. ersetzt werden, bei denen es sich meist um vier- oder dreiwertige Ionen mit kleineren Ionenradien handelt.
1. Verbreitete Feldspat-Edelsteinarten und ihre gemmologischen Merkmale
Die Gruppe der Feldspatminerale ist sehr vielfältig, und alle farbenfrohen, hochtransparenten, rissfreien und relativ großen Mineralien können als Edelsteine verwendet werden. Wichtige Feldspat-Edelsteine, wie Mondstein, Sonnenstein und Labradorit, weisen auch besondere optische Effekte auf. Feldspat-Edelsteine sind in der Natur weit verbreitet. Bei vergrößerter Betrachtung lassen sich im Feldspat kleine feste Einschlüsse, Zwillingskristalle, Spaltöffnungen, Zwillingsmuster, Gas-Flüssigkeits-Einschlüsse und nadelartige Einschlüsse erkennen. Zu den wichtigsten Arten von Feldspat-Edelsteinen gehören Mondstein, Amazonit, Labradorit und Sonnenstein.
(1) Mondstein
Mondstein ist ein Edelsteinmineral, das aus zwei Komponenten besteht: Orthoklas (KAISi3O8) und Albit (NaAlSi3O8), die in einem schichtweisen Gewächs angeordnet sind. Es erscheint in der Regel farblos bis weiß, kann aber auch rotbraun, grün, dunkelbraun und andere Farben haben, durchsichtig oder halbtransparent sein und häufig blau, farblos, gelb oder anders schillern, mit einem charakteristischen Mondlichteffekt (Abbildung 5-47).
Der Mondstein weist eine gut entwickelte Spaltung auf, wobei sich zwei Spaltreihen fast senkrecht überschneiden und "Tausendfüßler"-Einschlüsse, fingerabdruckartige Einschlüsse, nadelartige Einschlüsse usw. bilden. Unter einem bestimmten Winkel ist ein weißer bis blauer Leuchteffekt zu erkennen, der an trübes Mondlicht erinnert. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der in Orthoklas gelöste Albit innerhalb des Orthoklas-Kristalls orientiert ist, wobei die geschichteten Mikrokristalle der beiden Feldspäte parallel zueinander verwachsen sind. Der geringe Unterschied im Brechungsindex bewirkt eine Streuung des sichtbaren Lichts und damit einen physikalischen optischen Effekt. Wenn Spaltflächen vorhanden sind, kann es zu Interferenz- oder Beugungserscheinungen kommen, und die kombinierte Wirkung des Feldspats auf das Licht erzeugt ein blaues, schwebendes Licht auf der Oberfläche des Feldspats.
(2) Amazonit
Amazonit, auch "Amazonenstein" genannt, ist ein Rubidium (Rb) enthaltender Mikroklin. Seine üblichen Farben reichen von grün bis blaugrün, und die Oberfläche des Edelsteins kann die Spaltungsebenen reflektieren. Amazonit ist eine Variante des Mikroklins, die grün bis bläulich-grün erscheint (Abbildung 5-48).
Die chemische Zusammensetzung von Amazonit ist KAISi3O8die Rb und Cs enthalten, mit einem allgemeinen Gehalt an Rb2O mit 1,4%-3,3% und Cs2O von 0,4%-0,6%. Eine Theorie für die Färbung lautet, dass sie auf Rb zurückzuführen ist. Andere hingegen sind der Meinung, dass Spuren von Pb, die K in der Struktur ersetzen, strukturelle Defekte verursachen, die zu Farbzentren führen. Amazonit hat eine relativ hohe Transparenz, im Allgemeinen durchsichtig bis durchscheinend, und enthält oft Plagioklas-Aggregate oder -Zwischenwüchse, die grüne und weiße schachbrettartige, gestreifte oder gesprenkelte Muster mit sichtbaren Blitzen aus den Spaltungsebenen aufweisen. Es zeigt eine gelb-grüne Fluoreszenz unter langwelligem ultraviolettem Licht, keine Reaktion unter kurzwelligem Licht und eine schwache grüne Farbe nach längerer Bestrahlung mit Röntgenstrahlen.
(3) Sonnenstein
Sonnenstein, auch als "Sonnenstein" bekannt, ist die wichtigste Sorte von Natriumfeldspat, der in der Regel in Farben von goldrot bis rötlich-braun vorkommt und im Allgemeinen halbtransparent ist. Das typischste Merkmal des Sonnensteins ist sein Sonnenstein-Effekt, der auch als Aventureszenz bezeichnet wird und durch grob ausgerichtete metallische Mineralschuppen (wie Hämatit und Goethit) im Stein verursacht wird (Abbildung 5-49). Wenn sich der Edelstein dreht, kann er rote oder goldene Reflexe aussenden.
(4) Labradorit
Labradorit, auch als Spektrolith bekannt, besteht in seiner chemischen Zusammensetzung aus Albit (NaAlSi3O7) und Anorthit (CaAl2Si2O8), der zur Gruppe der Banalsite gehört. Das typischste Erkennungsmerkmal von Labradorit ist seine blaue und spektrale Farbveränderung (Abbildung 5-50).
Wenn die Edelsteinprobe in einem bestimmten Winkel gedreht wird, kann sie blau, grün, orange, gelb, golden, gelb, violett und rot schillern. Die Ursache des Schillerns ist die Interferenz des Lichts zwischen den dünnen Schichten der Plagioklas-Zwillingskristalle oder den feinen, flockigen Hämatiteinschlüssen und einigen nadelartigen Einschlüssen im Plagioklas, was zu Interferenzen innerhalb des Plagioklases führt. Aufgrund der nadelartigen Einschlüsse kann Plagioklas dunkel erscheinen und blau schillern. In einer bestimmten Weise geschliffen und poliert, kann manchmal ein Katzenaugeneffekt entstehen.
2. Optimierung von Behandlungs- und Identifizierungsmethoden für Feldspat-Edelsteine
Feldspat-Edelsteine weisen häufig Spalt- oder Bruchstellen auf, und der Hauptzweck der Optimierungsbehandlung besteht darin, diese Risse zu verbergen, um die Struktur des Edelsteins robuster zu machen und seine Stabilität zu erhöhen. Zu den gängigen Optimierungsverfahren gehören Füllen und Beschichten, Wachstauchen, Bestrahlung und Diffusion.
(1) Füllen und Filmen
Aufgrund der ausgeprägten Spaltbarkeit von Mondsteinen bilden sich oft spezielle, geschichtete Risse, die ihr Aussehen beeinträchtigen. Zum Füllen wird farbloses Öl oder Harz verwendet, und anschließend wird eine harzähnliche Schicht auf die Oberfläche aufgetragen. Bei der Identifizierungsmethode wird geprüft, ob die in den Rissen gebildeten Interferenzfarben besondere Reflexionen aufweisen und ob es sich dabei um eine Beschichtung der Oberfläche handelt. Da der Brechungsindex von Harz und Feldspat sehr nahe beieinander liegt, muss geprüft werden, ob besondere Phänomene der Doppelbrechung auftreten. Bei anderen Feldspat-Edelsteinen wird die Oberfläche mit einem blauen oder schwarzen Film überzogen, um ein Schillern zu erzeugen, und bei genauer Betrachtung kann man sehen, wie der Film abblättert. Wenn die Merkmale dieser Behandlungsmethoden eindeutig sind, kann die Infrarotspektroskopie zur Identifizierung verwendet werden.
(2) Wachsen
Bei Feldspat mit vielen Spalten kann farbloses oder gefärbtes Wachs die Spalträume an der Oberfläche ausfüllen. Die Stabilität des gefüllten Edelsteins ist im Allgemeinen durchschnittlich, und ein Wachsphänomen kann durch Sondieren mit einer heißen Nadel festgestellt werden; die Zusammensetzung des Wachses kann auch mit Infrarotspektroskopie gemessen werden.
(3) Bestrahlung
Weißer Mikroklin kann durch eine Bestrahlungsbehandlung in blauen Amazonit umgewandelt werden. Diese Behandlung von Edelsteinen ist selten und schwer zu erkennen.
(4) Diffusion
Roter Feldspat in Edelsteinqualität gehört zur Plagioklasgruppe und ist eine neue Edelsteinart der letzten Jahre. Die Farbe wird häufig mit Kupfer und Eisen in Verbindung gebracht. Derzeit entsteht der meiste rote Feldspat unter Hochtemperaturoxidationsbedingungen mit Diffusion von Kupfer- und Eisenelementen. Zu den Erkennungsmerkmalen gehört ein hoher Gehalt an Kupfer- und Eisenelementen, und die Oberfläche des Edelsteins zeigt Anzeichen von Hochtemperatursinterung.
