Kattava opas kristallioptiikkaan, mekaniikkaan ja fysikaalisiin ominaisuuksiin
ominaisuudet, mukaan lukien värit, kiilto, läpinäkyvyys, luminesenssi, dispersio, halkeilu, kovuus, lämpöominaisuudet
Johdanto:
Koruharrastajille tämä opas selittää kristallien optiikan, mekaaniset ominaisuudet ja jalokivien kannalta olennaiset fyysiset ominaisuudet. Se on välttämätön korukaupoille, tuotemerkeille, jälleenmyyjille, suunnittelijoille ja verkkokauppa-alustoille. Opi värihajontaa, pleokroismia ja luminesenssia kristallien optiikassa. Ymmärrä läpinäkyvyyden, kiillon ja taitekertoimen merkitys. Sukella jalokiven kestävyyteen vaikuttaviin ominaisuuksiin, kuten kovuuteen, tiheyteen ja sitkeyteen. Tämä opas antaa sinulle asiantuntemusta aitojen jalokivien erottamiseen, mikä on ratkaisevan tärkeää sekä mittatilaustyönä tehdyille korujen valmistajille että ainutlaatuisia kappaleita etsiville julkkiksille. Paranna kokoelmaasi tutustumalla jalokiven viehätysvoimaa ja arvoa saneleviin ominaisuuksiin.
Sisällysluettelo
Osa I Kiteisiin liittyvien optisten termien määritelmät
Luonnossa kiteiden väri tai muoto usein kiinnittää välittömästi huomiomme ja ohjaa meitä löytämään ne. Pitkien vuosien varrella olemme havainneet, että kiteillä voi olla monia muotoja ja värejä. Nykyaikaisen teknologian kehittyessä on syntynyt tieteenala nimeltä kristallografia. Jos olet enemmän kiinnostunut kiteistä, voit lukea tai opiskella erikoistuneempia kirjoja.
Tässä osiossa käsitellään lyhyesti ilmiöitä, joita havaitaan tarkasteltaessa kristallijalokiviä valo-olosuhteissa, ja ammattimaisia termejä, joita käytetään näiden ilmiöiden kuvaamiseen.
1. Kiteiden väri
1.1 Värin määritelmä
Väri on visuaalinen ominaisuus, jonka aiheuttaa ihmissilmään vaikuttava valo, ja joka ei liity spatiaalisiin ominaisuuksiin. Tämä visuaalinen ominaisuus riippuu havaitsijan värintunnistuksesta ja valaistusolosuhteista (kuva 2-3-1).
Gemmologiassa väri ilmaistaan yleensä kiven värinä näkyvän valon absorboitumisen jälkeen tai sitä voidaan kuvata kiven vastavärinä (kuva 2-3-2) sen jälkeen, kun se on selektiivisesti absorboinut näkyvää valoa luonnonvalossa (kuva 2-3-3).
Käytännön visuaalisessa tunnistamisessa jalokiven sävyn selkeä määrittely voi auttaa meitä erottamaan jalokivet nopeasti niiden jäljitelmistä sekä erottamaan tietyt luonnonjalokivet niiden parannetuista versioista.
1.2 Värien havainnoinnin avainkohtia
① Tarkkaile värejä heijastuneen valon avulla. Jos keinotekoista valonlähdettä on, se voidaan tehdä ammattimaisen kolorimetrisen lampun alla, jonka värilämpötila on vakio. Jos keinotekoista valonlähdettä ei ole, sitä voidaan tarkkailla varjossa aurinkoisena päivänä. Yleensä suositellaan tarkkailua aamulla, koska jalokivien värejä ei kannata tarkkailla illalla heikomman valon vuoksi.
② Tarkkaile ympäristöä neutraalia mustaa, valkoista ja harmaata taustaa vasten.
③ Muut mainitsemattomat tekijät eivät vaikuta värihavaintojen tuloksiin.
1.3 Värin kuvausmenetelmät
Gemmologia on monitieteinen aihe, ja jalokivien värien kuvaus perustuu usein samoihin menetelmiin kuin mineraalien värien kuvailuun. Yleisesti käytettyjä menetelmiä ovat kolorimetriset, binomiaaliset ja analogiset menetelmät. Tietyille epätasaisen värijakauman omaaville jalokiville on myös tarpeen erikseen mainita värin epätasaisuusilmiö, jota yleensä kutsutaan värijuovitukseksi, kun väri jakautuu raidallisesti tai lomittuvasti (joissakin jalokivissä tämä ilmiö on suuntaava ja vaatii jalokiven tarkastelua läpäisevässä valossa) (kuva 2-3-4, kuva 2-3-6).
Kuva 2-3-4 Fluorisälpä värijuovineen
Kuva 2-3-5 Turmaliini värinauhoilla
Kuva 2-3-6 Purppuranpunainen, väriraidoilla, väriraidat katoavat kääntämisen jälkeen (ylhäällä näkyvät rubiinin väriraidat, alhaalla rubiinin väriraidat kääntämisen jälkeen)
(1) Standardikromatografia
Mineraalin värin kuvaaminen standardivärien (punainen, oranssi, keltainen, vihreä, syaani, sininen, violetti) ja valkoisen, harmaan, mustan ja värittömän avulla (kuva 2-3-7 ~ kuva 2-3-17)
Kuva 2-3-7 Punainen standardireferenssimineraali, sinooperi
Kuva 2-3-8 Oranssi standardireferenssimineraali lyijykromaatti
Kuva 2-3-9. Standardi keltainen referenssimineraali orpimentti
Kuva 2-3-10 Vihreä standardireferenssimineraali malakiitti
Kuva 2-3-11. Sininen standardimineraali atsuriitti
Kuva 2-3-12 Standardi violetti referenssimineraali ametisti
Kuva 2-3-13 Ruskea standardireferenssimineraali, limoniitti
Kuva 2-3-14 Musta standardimineraali turmaliini
Kuva 2-3-15 Harmaa standardireferenssimineraali Bauksiitti
Kuva 2-3-16. Valkoinen standardireferenssimineraali, plagioklaasi
Kuva 2-3-17. Vakioväritön vertailumineraalijääkivi
(2) Binomimenetelmä
Kun mineraalin väri on monimutkaisempi, sitä voidaan kuvata kahdella värillä. Esimerkiksi purppuranpunainen on pääasiassa punaista, jossa on violetti sävy (kuva 2-3-18). Epätasaisen väristen jalokivien tapauksessa voidaan käyttää myös binomimenetelmää kuvaamaan kutakin väriluokkaa, mutta on huomattava, että värit jakautuvat epätasaisesti (kuva 2-3-19).
Kuva 2-3-18 Purppuranpunainen (Padma-safiiri)
Kuva 2-3-19 Sinivihreä, ruusunpunainen, epätasainen värijakauma (turmaliini)
(3) Analoginen menetelmä
Jalokiviä voidaan verrata tavallisiin esineisiin, kuten oliivinvihreään (kuva 2-3-20), mineraalin värin kuvaamiseksi.
Analogiamenetelmä on yleisesti käytetty tapa kuvata värejä jalokivimarkkinoilla, kuten Lontoon sininen topaasi (kuva 2-3-21) ja Sveitsin sininen (kuva 2-3-22).
Jotkin näistä vertailukelpoisista väritermeistä edustavat jalokivien laatua, kuten ruiskaunokin sininen safiireille (kuva 2-3-23) ja kuninkaansininen (kuva 2-3-24). Kyyhkysenverenpunainen rubiineille (kuva 2-3-25) ja kyyhkysenverenpunainen jne.
Kuva 2-3-20 Oliivin väri (vasemmalla oliviini, oikealla oliivipuiden ja hedelmien väri)
Kuva 2-3-21 Lontoon sininen topaasi
Kuva 2-3-22 Sveitsin sininen topaasi
Kuva 2-3-23 Ruiskukansininen (vasemmalla on ruiskukansininen safiiri; oikealla on ruiskukka)
Kuva 2-3-24 Kuninkaansininen safiiri. Kuninkaansininen on safiirien toiseksi arvokkain väri ruiskukan sinisen jälkeen. Se on parhaiten kyllästetty sininen, joka voi olla puhtaan sininen tai siinä voi olla hieman violetti sävy.
Kuva 2-3-25 Kyyhkysenverenpunainen rubiini. Kyyhkysenverenpunainen on rubiinin arvokkain väri. Se viittaa täyteläiseen, kylläiseen, tasaiseen puhtaan punaiseen väriin ilman selviä muita sävyjä, kuten sinistä tai ruskeaa, mutta hyvin hentoisella violetin vivahteella hyväksyttävällä alueella. Jalokiven runkoväri fluoresensoi voimakkaasti ultraviolettivalossa.
GRS (Sveitsin gemologinen laboratorio) ilmoitti 120. joulukuuta 2014 uudesta väristä, "Scarlet" (keisarillinen punainen), kuvaamaan mosambikilaisten rubiinien punaista väriä. Tulipunaiset rubiinit ovat tiettyjä mosambikilaisia rubiineja, joilla on kirkkaanpunainen väri oranssilla sävyllä, eikä tämän rubiinin fluoresenssi vaikuta itse kiven väriin (tyypin B rubiinit).
GRS luokittelee rubiinit kahteen tyyppiin: A-tyypin rubiinit ja B-tyypin rubiinit.
A-tyypin rubiinit viittaavat Mosambikista peräisin oleviin rubiineihin, joilla on merkittävää fluoresenssia ja jotka ovat väriominaisuuksiltaan samanlaisia kuin B-tyypin rubiinit, jotka tunnetaan kyyhkysenverirubiineina. Nimensä se antaa, että näiden rubiinien väri on samanlainen kuin Myanmarista peräisin olevien korkealaatuisten kyyhkysenverirubiinien.
B-tyypin rubiinit ovat GRS-tyypin ”Scarlet” (Imperial Red) rubiineja, joiden päätodistuksessa Mosambikin rubiinit (tyyppi B) kuvataan kirkkaanpunaisina ja lisätodistuksissa on lisätietoja.
SSEF ja Gubelin Gem Lab ilmoittivat 5. marraskuuta 2015 yhteisymmärryksessä punaisten ja sinisten safiirien, kyyhkysenverenpunaisen ja kuninkaansinisen kuvaamiseen käytettävistä ammattitermeistä. Lisäksi nämä termit kuvaavat vain väriä ja kirkkautta ilman minkäänlaista käsittelyä (kuumennusta tai täyttöä), ilman näkyviä tummia sulkeumia. Punaisissa ja sinisissä safiireissa on oltava tasainen väri ja kirkkaat sisäiset heijastukset.
2. Kristallien hohde
2.1 Kiillon määritelmä
Pinnan kyky heijastaa valoa ja kiilto riippuvat pinnan kiillotusasteesta ja taitekertoimesta. Markkinoilla käytetään usein termejä, kuten "kiilto" tai "kirkkaus", korvaamaan tekninen termi "kiilto".
Käytännön visuaalisessa tunnistamisessa kiilto voi auttaa meitä erottamaan nopeasti jalokivet niiden jäljitelmistä sekä tietyt luonnonjalokivet käsitellyistä vastineistaan.
2.2 Kiillon havainnoinnin keskeiset kohdat
① Tarkkaile kiiltoa heijastuneen valon avulla.
② Kiteitä tarkkaillessa on tärkeää kiinnittää huomiota kristallipintojen kuvioiden vaikutukseen kiiltoon.
Yleisesti ottaen jalostettujen jalokivien kiilto on parempi kuin niiden kristallien (kuva 2-3-26).
③ Käsittelyssä jalokivi voi johtua kiillotusmateriaalin kovuuden erosta tai itse materiaalin kovuuden suunnasta ja erosta, mikä johtaa samojen jalokivien kiillon eroon.
④ Kristallikivillä, samoissa kiillotusolosuhteissa, mitä korkeampi jalokiven taitekerroin on, sitä vahvempi on kiilto. Kiteytyneiden jalokivien kiilto voi vaihdella koostumuksensa vuoksi (kuva 2-3-27).
⑤ Muiden tekijöiden puuttuminen ei vaikuta kiillon havainnointituloksiin.
2.3 Kiillon kuvaamismenetelmät
Tässä kirjassa käsitellään kahdeksaa jalokivien kiillon tyyppiä. Kiteissä havaittavia kiiltoryppäitä ovat metallinen kiilto, submetallinen kiilto, adamantiinkivto, lasimainen kiilto ja rasvainen kiilto (joka näkyy helposti kristallin vaurioituneilla alueilla). Muita kiiltotyyppejä esiintyy yleisemmin kiviaineksissa tai orgaanisissa jalokivissä, joita käsitellään tarkemmin myöhemmissä luvuissa.
(1) Metallinen kiilto
Kun kiteisiä jalokiviä tarkastellaan heijastuneen valon kanssa, metallit tai muutamat jalokivet, kuten kulta, hopea ja pyriitti (kuva 2-3-28), voivat heijastua erittäin voimakkaasti (suurin osa tulevasta valosta heijastuu peilimäisesti). Tämän voidaan ymmärtää tarkoittavan, että niiden heijastusintensiteetti on samanlainen kuin tavallisilla metalleilla.
(2) Timantin kiilto
Kun kiteisiä jalokiviä tarkastellaan heijastuneen valon avulla, voimakkain heijastustila esiintyy jalokivissä, kuten timanteissa (kuva 2-3-29). Varsinaisessa jalokivien tunnistusanalyysissä katsomme, että jalokivillä, joiden taitekerroin (tiedot on havaittu ammattimaisilla jalokivien testauslaitteilla, kuten refraktometreillä tai heijastusmittareilla), on yli 2,417 oleva timantin kiilto kiillotuksen jälkeen. Timantin kaltainen kiilto (kuvat 2-3-30, 2-3-31) sijoittuu timantin ja lasin kiillon väliin, ja jalokivet, joiden taitekerroin on 2,417–1,780, osoittavat timantin kaltaista kiiltoa kiillotuksen jälkeen.
(3) Lasin kiilto
Kun kristallisia jalokiviä tarkastellaan heijastuneessa valossa, useimmat kristalliset jalokivet, kuten smaragdit, kristalli, turmaliini jne., osoittavat tällaista kiiltoa (kuvat 2-3-32 ja 2-3-34). Varsinaisessa jalokivien tunnistusanalyysissä katsomme, että jalokivillä, joiden taitekerroin on 1,45–1,78, on kiillotuksen jälkeen lasimainen kiilto, joka voidaan ymmärtää lasipinnan heijastusintensiteetin kaltaisena. Samoissa kiillotusolosuhteissa mitä pienempi taitekerroin on, sitä heikompi on lasimainen kiilto, jota voidaan kuvailla heikoksi lasimaiseksi kiilloksi; päinvastoin, mitä korkeampi taitekerroin on, sitä voimakkaampi on lasimainen kiilto, jota joskus kuvataan voimakkaaksi lasimaiseksi kiilloksi.
(4) Rasvainen kiilto
Kun kristallisia jalokiviä tarkastellaan heijastuneen valon avulla, muutamilla jalokivillä voi esiintyä tätä ilmiötä kristallipinnoillaan. Sitä vastoin useimmilla jalokivillä tämä kiilto näkyy epätasaisissa kohdissa, jotka ovat aiheutuneet ulkoisista vaurioista (tätä ilmiötä voidaan kuvata ammattimaisilla termeillä, kuten murtuma tai kehittymätön lohkeama) (kuvat 2-3-35 ja 2-3-36). Se voidaan ymmärtää rasvaisen pinnan kaltaisena heijastusintensiteettinä.
Kuva 2-3-28 Pyriittikiteiden metallinen kiilto heijastuneessa valossa
Kuva 2-3-29 Timantin aliheijastuneen valon timanttimainen kiilto
Kuva 2-3-30 Kuutiometrisen zirkoniaoksidin timantinvastainen kiilto heijastuneessa valossa
Kuva 2-3-31 Keinotekoisesti juotetun alumiinigranaatin adamantiinisen kiilto heijastuneessa valossa
Kuva 2-3-32 Fluoriitin heikko lasikiilto heijastuneessa valossa
Kuva 2-3-33 Turmaliinin lasinkiilto heijastuneessa valossa
Kuva 2-3-34 Rubiinin voimakas lasinhohto heijastuneessa valossa
Kuva 2-3-35. Turmaliinin rikkoutuneen pinnan rasvaisen kiillon (epätasaisilla reunoilla) ja lasin kiillon (lähes kolmionmuotoisella kohokohdalla) vertailu heijastuneessa valossa.
Kuva 2-3-36 Granaattikiteen rasvainen kiilto murtumassa heijastuneessa valossa
3. Kiteiden läpinäkyvyys
3.1 Läpinäkyvyyden määritelmä
Esineen kyky läpäistä näkyvää valoa. Kristallin paksuus ja väri vaikuttavat jalokiven läpinäkyvyyden arviointiin. Yleisesti ottaen värillisten jalokivien läpinäkyvyys on sitä huonompi, mitä paksumpi jalokivi on.
Varsinaisessa visuaalisessa tunnistuksessa läpinäkyvyyttä ei voida käyttää itsenäisenä arviointiperusteena, joka auttaisi meitä erottamaan nopeasti jalokivet niiden jäljitelmistä; useammin se näkyy tekijänä jalokivien laadun arvioinnissa.
3.2 Läpinäkyvyyden noudattamisen keskeiset kohdat
① Käytä läpinäkyvyyden tarkkailuun läpinäkyvyyttä; tällöin on tärkeää varmistaa, että läpivalon intensiteetti on lähellä luonnonvalon intensiteettiä. Virhearviointi tapahtuu usein, kun havaintovalon ja luonnonvalon intensiteetin välillä on poikkeama.
② Kun jalokivi sisältää selviä sulkeumia (epäpuhtauksia), se vähentää tai aiheuttaa epätasaista läpinäkyvyyttä.
③ Samanpaksuisten kivien tapauksessa mitä tummempi väri, sitä vähemmän läpinäkyvä; Samanväristen kivien tapauksessa mitä paksumpi paksuus, sitä vähemmän läpinäkyvä.
④ Muut mainitsemattomat tekijät eivät vaikuta läpinäkyvyyden havaintotuloksiin.
3.3 Läpinäkyvyysmenetelmien kuvaus
Valonläpäisyasteen perusteella läpinäkyvyys jaetaan viiteen tasoon: läpinäkyvä, puoliläpinäkyvä, läpikuultava, mikroläpinäkyvä ja läpinäkymätön.
(1) Läpinäkyvä
Läpäisevässä valossa tarkasteltuna jalokivi näyttää kokonaisuudessaan kirkkaalta, ja taustaan verrattuna jalokiven keskiosan kirkkaus on joko yhtä suuri tai hieman suurempi kuin tausta. Samalla reunamuodot ovat tummemmat (kuva 2-3-37 - kuva 2-3-39).
Läpäistyn valon samalla puolella olevat esineet näkyvät selkeämmin jalokiven läpi.
Fasetoitujen jalokivien kohdalla läpinäkyvyyden merkitys on paviljongin fasettit ja reunat, jotka näkyvät selvästi suurimmasta pöydästä (kuva 2-3-40).
Kuva 2-3-37 Vasemmalla on sitriini, keskellä synteettinen
Kuva 2-3-38 Läpinäkyvä (keltainen kristalli, läpäisevä valo)
Kuva 2-3-39 Läpinäkyvä (granaatti, läpäisevä valo).
Kuva 2-3-40: Läpinäkyvä (keinotekoisesti juotettu alumiinigranaatti, läpäisevä valo). Keskeinen tekijä korkean taitekertoimen omaavien jalokivien, kuten timanttien, läpinäkyvyyden arvioinnissa on kyky nähdä jalokiven kääntöpuolella olevat pinnat ja hiotut sivut.
(2) Sub-läpinäkyvä.
Läpivalon läpi kulkevassa valossa jalokivi näyttää kokonaisuudessaan kirkkaalta. Taustaan verrattuna jalokiven kirkkaus on yhdenmukainen taustan kanssa. Läpivalon puolella tarkastellut kohteet ovat selkeämpiä, kun taas kohteet näyttävät hieman utuisilta, ikään kuin läpinäkyvän jalokiven ja valonlähteen väliin olisi lisätty tiheä valkoista harsokangasta (kuvat 2-3-41, 2-3-42).
Kuva 2-3-41 Jauhekide (heijastunut valo)
Kuva 2-3-42 Lähes läpinäkyvä (jauhekide, läpäisevä valo)
(3) Läpikuultava
Kun jalokiveä tarkastellaan läpivalaistuksessa, se näyttää kokonaisuudessaan suhteellisen kirkkaalta, mutta sen kirkkaus on taustaa heikompi. Läpäistyn valon puolella olevat esineet ovat selvempiä, mutta on mahdotonta määrittää, mikä esine on kyseessä; voi vain tietää, että esine on olemassa (kuvat 2-3-43, 2-3-44).
Kuva 2-3-43 Läpikuultavaisuus (revitty maasälpä, läpäissyt valo)
Kuva 2-3-44 Läpikuultava (auringonkivi, läpäisevä valo)
(4) Läpikuultava
Puoliläpinäkyvyydelle on kaksi mahdollista tilannetta.
Yksi tilanne on jalokiven tarkastelu läpäisevässä valossa, jossa jalokiven kirkkaus näyttää keskeltä mustalta alhaisen valonläpäisyn vuoksi, mutta reunat näyttävät kirkkailta korkean valonläpäisyn vuoksi.
Toinen tilanne on tarkastella jalokiveä läpäisevän valon läpi. Jalokivi näyttää kauttaaltaan mustalta läpinäkymättömyytensä vuoksi, mutta jalokiven sisäiset ominaisuudet näkyvät heijastuneessa valossa (kuva 2-3-45).
(5) Läpinäkymätön
Läpäisevässä valossa tarkasteltuna jalokivi on läpinäkymätön, ja suhteellisen kirkkaaseen taustaan verrattuna jalokiven reunat ovat kirkkaat, kun taas muut alueet näyttävät mustilta tai eivät päästä valoa läpi (kuvat 2-3-46, 2-3-47).
Kuva 2-3-46 Opaali (kide: turmaliini)
Kuva 2-3-47 Läpinäkymätön (kristalli: rubiini)
4. Kiteiden pleokroismi
4.1 Pleokroismin määritelmä
Ilmiötä, jossa tietyt läpikuultavat tai läpinäkyvät värilliset kiteet näyttävät olevan eri värisiä eri kulmista tarkasteltuna, kutsutaan pleokroismiksi.
Eri värit viittaavat tässä värisävyn, vaaleuden ja tummuuden eroihin.
On tärkeää huomata, että tätä ilmiötä ei esiinny kaikissa jalokivissä; vain jotkut keski- tai alempien kideryhmien jalokivet voivat osoittaa pleokroismia. Tyypillisesti keski- tai alempien kideryhmien jalokivet voivat esiintyä kahdella värillä, eli dikroismina; alempien kideryhmien jalokivet voivat esiintyä kolmella värillä, eli trikroismina, joita yhteisesti kutsutaan pleokroismiksi.
Käytännön visuaalisessa tunnistamisessa pleokroismi voi auttaa meitä nopeasti erottamaan jalokivet ja niiden jäljitelmät, kuten safiirin ja sen jäljitelmän, ioliitin (kuvat 2-3-48–2-3-50).
4.2 Pleokroismin havainnoinnin keskeiset kohdat
① Käytä läpivalaisua jalokivien pleokroismin havaitsemiseen. On tärkeää huomata, että useimpien jalokivien pleokroismi voidaan nähdä vain dikroskoopin avulla; sitä on erittäin vaikea havaita paljaalla silmällä.
② Kun jalokiven sisällä on selviä sulkeumia (epäpuhtauksia), jalokiven läpinäkyvyyden vähentäminen voi vaikuttaa pleokroismin havaitsemiseen.
③ Muut mainitsemattomat tekijät eivät vaikuta pleokroismin havainnoinnin tuloksiin.
4.3 Pleokroismin menetelmien kuvaus
Paljaalla silmällä havaitun pleokroismin kuvaamiseen käytettävä muoto on läsnä ja poissa.
Jalokivien pleokroismi-ilmiön havaitsemiseen dikroskoopilla käytettävä kuvausmuoto sisältää seuraavat: Pleokroisten värien lukumäärä; Pleokroismin voimakkuus; Pleokroisten värien kuvaus. Esimerkiksi dikroismia omaavia jalokiviä voidaan kuvailla voimakkaan dikroismina, punaisina/violettipunaisina; trikroismia omaavia jalokiviä voidaan kuvailla voimakkaan trikroismina, syvän sinivioletteina/vaaleansinivioletteina/vaaleankeltaisina.
5. Kiteiden luminesenssi
5.1 Luminesenssin määritelmä
Luminesenssin omaavat jalokivet ovat vieläkin lumoavampia. Rubiineja, jotka osoittavat helposti asterismia, ja fluoresoivaa ainetta, joka osoittaa helposti fosforesenssia, lukuun ottamatta useimpien jalokivien fluoresenssi tai fosforesenssi voidaan havaita vain ultraviolettivalossa. Siksi käytännön visuaalisessa tunnistamisessa rubiinien fluoresenssi voi auttaa meitä erottamaan rubiinit nopeasti useimmista luonnollisista jäljitelmistä (kuva 2-3-51).
(1) Luminesenssi
Ulkoisen energian vaikutuksesta kiteiden näkyvän valon emittoimista kutsutaan luminesenssiksi. Ulkoiseen energiaan kuuluvat kitka, ultraviolettivalo, röntgensäteet ja muu korkeaenerginen säteily.
Ultraviolettivalo on yksi helpoimmin saatavilla olevista ulkoisista energialähteistä; auringonvalo sisältää ultraviolettivaloa, ja tosielämässä ultraviolettivaloa käytetään valuutan tarkistuslaitteissa ja sairaaloiden osastojen desinfioinnissa.
(2) Fluoresenssi ja fosforesenssi
Gemmologiassa jalokivien luminesenssin havaitsemiseen käytetään usein eri aallonpituisia ultraviolettivalonlähteitä, jotka jaetaan kahteen tyyppiin: fluoresenssiin ja fosforesenssiin.
Fluoresenssissa jalokivi säteilee valoa ultraviolettivalon virittämänä, ja säteily lakkaa, kun ulkoinen energia katoaa (kuvat 2-3-52, 2-3-53).
Fosforesenssi viittaa ilmiöön, jossa jalokivi lähettää valoa ultraviolettisäteilyn virittämänä ja jatkaa hehkumista jonkin aikaa ulkoisen energian haihtumisen jälkeen (kuva 2-3-54).
Kuva 2-3-51 Jalokivien fluoresenssi (vasemmalla turmaliini, oikealla rubiini) voimakkaassa heijastuneessa valossa; vasemmalla punaisella turmaliinilla, jolla ei ole fluoresenssia, on epätasainen väri, kun taas oikealla punaisella rubiinilla, jolla on voimakas fluoresointi, on tasainen väri. Tämä on tärkeä visuaalinen ero voimakkaasti fluoresoivien rubiinien ja niiden ei-fluoresoivien jäljitelmien välillä.
Kuva 2-3-52 Punaisen spinelin fluoresenssi
Kuva 2-3-53 Rubiinin fluoresenssi (Fluoresoivat rubiinit ovat kauniimpia verrattuna fluoresoimattomiin sinisiin safiireihin)
Kuva 2-3-54 Muovi (keinotekoisen booristrontiumaluminaatin fosforesenssi)
(3) Vaikuttavat tekijät
Fluoresenssin intensiteetti liittyy jalokiven epäpuhtauksien ja virheiden tyyppeihin ja määriin, minkä vuoksi saman tyyppisen jalokiven fluoresenssi voi vaihdella. Kun jalokivi sisältää rautaa, se usein estää fluoresenssin esiintymisen, minkä vuoksi rautaa kutsutaan myös fluoresenssin sammuttajaksi (kuvat 2-3-55–2-3-57).
Kuva 2-3-55 Jäljitelmätimantti normaalin valonlähteen alla.
Kuva 2-3-56 Synteettisten timanttien fluoresenssi pitkäaaltoisessa ultraviolettivalossa, ei paljaalla silmällä havaittavissa.
5.2 Luminesenssin havainnoinnin keskeiset kohdat
① Muutamia jalokiviä, kuten rubiineja ja punaisia spinellejä, lukuun ottamatta useimpien jalokivien fluoresenssin havaitseminen vaatii tietyn energian ultraviolettivaloa.
② Jalokivien luminesenssia tietyllä energialla tarkasteltaessa on käytettävä ultraviolettivaloa tummaa taustaa vasten.
③ Havaintoaika on jalokiven ilmiö ulkoisen energian herätteen jälkeen ulkoisen energian loppuun.
④ Kiteisten jalokivien luminesenssille on ominaista jalokiven kokonaiskirkkauden muutokset eikä piste, viiva tai pinnan heijastus.
⑤ Useimpien jalokivien fluoresenssiväri ulkoisen energiavirityksen alaisena eroaa luonnonvalossa havaitusta väristä. Saman jalokiven fluoresenssiväri voi vaihdella eri energiaviritysintensiteettien alaisena, ja saman jalokiven luminesenssi ja fluoresenssi voivat erota toisistaan.
⑥ Muiden tekijöiden puuttuminen ei vaikuta luminesenssin havaintotuloksiin.
5.3 Luminesenssimenetelmien kuvaus
Tarkkaile jalokiven luminesenssin kuvausmuotoa paljaalla silmällä: läsnä, poissa.
Käytä erityistä ultraviolettiloistelamppua jalokiven luminesenssin tarkkailuun. Kuvauksen muoto: testaa ultraviolettivalon tyyppi, jalokiven luminesenssin intensiteetti ja väri, esimerkiksi pitkäaaltoinen ultraviolettivalo, voimakas, sininen. Intensiteetistä voidaan käyttää seuraavia termejä: voimakas, keskivahva, heikko, ei lainkaan. On huomattava, että termiä "liitumainen" käytetään usein kuvattaessa sinivalkoista fluoresenssiväriä.
6. Kiteiden erityinen optinen ilmiö
6.1 Erityisen optisen ilmiön määritelmä
Kun valo osuu jalokiven pintaan, jalokiven näyttämien tähtimäisten tai raidallisten kirkkaiden alueiden värit tai ilmiöt välkkyvät, liikkuvat ja muuttuvat valonlähteen tai jalokiven liikkuessa toisiinsa nähden (kuva 2-3-58). Erityinen optinen ilmiö voi näyttää värimuutoksia vain kahdessa eri valaistusolosuhteessa.
Kuva 2-3-94 Kehittyneen kitejärjestelmän jalokivet (timantti).
Kuva 2-3-95 Amorfiset kiinteät aineet (luonnonlasi)
Kuva 2-3-96 Orgaaninen jalokivi (keltainen läpinäkyvä meripihka)
6.2 Keskeisiä kohtia erityisten optisten ilmiöiden havaitsemiseksi
① Suurin osa jalokivien erityisistä optisista ilmiöistä vaatii havainnointiin heijastunutta valoa, ja on parasta käyttää taskulamppua jalokiven valaisemiseen, jotta ilmiöt olisivat selvempiä.
② Erityisten optisten ilmiöiden värinmuutosvaikutusta on tarkkailtava erilaisissa valonlähteissä, kuten luonnonvalossa päivällä ja keinovalossa yöllä.
③ Muiden tekijöiden puuttuminen ei vaikuta erityisen optisen ilmiön havaintotuloksiin.
6.3 Erityisten optisten ilmiöiden menetelmien kuvaus
Jalokivien erityisiä optisia ilmiöitä ovat kissansilmäefekti, tähtiefekti, värinmuutosefekti, hiekan ja kullan efekti, värinmuutosefekti, kuunvaloefekti ja haloefekti, joita on yhteensä seitsemän tyyppiä. Joissakin oppikirjoissa värinmuutosefektiä, kuunvaloefektiä ja haloefektiä kutsutaan yhteisesti haloefektiksi.
Yllä mainituista erityisistä optisista ilmiöistä vain kissansilmäefekti, tähtiefekti ja värinmuutosefekti liittyvät jalokivien nimeämiseen; muita erityisiä optisia ilmiöitä ei ole mukana nimeämisessä.
Tämä kirja käsittelee yleisiä kissansilmäefektejä, tähtiefektejä, värinmuutosefektejä, hiekan ja kullan vaikutuksia, kuutamoefektejä ja värinmuutosefektejä kiteissä.
(1) Kissansilmäefekti
Määritelmä: Se viittaa ilmiöön, jossa kaarevan jalokiven pinnalle ilmestyy kirkas raita valaistuna ja valojuova liikkuu yhdensuuntaisesti jalokiven pinnalla valonlähteen ja jalokiven liikkuessa (kuvat 2-3-59, 2-3-60).
Kuva 2-3-59 Kissan pupillit näyttävät lineaarisilta voimakkaassa valossa.
Kuvassa 2-3-60 on kissansilmäilmiötä muistuttava jalokivi (sillimaniitti).
Syy: Kissansilmäilmiö voidaan havaita jalokivissä vain, jos kolme ehtoa ovat kaareva muoto, suuntaava hionta ja joukko suuntaavia tiheitä yhdensuuntaisia sulkeumia jalokiven sisällä (kuva 2-3-61 ~ kuva 2-3-64). Tällä ilmiöllä ei ole mitään tekemistä sen kanssa, onko jalokivi kideryhmä vai kidejärjestelmä, tai onko jalokivi kide. Tämä ilmiö esiintyy myös aggregaatti- ja amorfisissa kiinteissä aineissa.
Kuva 2-3-61 esittää kissansilmäefektin omaavassa jalokivissä havaittua tiheää yhdensuuntaista sulkeumien järjestystä kirkkaan juovan osan suurentamisen jälkeen.
Kuva 2-3-62 esittää kissansilmäefektin omaavassa jalokivissä havaittua tiheää yhdensuuntaista sulkeumien järjestystä kirkkaan juovaosan suurentamisen jälkeen.
Kuva 2-3-63. Kissansilmäilmiön aiheuttavat pystysuorat kissansilmän muotoiset kirkkaat raidat, joissa on tiheitä yhdensuuntaisia sulkeumia.
Kuva 2-3-64. Kissansilmäilmiön kaarevan pinnan pohjataso kristallissa.
Tunnistusmenetelmä: Valaisemalla kaarevan jalokiven koholla olevaa osaa heijastuneella valolla voidaan havaita kirkas raita, ja tämä kirkas raita liikkuu valonlähteen suhteellisen liikkeen tai jalokiven sijainnin mukana (kuva 2-3-65).
(2) Tähtivaloefekti
Määritelmä: Ilmiö, jossa kaarevaan jalokiviin muodostuu kaksi, kolme tai kuusi toisiaan leikkaavaa kirkasta raitaa valaistuna. Jos kaksi kirkasta raitaa leikkaavat toisensa, sitä kutsutaan nelisäteiseksi tähden valoksi; jos kolme kirkasta raitaa leikkaavat toisensa, sitä kutsutaan kuusisäteiseksi tähden valoksi; ja jos kuusi kirkasta raitaa leikkaavat toisensa, sitä kutsutaan kaksitoistasäteiseksi tähden valoksi. Tähtien valoefektin kirkkaita raitoja kutsutaan myös tähtiviivoiksi.
Syy: Jotta jalokivi havaitsisi tähtivaloefektin, sen on oltava kaareva ja hiottu suuntaavasti, ja jalokiven sisällä on kaksi, kolme tai kuusi ryhmää tiheästi toisiinsa nähden samansuuntaisia sulkeumia (kuva 2-3-66). Kuva 2-3-67). Tämä ilmiö esiintyy useammin kiteisissä jalokivissä, erityisesti keski- ja matalakiteisissä jalokivissä.
Kuva 2-3-66 Tähtien valoilmiöön vaikuttavien tekijöiden kuvaus
Kuva 2-3-67 Kolme ryhmää tiheästi toisiinsa nähden samansuuntaisia sulkeumia tähtien valosafiirissä (30-kertainen, tummakenttävalaistusmenetelmä)
Tunnistusmenetelmä: Kaarevan kiven koholla olevaan osaan kohdistuva heijastuva valo paljastaa kaksi, kolme tai kuusi kirkasta raitaa, jotka liikkuvat valonlähteen tai kiven sijainnin suhteellisen liikkeen mukana (kuva 2-3-68). Kuva 2-3-69) Jotkut erikoisjalokivet vaativat läpäisevän valon kulkeakseen kaarevan jalokiven läpi tähtivaloefektin havaitsemiseksi. Tätä kutsutaan myös läpinäkyväksi tähtivaloksi.
Kuva 2-3-68 Tähtisafiiri jatkuvassa valossa
Kuva 2-3-69 Tähtiviivojen liike, kun tähtivalosafiirin valonlähde liikkuu
Useiden suuntautuneiden sulkeumien sarjojen läsnäolon vuoksi kvartsi voi osoittaa asterismia eri suuntiin (kuva 2-3-70). Kuva 2-3-66 Tähtien valoefektitekijäkaavio.
Kolme tilannetta kristallijalokivien kanssa voidaan helposti sekoittaa asterismiilmiöön, ja näiden ilmiöiden yhteisenä piirteenä on, että "tähtiviivat" ovat kiinteät. Ensimmäistä kutsutaan Trapicheksi, joka tunnetaan myös kuolleena asterismina, ja se näyttää hyvin samankaltaiselta kuin asterismiilmiö, mutta kirkkaiden juovien sijaan siinä on kuusi sädettä, jotka koostuvat valkoisista tai mustista mineraaleista 60°:n välein, eivätkä nämä kuusi sädettä liiku valonlähteen mukana. Tämä ilmiö esiintyy yleensä jalokivien, joissa on kuusikulmainen prismamainen kiderakenne, kuten smaragdeissa, rubiineissa ja kvartsissa (kuvat 2-3-71, 2-3-72). Toinen on samanlainen tähtimäinen ilmiö, jonka aiheuttavat suuntautuneet sulkeumat, kuten rutiilinen kvartsi (kuva 2-3-73). Kolmas johtuu mustien hiilipitoisten materiaalien, kuten hiilen ja saven, sisällyttämisestä kristallijalokivien kasvun aikana, mikä johtaa erityisiin kuvioihin; esimerkiksi punaisen berylin tyhjän kvartsin ominaispiirre on mustien hiilipitoisten sulkeumien suuntautunut järjestely, joka näyttää poikkileikkauksessa ristimäiseltä (kuva 2-3-74).
Kuva 2-3-71 Trapiche Ruby
Kuva 2-3-72 Dabbizin muoto (Isabella Pignatelli ym. 2015)
Kuva 2-3-73 Rutilaatin kvartsi
Kuva 2-3-74 Andalusiittikide (ortorombinen jalokivi, poikkileikkaus usein neliön muotoinen)
(3) Värinmuutosvaikutus
Määritelmä: Ilmiö, jossa jalokivet näyttävät eri väreiltä eri valonlähteissä.
Syy: Kun jalokivet sisältävät sopivan määrän kromia (Cr) tai vanadiinia (V), tämä ilmiö voi ilmetä, eikä se liity jalokiven luonnollisuuteen tai siihen, onko jalokivi hiottu vai kiillotettu; värinmuutosvaikutus näkyy sekä kristalliraa'oissa että synteettisissä jalokivissä.
Tunnistusmenetelmä: Valaise jalokiveä kahdella eri värilämpötilalla heijastuvaa valoa (yleensä luonnonvaloa ja kynttilänvaloa yöllä), ja jalokivi näyttää kaksi selvästi erilaista väriä (kuva 2-3-75).
(4) Hiekkakultainen efekti
Määritelmä: Kun läpinäkyvä jalokivi sisältää läpinäkymättömiä, hiutaleisia kiinteitä sulkeumia, se tuottaa tähtimäisen heijastusilmiön, joka johtuu valon heijastumisesta läpinäkymättömistä, hiutaleisista kiinteistä sulkeumista (kuvat 2-3-76, 2-3-77).
Kuva 2-3-76 Auringonkivi (oranssinpunainen, läpikuultava).
Kuva 2-3-77 Auringonkivi (vaalean oranssinpunainen, läpinäkyvä)
Syy: Kun läpinäkyvä tai puoliläpinäkyvä jalokivi sisältää läpinäkymättömiä tai puoliläpinäkyviä, hiutaleisia kiinteitä sulkeumia (kuvat 2-3-78, 2-3-79), hiekan ja kullan yhdistelmä on näkyvissä, ja sitä esiintyy yleisesti aurinkokivessä ja kordieriitissa. Tämä ilmiö ei liity jalokiven luonnollisuuteen tai siihen, onko jalokivi hiottu vai kiillotettu.
Kuva 2-3-78 Kuukiven sulkeumien suurennetut ominaisuudet (10 x, pystysuora valaistusmenetelmä)
Kuva 2-3-78 Kuukiven sulkeumien suurennetut piirteet (10-kertainen, pystysuuntainen valaistusmenetelmä) Kuva 2-3-79 Aurinkokiven sulkeumien suurennetut piirteet (40-kertainen, tummakenttävalaistusmenetelmä)
Tunnistusmenetelmä: Valaise jalokiveä heijastuneella valolla, niin jalokiven sisäpuoli näyttää tähtimäisiä heijastuksia. Tähtimaiset heijastukset välkkyvät valonlähteen tai jalokiven sijainnin liikkuessa suhteessa (kuva 2-3-80).
(5) Kuutamoefekti
Määritelmä: Ilmiö, jossa tuleva valo siroaa jalokiven sisällä, jolloin jalokiven pinnalla on paikallisesti kirkkaan sinistä tai maitomaista valkoista valoa. Kuunvaloilmiö voi esiintyä samanaikaisesti muiden erityisten optisten ilmiöiden, kuten kissansilmäkuukiven, spektraalikuukiven jne., kanssa. (Kuva 2-3-81)
Syy: Kuunvaloefekti on yleinen kuukivessä, jalokivimineraalissa, jossa on vuorottelevia albiitti- ja kaliumaasälpäkerroksia. Kunkin komponentin rinnakkaisten kerrosten paksuus on 50–100 nm. Tämä kerrostunut ristipeittorakenne sirottaa tulevaa valoa, jolloin jalokiven pinnalle muodostuu vaeltava väri. Mitä paksumpi rinnakkainen kerros, sitä alhaisempi vaeltavan värin kylläisyys ja sitä selvempi on harmahtavan valkoinen. Esimerkiksi sininen kuunvaloefekti voidaan havaita edestä heijastuneen valon alta sinisen ja violetin valon voimakkaan sironnan vuoksi. Muiden väristen valojen sirontaaste on pieni, ja suurin osa näytteen läpi tulevasta yhdistetystä valosta muuttuu sinisen ja violetin valon vastaväriksi – oranssiksi ja keltaiseksi valoksi (kuva 2-3-82).
Tunnistusmenetelmä: Valaise jalokiveä heijastuneella valolla; jalokiven pinnalle ilmestyy tiettyyn suuntaan utuinen väri. Sumuinen väri muuttuu valonlähteen tai jalokiven suhteellisen sijainnin mukaan. Kun kuutamoefektin lähellä tehdään pieniä kiertoja, kuutamoefektin sävy ei muutu. Jos kierto on kuitenkin liian suuri, kuutamoefekti ei ole näkyvissä (kuvat 2-3-83–2-3-86).
(6) Väriä vaihtava efekti
Värinmuutos tunnetaan myös värien leikinä.
Määritelmä: Jalokivien värinmuutosta eri valonlähteiden tai katselukulmien vuoksi kutsutaan värinmuutosilmiöksi. Jalokiviin, jotka voivat aiheuttaa värinmuutosilmiön, kuuluu labradoriitti (kuva 2-3-87).
Syy: Kun valo heijastuu tai läpäisee tietyn rakenteellisen koostumuksen omaavien jalokivien läpi, värit muuttuvat diffraktion ja interferenssivaikutusten vuoksi valaistuksen suunnasta tai havaintokulmasta riippuen.
Tunnistusmenetelmä: Oletetaan, että heijastunutta valoa käytetään jalokiven valaisemiseen, vaikka valaistussuunta ja havaintokulma eivät muuttuisikaan, kunhan jalokiveä liikutetaan. Tässä tapauksessa sen väri muuttuu vähitellen toiseen väriin.
Samassa jalokivessä erivärisiä osia kutsutaan värilaikuiksi, jotka vaihtelevat muodoltaan ja kooltaan. Niiden reunat ovat usein epäsäännölliset ja siirtyvät värilaikusta toiseen (opaalin kaltaisten väriä vaihtavien lasi-, muovi- tai synteettisten opaalien värilaikuissa on usein säännölliset sahalaitaiset reunat).
Värinmuutoksen esittämä spektri voi olla täysi värinmuutos violetista punaiseksi tai dikroinen tai trikroinen värinmuutos violetista vihreäksi.
7. Kiteiden dispersio
7.1 Dispersion määritelmä
Dispersio on ilmiö, jossa valkoinen komposiittivalo hajoaa eri aallonpituusspektreihin kulkiessaan prismaominaisuuksia omaavien materiaalien läpi. Sitä voidaan kuvata jalokivien kyvyksi jakaa valkoinen valo seitsemään väriin tai ymmärtää värikkäänä ilmiönä, joka näkyy fasettihiottujen jalokivien sisällä, kun niitä ravistellaan valonlähteen alla (kuva 2-3-88). Markkinoilla sitä kutsutaan yleisesti "tuleksi" tai "tulen väriksi", mikä on tekninen termi, jota usein käytetään timanttien yhteydessä.
Dispersio on ilmiö, joka on ainutlaatuinen fasettikiteisille jalokiville. Dispersio ei liity jalokiven luonnollisuuteen; myös synteettiset jalokivet voivat esiintyä dispersioilmiöinä, kuten synteettinen strontiumtitanaatti, synteettinen rutiili, synteettinen kuutiollinen zirkonia, synteettinen piikarbidi ja synteettinen alumiinigranaatti (kuva 2-3-89). Dispersio ei liity jalokiven kidejärjestelmään; esimerkiksi dispersiota voidaan havaita isometrisen kidejärjestelmän timanteissa ja kuusikulmaisen kidejärjestelmän synteettisessä piikarbidissa.
Jalokivien tunnistamisessa eri jalokivien värit ja hajaantumisalueet "täydellisen sisäisen heijastuksen" fasetissa vaihtelevat, mikä voi auttaa meitä erottamaan timantit nopeasti niiden jäljitelmistä (kuvat 2-3-90, 2-3-91).
Kuva 2-3-90 Timantin dispersio
Kuva 2-3-91 Synteettisen piikarbidin (yksi yleisimmistä timanttisimulanteista) dispersio
7.2 Keskeisiä kohtia havainnointia varten
① Käytä läpivalaisua jalokiven leviämisen tarkkailemiseen tiettyyn suuntaan. Ilmiön selkeyttämiseksi on suositeltavaa tarkkailla paviljongin kärjestä kohti kruunun pöytää (kuva 2-3-92).
② Kun jalokivi sisältää selviä sulkeumia (epäpuhtauksia), jalokiven läpinäkyvyyden vähentäminen voi vaikuttaa dispersion havaitsemiseen.
③ Saman dispersioasteen (jota voidaan kuvata myös saman dispersionopeuden omaaviksi) jalokiviä on vaikeampi havaita, jos ne ovat väriltään tummempia verrattuna vaaleampiin jalokiviin samoissa muissa olosuhteissa (kuva 2-3-93).
④ Dispersio on yksi yleisimmistä ilmiöistä fasettihiottujen jalokivien kohdalla, ja hionnan laatu (erityisesti se, pystyykö hionta saavuttamaan jalokiveen tulevan valon "täydellisen sisäisen heijastuksen") vaikuttaa dispersion näkyvyyteen.
⑤ Muiden tekijöiden poisjättäminen ei vaikuta havainnon tuloksiin.
7.3 Dispersiomenetelmien kuvaus
Yleensä kuvailemme dispersioilmiön havainnointivaikeutta, kuten ilmeinen tai ei-ilmeinen.
8. Kiteisiin liittyvien optisten termien määritelmät käytettäessä perinteisiä laboratoriotunnistuslaitteita
8.1 Isotrooppiset ja epähomogeeniset materiaalit
(1) Isotrooppinen kappale
Määritelmä: Jalokivityyppi, jolla on isotrooppisia optisia ominaisuuksia. Tähän kuuluvat isometrisen kidejärjestelmän jalokivet sekä jotkut amorfiset ja läpinäkyvät tai läpikuultavat orgaaniset jalokivet (kuvat 2-3-94–2-3-96).
Tunnistusmenetelmä: Isotrooppiset kappaleet ennen prosessointia voidaan alustavasti arvioida niiden muodon perusteella. Useimmat isotrooppiset kappaleet prosessoinnin jälkeen voidaan erottaa vain instrumenteilla, kuten tarkkailemalla refraktometrissä, taittuuko jalokivi yhdellä taittumiskerralla, suurentamalla haamujen puuttumisen tarkistamiseksi ja tarkistamalla, näkyykö se täysin tummana vai esiintyykö epänormaalia ekstinktiota polarisoidussa valossa.
Kuva 2-3-94 Kehittyneen kitejärjestelmän jalokivet (timantti).
Kuva 2-3-95 Amorfiset kiinteät aineet (luonnonlasi)
Kuva 2-3-96 Orgaaninen jalokivi (keltainen läpinäkyvä meripihka)
Copywrite @ Sobling.Jewelry - Custom korujen valmistaja, OEM ja ODM korut tehdas
(2) Ei-homogeeninen kappale
Määritelmä: Jalokivien ja mineraalien optisen anisotropian tyyppi. Sisältää trigonaaliseen järjestelmään (kuva 2-3-97), tetragonaaliseen järjestelmään (kuva 2-3-98), heksagonaaliseen järjestelmään (kuva 23-99), ortorombiseen järjestelmään (kuva 2-3-100), monokliiniseen järjestelmään (kuva 2-3-101) ja trikliiniseen järjestelmään (kuva 2-3-102) kuuluvat jalokivet.
Tunnistusmenetelmä: Ennen prosessointia epähomogeeninen kappale voidaan tunnistaa tarkasti muodon perusteella. Prosessoinnin jälkeen jotkut epähomogeenisen kappaleen jalokivet voidaan tunnistaa tarkasti, jos niissä on näkyvää pleokroismia, mutta useimmat epähomogeeniset kappaleet on erotettava toisistaan refraktometrillä, mikroskoopilla, polarisaattorilla tai dikroskoopilla.
Kuva 2-3-97 Välikristalliperheen trigonaalinen järjestelmä turmaliini
Kuva 2-3-98. Tetragonaalisen järjestelmän välikristalliperheen zirkoni.
Kuva 2-3-99 Kuusikulmaisen järjestelmän välikristalliperheen smaragdi
Kuva 2-3-100. Matalan tason kideperheen topaasi ortorombisessa järjestelmässä.
Kuva 2-3-101. Monokliinisen järjestelmän matalan pitoisuuden kideperheen spodumeeni.
Kuva 2-3-102 Amazon-kivi matalan tason kristallijärjestelmässä (trikliininen)
8.2 Yksiaksiaalinen taittuminen, kahtaistaittuvuus, kahtaistaittuvuusindeksi
Yksiaksiaalinen taittuminen tarkoittaa ilmiötä, jossa valon tulokulma muuttuu, kun se saapuu läpinäkyvään tai puoliläpinäkyvään homogeeniseen väliaineeseen, eikä valo jakautu.
Kahtaistaittuvuus viittaa ilmiöön, jossa valon osuessa läpinäkyvään tai hieman läpinäkyvään heterogeeniseen kappaleeseen tulokulma muuttuu ja valo jakautuu kahdeksi säteeksi (kuva 2-3-103). Kahta valonsädettä, jotka noudattavat valon taittumislakia, kutsutaan normaaliksi valoksi ja niitä, jotka eivät noudata sitä, kutsutaan poikkeukselliseksi valoksi.
Kahtaistaittavuus on yksi epähomogeenisten jalokivien ilmiöistä, ja tietyt jalokivet, joilla on erityisen voimakas kahtaistaittavuus, voivat aiheuttaa kaksoiskuvia, jotka voidaan havaita paljaalla silmällä (kuva 2-3-104 - kuva 2-3-105).
Kuva 2-3-104 Jalokivien kaksoistaittumisen ilmiö
Kuva 2-3-105 Jalokivien kaksoistaittumisen ilmiö (vasemmalla synteettisen piikarbidin kaksoistaitekerroin on 0,043 ja oikealla synteettisen rutiilin kaksoistaitekerroin on 0,287)
8.3 Optinen akseli, optinen indikaattori, yksiaksiaalinen kide, kaksiaksiaalinen kide
(1) Optinen Akseli
Kun valo saapuu epähomogeeniseen väliaineeseen, se yleensä taittuu kahdesti. Yksiaksiaalisissa kiteissä on kuitenkin yksi suunta, johon tuleva valo ei hajoa; kaksiaksiaalisissa kiteissä on kaksi suuntaa, joihin tuleva valo ei hajoa. Kutsumme näitä yhteen tai kahteen suuntaan, joihin tuleva valo ei hajoa, optiseksi akseliksi, jota kiteoptiikassa esitetään OA:na.
(2) Optinen Indikaattori
Hypoteettinen suljettu pallo, jonka säde on yhtä suuri kuin mitatun jalokiven taitekerroin kaikkiin suuntiin. Vaikka mitatun jalokiven taitekerroin vaihtelee, valoa läpäisevän kappaleen kokonaismuodolla on vain kaksi muotoa: pallo ja karkea pallo.
Isotrooppisen kappaleen valonnopeuskappale on pallo. Mikä tahansa pallon keskipisteen läpi mihin tahansa suuntaan tehty poikkileikkaus on ympyrän muotoinen, ja sen säde edustaa isotrooppisen jalokiven taitekertoimen arvoa (kuva 2-3-106). Epähomogeenisen kappaleen valonnopeuskappale on ellipsoidi, jossa välikristalliryhmän valonnopeuskappaleella on pyöreä poikkileikkausellipsoidi (kuva 2-3-107) ja alemman kristalliryhmän valonnopeuskappaleella on elliptinen poikkileikkausellipsoidi (kuva 2-3-108).
Kuva 2-3-106 Homogeenisen kappaleen kirkkaus
Kuva 2-3-107, yksiakselinen kristalli, valonnopeuskappale (No on valon taittumissuunta, joka noudattaa optisia lakeja, Ne on valon taittumissuunta, joka ei noudata optisia lakeja, tunnetaan myös nimellä poikkeuksellisen valon suunta, OA-suunta on sama kuin No, poikkileikkaus on pyöreä, OA osoittaa optisen akselin suuntaa)
(3) Yksiaksiaalinen kide
Epähomogeenista jalokiveä, jolla on yksi optinen akseli, kutsutaan yksiaksiaaliseksi kiteeksi. Välikristalliperheen jalokivet ovat kaikki yksiaksiaalisia kidejalokiviä (kuva 2-3-109). Esimerkiksi kaikki trigonaalisen järjestelmän jalokivet, kuten turmaliini, kristalli, rubiini ja safiiri, ja kaikki tetragonaalisen järjestelmän jalokivet, kuten zirkoni, sekä kaikki kuusikulmaisen järjestelmän jalokivet, kuten berylliperhe ja apatiitti.
Suhteellisen täydellisen kidemuodon omaavat jalokivet voidaan tunnistaa suoraan yksiaksiaalisiksi kiteiksi niiden muodon perusteella.
Epätäydellistä kidemuotoa ja käsiteltyjä jalokiviä ei voida määrittää yksiaksiaalisiksi kiteiksi pelkästään niiden ulkonäön perusteella (kuva 2-3-110). Määritys voidaan tehdä vain tarkkailemalla vastaavia ilmiöitä refraktometrillä (kuva 2-3-111) tai polarisaatiomikroskoopilla (kuva 2-3-112).
Kuva 2-3-109. Turmaliinin välikristalliryhmä, jonka kidemuoto on suhteellisen täydellinen ja se voidaan arvioida suoraan yksiakselisen kiteen muodosta.
Kuva 2-3-110 Käsiteltyä jalokiveä ei voida arvioida sen ulkonäön perusteella (vasen smaragdi, oikea turmaliini)
Kuva 2-3-111 refraktometri
Kuva 2-3-112 polarisaattori
(4) Kaksiaksiaaliset kiteet
Epähomogeenisia jalokiviä, joilla on kaksi optista akselia, kutsutaan diaksiaalisiksi. Alemman kideryhmän jalokivet ovat kaikki kaksiaksiaalisia jalokiviä (kuva 2-3-113). Esimerkiksi topaasi, oliviini ja kaikki muut rombiset jalokivet, diopsidi, monokliiniset jalokivet, lapidiitti, auringonkivi, kuukivi ja trikliiniset jalokivet.
Suhteellisen täydellisen kidemuodon omaavat jalokivet voidaan tunnistaa suoraan kaksiaksiaalisiksi kiteiksi niiden muodon perusteella (kuva 2-3-114).
Epätäydellisen kidemuodon omaavia ja käsiteltyjä jalokiviä ei voida tunnistaa kaksiaksiaalisiksi kiteiksi niiden muodon perusteella; ne voidaan määrittää vain tarkkailemalla vastaavia ilmiöitä refraktometrillä tai polarisaatiomikroskoopilla.
Kuva 2-3-113. Alemman kideryhmän topaasilla on suhteellisen täydellinen kidemuoto, ja sitä voidaan suoraan pitää kaksiaksiaalisena kiteenä muodon perusteella.
Kuva 2-3-114 Valmista kiveä ei voi arvioida ulkonäön perusteella.
8.4 Dispersionopeus, kokonaisheijastus
(1) Dispersionopeus
Taitekertoimen ero mitattiin auringon spektrin B-viivalla (686,7 nm) ja G-viivalla (430,8 nm). Vaihtoehtoisesti se voidaan ymmärtää yksinkertaisemmin saman jalokiven kahden tietyn taitekertoimen erona, jolloin kumpikin tietty taitekerroin mitataan tietyn energian valossa.
Jalokivien leviämisnopeutta harvoin muistetaan; sitä käytetään pääasiassa viitteenä ja vertailuna.
Yleisesti ottaen, mitä suurempi jalokiven dispersionopeus on, sitä todennäköisemmin se esiintyy dispersioilmiöiden kanssa saman sisäisen heijastuksen omaavien fasetoitujen jalokivien joukossa (kuva 2-3-115). Jalokivien dispersionopeutta harvoin muistetaan; sitä käytetään pääasiassa referenssinä ja vertailuna.
(2) Täydellinen sisäinen heijastus
Taittuminen tapahtuu, kun valo kulkee materiaalien läpi, joilla on erilaiset todelliset optiset tiheydet. Kun valo siirtyy tiheästä väliaineesta vähemmän tiheään väliaineeseen, taittunut säde poikkeaa normaalisuunnasta ja taittumiskulma on suurempi kuin tulokulma. Tulokulmaa, jossa taittumiskulma on 90°, kutsutaan kriittiseksi kulmaksi; kaikki kriittistä kulmaa suuremmat tulevat valonsäteet eivät pääse vähemmän tiheään väliaineeseen ja heijastuvat tiheän väliaineen sisällä heijastuslain mukaisesti (kuva 2-3-116).
Tätä periaatetta käytettäessä fasettihionnassa ja -hionnassa voi silti esiintyä havaittavaa dispersioilmiötä, vaikka jalokiven dispersionopeus olisi hyvin alhainen (kuva 2-3-117).
Kuva 2-3-116 Kaaviokuva kokonaisheijastuksesta
Kuva 2-3-117 Kaaviokuva standardin pyöreän briljanttihiotun timantin valokulusta täydellä sisäisellä heijastuksella.
Tätä periaatetta sovelletaan myös timanttien ja jäljitelmätimanttien tunnistamiseen, jota kutsutaan yleisesti viivakokeeksi. Kokeen vaiheet ja analyysitulokset ovat seuraavat: Aseta jalokivi siten, että suurin pinta on alaspäin ja terävä pää ylöspäin, paperille, johon on piirretty suoria viivoja. Jos jalokiven läpi näkyy viivoja, se osoittaa, että jalokivi on jäljitelmätimantti; muussa tapauksessa se on timantti. On erityisen tärkeää huomata, että kokeellinen arvio on virheellinen, jos testatun jalokiven vyötärön pituuden ja leveyden suhde poikkeaa arvosta 1:1 tai jos testatulla jalokivillä on timantin kaltainen tai alikiilto (kuvat 2-3-118 - 2-3-121).
Kuva 2-3-118 Jalokiven alapuolella jäljitelmätimantin läpi näkyy suora viiva, joka on jaettu kahteen osaan.
Kuva 2-3-119 Suoria viivoja ei voida nähdä timantin läpi.
Kuva 2-3-120 Joissakin jäljitelmätimanteissa esiintyy timanttien kaltaisia ilmiöitä, eivätkä ne pysty näyttämään jalokiven läpi kulkevia alla olevia viivoja (kaksi jäljitelmätimanttia toisen rivin keskellä).
Kuva 2-3-121 Timanteissa, joiden pituuden ja leveyden suhde ei ole 1:1, jalokiven (toisen rivin timantin) läpi voi nähdä myös suoria viivoja.
8.5 Luonnonvalo, polarisoitu valo
(1) Luonnonvalo
Yleisen valonlähteen lähettämä valo sisältää valovektoreita kaikkiin suuntiin, ja niiden amplitudit ovat yhtä suuret kaikissa mahdollisissa suunnissa (aksiaalisesti symmetriset). Tällaista valoa kutsutaan luonnonvaloksi. Luonnonvaloa edustaa kaksi keskenään kohtisuoraa, riippumatonta (ilman tiettyä vaihesuhdetta), yhtä suuren amplitudin omaavaa valovärähtelyä, joilla kummallakin on puolet värähtelyenergiasta (kuva 2-3-122).
Luonnonvalo on yksi tärkeimmistä valonlähteistä jalokivien havaitsemiseksi paljaalla silmällä, ja sitä voi saada monella tavalla, kuten varjossa aurinkoisena päivänä, taskulampun valolla ja tietyn värilämpötilan lamppujen valolla.
(2) Polarisoitu valo
Valoa, joka värähtelee vain tiettyyn suuntaan, kutsutaan polarisoiduksi valoksi. Polarisoitunut valo huomioidaan erikseen; jos sitä ei huomioida, sen oletetaan olevan luonnollista (kuva 2-3-123).
Tärkein tapa saada polarisoitua valoa on antaa luonnonvalon kulkea erityisen polarisaattorin läpi tai antaa luonnonvalon kulkea ei-kiteisten jalokivien läpi polarisoidun valon tuottamiseksi.
Polarisoitua valoa voidaan käyttää selittämään jalokivien värien monimuotoisuuden ulkonäköä, ja jalokivien kaksoistaittumisen ilmiö on myös polarisoivien suodattimien suunnitteluperiaate.
9. Yhteenveto kristallioptiikan terminologian suhteista
Kiteisiin liittyy monia erikoistermejä, ja optisten termien välisten suhteiden ymmärtäminen voi viedä aloittelijoilta aikaa. Siksi tässä kirjassa esitetään yhteenveto joidenkin kiteisiin liittyvien optisten termien välisistä suhteista (taulukko 1).
Viimeksi mainittu optinen termi on olemassa erillisenä ilmiönä eikä sillä ole yhteyttä muihin optisiin termeihin.
Taulukko 1: Yhteenvetotaulukko kiteiden optiikan terminologiasuhteista.
| Kristalli | Voiko sen arvioida paljaalla silmällä? | Yleiset havaintovälineet | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Kristalliluokittelu | Edistynyt kristalliperhe | Välikristalliperhe | Matalan tason kideperhe | Kiteiden tyypilliset muodot voidaan havaita paljaalla silmällä, ja yleensä niiden havaitsemiseen tarvitaan apuvälineitä. | Refraktometri, polarisaattori, dikroskooppi, mikroskooppi |
| Isometrinen kristallijärjestelmä | Trigonaalinen kidejärjestelmä, tetragonaalinen kidejärjestelmä, kuusikulmainen kidejärjestelmä | Ortorombinen kidejärjestelmä, monokliininen kidejärjestelmä, trikliininen kidejärjestelmä | |||
| Optinen ominaisuus | Isotrooppinen kappale | Epähomogeeninen kappale | |||
| Yksiaksiaalisen kiteen positiivinen tai negatiivinen kahtaistaittavuus | Yksiaksiaalisen kiteen positiivinen tai negatiivinen kahtaistaittavuus | × | Refraktometrin polarisaattori | ||
| Valon taittuminen | Yksiaksiaalinen taittuminen | Kahtaistaittuvuus osoittaa yksiaksiaalista taittumista tiettyyn suuntaan | Kahtaistaittuvuus Osoittaa yksittäistä taittumista tietyissä kahdessa suunnassa | Voimakas kahtaistaittavuus voidaan havaita paljaalla silmällä, mutta yleensä se vaatii instrumenttien apua. | Refraktometri, polarisaattori, mikroskooppi. |
| Polykromaattisuus | Ei pleokroismia | Vahvasta heikkoon dikroismi | Trikroismi vahvasta heikkoon tai dikroismi vahvasta heikkoon | Muutamat jalokivet voivat, mutta useimmat vaativat instrumenttien käyttöä | Dikroskooppi |
| Väri | Sillä ei ole yhteyttä siihen, onko kyseessä kide, eikä kiteiden luokitteluun; kiteen väri riippuu kiteen epäpuhtauselementeistä ja hilavirheistä. | √ | × | ||
| Luster | Sillä ei ole yhteyttä siihen, onko kyseessä kristalli ja sen luokitukseen; minkä tahansa jalokiven kiillotusaste vaikuttaa sen kiiltoon. | √ | × | ||
| Läpinäkyvyys | Sillä ei ole yhteyttä siihen, onko kyseessä kide, eikä kiteiden luokitteluun; kiteen läpinäkyvyys riippuu usein kiteen sisältämien sulkeumien pitoisuudesta. | √ | × | ||
| Luminesenssi | Sillä ei ole yhteyttä siihen, onko kyseessä kide, eikä kiteiden luokitteluun; se riippuu kiteen epäpuhtauselementeistä ja hilavirheistä. | Muutamat jalokivet voivat, mutta useimmat vaativat instrumenttien käyttöä | Ultraviolettiloistelamppu | ||
| Erityinen optinen ilmiö | Mahdolliset värinmuutosvaikutukset yms. | Mahdollinen kissansilmäefekti, tähtien valoefekti, värinmuutosefekti jne. | Mahdollisia tehosteita ovat kissansilmäefekti, tähtien valoefekti, värinmuutosefekti, kultapölyefekti ja kuutamoefekti. | √ | × |
| Dispersio | Tämä ilmiö on yleinen kristallikivissä, mutta se ei liity kiteiden luokitteluun; dispersion näkyvyys riippuu kiteen dispersionopeudesta ja fasetteihin kohdistuvan kokonaisheijastuksen asteesta. | √ | × | ||
Osa II Miksi jalokivillä on väri
1. Jalokivien värin perinteiset syyt
Kenttämineraalien tunnistamisessa on erittäin tärkeä todistusaineisto, jota kutsutaan väriviivaksi. Siinä saatua luonnonmateriaalia hierotaan lasittamattomaan valkoiseen posliinilautaseen, jolloin jäljelle jää mineraalijauhetta. Mineraalijauheen värin avulla tunnistetaan tiettyjä tyypillisiä mineraaleja (taulukko 2).
Taulukko 2: Mineraalien värin, juovien värin, läpinäkyvyyden ja kiillon välinen suhde
| Väri | Raidan väri | Läpinäkyvyys | Luster |
|---|---|---|---|
| Väritön | Väritön tai valkoinen | Läpinäkyvä | Lasin kiilto |
| Vaalea väri | Väritön tai valkoinen | ||
| Tumma väri | Vaalea tai värikäs | Puolimetallinen kiilto | |
| Metalliväri | Tumma tai metallinhohtoinen väri | Läpinäkymätön | Metallinhohde |
Kirjallisuustietojen mukaan jo itäisellä Jin-kaudella ihmiset osasivat käyttää juovien väriä erottaakseen hopea-kultamalmin ja luonnonkullan.
Juovan värillä on suuri merkitys mineraalien tunnistamisessa.
① Mineraalien juovaväri poistaa pseudovärit; jauhemaisessa muodossa mineraalit menettävät kaikki valoon vaikuttavat rajapinnat, ja mineraalien pseudovärit katoavat.
② Mineraalin juovaväri on heikentänyt allokromaattista väriä.
③ Mineraalin juovaväri korostaa idiokromaattista väriä.
Jauhe ei heijasta valoa eikä ole läpinäkyvää läpinäkymättömille mineraaleille (pääasiassa metallinhohtoisille), joten juova on harmaanmusta. Puoliläpinäkyvät mineraalit absorboivat jonkin verran valoa, joten juovan väri ei ole kovin erilainen kuin tavallisten mineraalien. Hyvän valonläpäisykyvyn ja näkyvän valon lähes olemattoman absorboinnin ansiosta läpinäkyvät mineraalit näyttävät valkoisilta.
Pyriitti ja borniitti kuuluvat metallisen kiillon omaaviin mineraaleihin, joten niiden juova on musta; kiteistä hematiittia kutsutaan yleensä peilihematiitiksi, jolla on submetallinen tai metallinen kiilto ja joka absorboi tiettyjä valon aallonpituuksia, jolloin sillä on tietty väri, nimittäin punainen; Samaan aikaan rodokrosiitti on läpinäkyvä mineraali, joten sen juova on valkoinen.
Selittääkseen suurten kiinteiden mineraalikappaleiden värin ja niiden juovien värin välisiä värieroja mineralogia luokittelee mineraalien värit kolmeen tyyppiin: idiokromaattiset värit, allokromaattiset värit ja pseudovärit kromoforialkuaineiden hypoteesin perusteella (taulukko 3). Tämä hypoteesi pätee myös mineraalien sisällä oleviin jalokiviin.
Taulukko 3: Jalokivien yleiset väriaineet
| Värityselementit | Järjestysluku | Jalokiven väri | Jalokiviesimerkkejä |
|---|---|---|---|
| Rauta Fe | 26 | Värit, kuten punainen, sininen, vihreä, keltainen jne. | Sininen safiiri, peridootti, akvamariini, turmaliini, sininen spinelli, jade, almandiini, oliviini, diopsidi, idokraasi, kyaniitti jne. |
| Kromi Cr | 24 | Vihreä ja punainen | Rubiini, smaragdi, jade, aleksandriitti, uvarovitti, punainen spinelli, demantoidi, pyrope, turmaliini ja muut |
| Mangaani Mn | 25 | Vaaleanpunainen, oranssi | Punainen berylli, rodokrosiitti, rodoniitti, spessartine-granaatti, tšaroiitti, tietyt punaiset turmaliinit jne. |
| Diamond Co | 27 | Vaaleanpunainen, oranssi, sininen | Sininen synteettinen spinelli, synteettinen aleksandriitti jne. |
| Lantaani Pr, Neodyymi Nd | Praseodyymi 59 Neodyymi 60 | Praseodyymi ja neodyymi esiintyvät usein rinnakkain muodostaen keltaista ja vihreää | Apatiitti, vaaleanvioletti synteettinen kobolttioksidi jne. |
| Uraani U | 92 | Aiheuttaa alkuperäisen jalokiven värin | Zirkoni |
| Avain V | 23 | Vihreä, violetti tai sininen | Essoniitti, zoisiitti, synteettinen korundi (aleksandriitin jäljitelmä) jne. |
| Kupari Cu | 29 | Vihreä, sininen, punainen jne. | Malakiitti, piimalakiitti, turkoosi, atsuriitti jne. |
| Seleeni Se | 34 | Punainen | Tietynlainen punainen lasi yms. |
| Nikkeli-nikkeli | 28 | Vihreä | Krysopraasi, vihreä opaali jne. |
| Skandium-titaani | 22 | Sininen | Safiiri, benitoiitti, topaasi jne. |
(1) Idiokromaattinen väri
Väri johtuu jalokivimineraalien peruskemiallisista komponenteista, joista useimmat ovat siirtymämetalli-ioneja. Yksiväristen jalokivien väri on vakaa (taulukko 4).
Taulukko 4: Yleisiä yksivärisiä jalokiviä ja niiden väriaineet
| Jalokiven nimi | Kemiallinen koostumus | Jalokiven väri | Värityselementit |
|---|---|---|---|
| Uvarovite | Ca3Cr2 (SiO4) | Vihreä | Kromi |
| Oliviini | (Fe,Mg)2SiO4 | Keltavihreä | Rauta |
| Malakiitti | CU2(CO3)(VOI)2 | Vihreä | Kupari |
| Rodokrosiitti | MnCO3 | Vaaleanpunainen | Mn |
| Turkoosi | CUAl6((Postitustiedot4)4(VOI)8 •4 tuntia2O | Sininen | Kupari |
| Spessartine-granaatti | Mn3Al2(SiO4) | Oranssi | Mn |
| Rodoniitti | (Mn, Fe, Mg, Ca)SiO3 ja SiO3 | Purppura | Mn |
| Almandiini | Fe3Al2(SiO4) | Punainen | Rauta |
(2) Allokromaattinen väri
Väri johtuu jalokivimineraaleissa olevista kromoforielementeistä. Muiden jalokivien väri on vakaa.
① Kun puhdasväriset jalokivet ovat värittömiä, ne voivat tuottaa värejä, kun ne sisältävät hivenaineita. Eri hivenaineet tuottavat erilaisia värejä. Esimerkiksi spinelli ja turmaliini (taulukko 5).
② Saman alkuaineen eri valenssit voivat tuottaa eri värejä, kuten Fe³⁺:a sisältävät värit näyttävät usein ruskeilta, kun taas Fe²⁺:a sisältävät värit näyttävät usein vaaleansinisiltä, kuten akvamariini.
③ Sama alkuaine samassa hapetusasteessa voi myös aiheuttaa eri värejä eri jalokivissä, kuten Cr³⁺, jolloin korundi saa punaisen ja smaragdi vihreän.
Taulukko 5: Joidenkin muiden jalokivien värit ja niiden värielementit
| Jalokiven nimi | Kemiallinen koostumus | Jalokiven väri | Värityselementit |
|---|---|---|---|
| Spinelli | MgAI2O4 | Väritön | - |
| Sininen | Fe tai Zn | ||
| Ruskea | Fe, Cr | ||
| Vihreä | Fe | ||
| Punainen | Cr | ||
| Turmaliini | (Na,Ca)R3Al3Si16O18 (O,OH,F), jossa R viittaa pääasiassa alkuaineisiin, kuten Mg, Fe, Cr, Li, Al ja Mn | Väritön | - |
| Punainen | Mn | ||
| Sininen | Fe | ||
| Vihreä | Cr, V, Fe | ||
| Ruskea, keltainen | Mg |
(3) Näennäisväri
Näennäisvärillä ei ole suoraa vaikutusta jalokivien kemialliseen koostumukseen. Näennäisväriset jalokivet sisältävät usein pieniä yhdensuuntaisesti järjestettyjä sulkeumia, kuten liuenneita kidesirpaleita ja halkeamia. Ne taittuvat, heijastavat, interferoivat ja diffraktoivat valoa, jolloin syntyy näennäisväriä. Tietyt jalokivien erikoishiontamenetelmät voivat myös aiheuttaa näennäisväriä jalokiviin (taulukko 6).
Näennäisvärit eivät ole jalokiven luontaisia ominaisuus, mutta ne voivat lisätä viehätystä.
Taulukko 6: Syiden luokittelu Pseudo Väris
| Syiden luokittelu | Määritelmä | Esimerkki |
|---|---|---|
| Dispersio | Ilmiö, jossa valkoinen komposiittivalo hajoaa eri aallonpituusspektreihin kulkiessaan prismaominaisuuksia omaavien materiaalien läpi. | Timantti, zirkoni, synteettinen kuutiollinen zirkoniumoksidi, synteettinen piikarbidi, sfaleriitti, keinotekoinen strontiumtitanaatti, synteettinen rutiili jne. |
| Sironta | Ilmiö, jossa valonsäteet poikkeavat alkuperäisestä suunnastaan ja hajaantuvat edetessään väliaineessa materiaalin epätasaisten kokkareiden vuoksi. | (1) Jalokivien värinmuutoksia, jotka voidaan selittää sironnalla, ovat sininen kuukivi, sininen kvartsi, opaali, violetti fluoriitti ja valkoinen maitokvartsi. (2) Erityisiä optisia ilmiöitä, jotka voidaan selittää sironnalla, ovat kissansilmäefekti, tähtiefekti ja hiekan ja kullan efekti. (3) Yksi sironnalla selitettävissä oleva kiillon tyyppi on helmiäishohto. |
| Häiriöt | Ilmiö, jossa kaksi monokromaattista valonlähdettä asettuvat päällekkäin ja lähettävät kaksi samaan suuntaan suuntautuvaa valoaaltopylvästä, joilla on sama vaikutus. | (1) Voidaan käyttää selittämään halkeamien tai lohkeamien aiheuttamaa irisointia, kuten irisoivan kvartsin tapauksessa (kuva 2-3-124). (2) Voidaan käyttää selittämään värinmuutosvaikutusta erityisissä optisissa ilmiöissä, kuten opaalissa. (3) Voidaan käyttää selittämään borniitin läpinäkymätöntä pintaa ja synteettisen piikarbidin hapettumisen tuottamaa pronssinväristä väriä. Yhdelläkään jalokivillä ei ole pronssinväristä väriä (kuva 2-3-125). |
| Diffraktio | Ilmiö, jossa valoaallot poikkeavat geometriseltä radaltaan kohdatessaan esteitä etenemisen aikana. |
Kuva 2-3-124 Värikäs kvartsi
Kuva 2-3-125 Ruosteen väri
2. Jalokivien värin nykyaikaiset syyt
Jokaisella hypoteesilla on rajoituksensa. Nykyaikaisten jalokivimineraalien tutkimuksessa perinteiset väriä aiheuttavat mineralogit ja gemmologit ovat havainneet, että tiettyjen jalokivimineraalien ulkonäköä tai värinmuutosta ei voida selittää, kuten timanttien värin syitä tai jalokivien värin muutoksia ennen ja jälkeen säteilytyskäsittelyn.
Nykyaikainen fysiikka ja kemia ovat kompensoineet perinteisten värigeneesiteorioiden puutteita. Ne perustuvat kidekenttäteoriaan, molekyyliorbitaaliteoriaan, vyöhyketeoriaan ja fysikaalisen optiikan teoriaan yhdistettynä spektroskooppisiin menetelmiin jalokivien värien selittämiseksi.
Nykyaikaiset materiaalirakenteen teoriat viittaavat siihen, että aine koostuu atomeista, jotka puolestaan koostuvat ytimestä ja elektroneista, ja elektronit liikkuvat ytimen ulkopuolella. Kvanttimekaniikka kuvaa elektronien ja muiden mikroskooppisten hiukkasten liikettä. Vuonna 1913 Bohr esitti hypoteesin, jonka mukaan atomit esiintyvät stabiileissa tiloissa, joilla on määrätty energia, eli stationääritiloissa. Jokaisella atomityypillä voi olla useita stationääritiloja, joilla on erilaiset energia-arvot, ja nämä stationääritilat on järjestetty siten, että energia muodostaa energiatasoja. Alhaisimman energian stationääritilaa kutsutaan perustilaksi ja muita tiloja viritystiloiksi. Yleensä atomit tai ionit ovat stabiilissa tilassa eli perustilassa, jossa ei ole säteilevää energiaa. Jos atomi tai ioni altistetaan ulkoiselle lämpöenergialle, sähköenergialle tai muille energiamuodoille, ulommat elektronit absorboivat energiaa ja siirtyvät viritystilaan. Viritystilassa olevat elektronit ovat kuitenkin epästabiileja, ja noin 10⁻⁸ sekunnin kuluttua elektronit palaavat perustilaan ja samanaikaisesti säteilevät osan energiasta valon muodossa.
Yllä oleva näkökulma voidaan gemmologiassa ymmärtää siten, että jalokivien värin ulkonäkö johtuu ulkoisen energian, kuten valon, vaikutuksesta jalokiven atomikoostumuksen elektroneihin. Tämä aiheuttaa elektronien siirtymisen perustilasta virittyneeseen tilaan, absorboiden valikoivasti tiettyjä valon aallonpituuksia. Elektronisiirtymien tyypit ja absorboituneen energian erot tässä prosessissa johtavat jalokivien lopulta erilaisiin väreihin. Taulukko 7 on venäläisten ja amerikkalaisten tutkijoiden kattava yhteenveto, jossa jalokivien värit luokitellaan 12 tyyppiin, jotka kuuluvat neljään pääteoriaan.
Taulukko 7: Jalokivien nykyaikaiset värityypit
| Vastaavat perinteiset värien syyt | Nykyaikaiset värien syy-teorian mallit | Nykyaikaiset värit aiheuttavat tyyppejä | Tyypillisiä jalokiviä |
|---|---|---|---|
| Idiokromaattinen väri, allokromaattinen väri | Kristallikenttäteoria | Siirtymämetalli | Malakiitti, granaatti, turkoosi jne. |
| Siirtymämetallien epäpuhtaudet | Smaragdi, sitriini, rubiini jne. | ||
| Värikeskus | Ametisti, savukvartsi, fluoriitti jne. | ||
| Molekyyliorbitaaliteoria | Maksun siirto | Safiiri, Lapis Lazuli jne. | |
| Orgaaninen värjäys | Meripihka, koralli jne. | ||
| Bänditeoria | Kapellimestari | Kupari (Cu), hopea (Ag) jne. | |
| Puolijohde | Galena, proustiitti jne. | ||
| Epäpuhdas puolijohde | Sinisiä timantteja, keltaisia timantteja jne. | ||
| Näennäisväri | Fysikaalisen optiikan teoria | Dispersio | "Tuli" fasetoitujen timanttien jne. |
| Sironta | Kuukivi yms. | ||
| Häiriöt | Väritys kalkopyriitti ja muut jne. | ||
| Diffraktio | Opaali, kalkopyriittipinnan väri jne. |
Osa III Kiteiden mekaanisten ominaisuuksien selitys
Jalokivien mekaaniset ominaisuudet jaetaan neljään pääluokkaan ja seitsemään ilmiöön: lohkeaminen, murtuminen ja rikkoutuminen kuuluvat yhteen luokkaan, kun taas kolme muuta luokkaa ovat kovuus, tiheys ja sitkeys. Tässä käsittelemme kiteisiin liittyviä lohkeamia, murtumista, rikkoutumista, kovuutta ja suhteellista tiheyttä.
Halkeaminen, murtuminen ja rikkoutuminen ovat kiteiden ominaisuuksia, jotka tapahtuvat ulkoisen voiman vaikutuksesta, ja niiden rikkoutumisen ominaisuudet ja syyt vaihtelevat. Ne ovat yksi tärkeimmistä fysikaalisista ominaisuuksista jalokivien tunnistamisessa ja käsittelyssä.
1. Kiteiden halkeaminen
1.1 Pilkkomisen määritelmä
Ilmiötä, jossa kide hajoaa tiettyjä kristallografisia suuntia pitkin tasaisiksi tasoiksi ulkoisen voiman vaikutuksesta, kutsutaan hajoamiseksi ja näitä tasaisia tasoja kutsutaan hajoamistasoiksi (kuva 2-4-1).
Halkeamista voidaan käyttää erottamaan eri kiteet toisistaan. Eri kiteiden halkeamistaso, halkeamissuunta ja halkeamiskulma vaihtelevat. Halkeaminen on yksi tärkeimmistä kiderakennetta kuvaavista ominaisuuksista (kuva 2-4-2), ja sillä on yleisempi merkitys kuin kiteen morfologialla. Riippumatta siitä, kuinka lähellä kide on ideaalitasoa, niin kauan kuin kiderakenne ei muutu, halkeamisen ominaisuudet pysyvät muuttumattomina, mikä on tärkeä ominaisuus kiteiden tunnistamisessa.
1.2 Keskeiset kohdat pilkkoutumisen havaitsemiseksi
Kun kiteen tai jalokiven murtumapintaa tarkastellaan tietystä suunnasta heijastuneen valon avulla, jos murtumapinta on tasainen ja näyttää peilimäisen välähdyksen ravistelun aikana, tätä murtumapintaa kutsutaan lohkeamiseksi.
Halkeamapintoja voi esiintyä paitsi kiteissä myös käsitellyissä jalokivissä, kuten valmiin timantin höyhenmäisessä vyötärössä ja tuhatjalkaisessa halkeamassa kuukivessä.
Heijastuneen valon kanssa tarkasteltuna halkeamispinnat näyttävät joskus helmiäismäisiltä (kuva 2-4-3), ja interferenssivärejä voi nähdä myös halkeamiskerrosten välissä (kuvat 2-4-4, 2-4-5).
Kuva 2-4-3 Täydellisen lohkeamisen omaava kiille, jossa on helmiäishohtoa
Kuva 2-4-4 Täysin halkaistujen kipsikerrosten väliset interferenssivärit
Kuva 2-4-5 Täydellisen lohkeamisen omaavien kipsikerrosten väliset interferenssivärit
1.3 Kuvaus pilkkomismenetelmistä
Katkaisun kuvaus on jaettu kolmeen osaan: katkaisutason täydellisyys, katkaisun suunta ja katkaisukulma.
(1) Halkaisupintojen täydellisyys
Katkaisun esiintymisen tai puuttumisen sekä sileysasteen (tunnetaan myös kehitysasteena) perusteella pilkkoutuminen voidaan jakaa neljään luokkaan: täydellinen pilkkoutuminen, täydellinen pilkkoutuminen, kohtalainen pilkkoutuminen ja epätäydellinen pilkkoutuminen (taulukko 1).
Taulukko 1: Katkaisutasot ja havainto-ominaisuudet
| Katkaisutaso | Vaikeustaso | Katkaisupinnan havainnoinnin ominaisuudet | Esimerkki |
|---|---|---|---|
| Täydellinen dekoltee | Helposti jaettavissa ohuiksi levyiksi | Sileät ja litteät ohuet levyt | Kiille, grafiitti jne. |
| Täydellinen dekoltee | Halkeaa helposti tasoiksi tai pieniksi paloiksi, murtopinnoilla on vaikeat murtumat. | Sileät, tasaiset ja kiiltävät pinnat, jotka voivat näyttää porrastetuilta. | Timantti, topaasi, fluoriitti, kalsiitti jne. |
| Kohtalainen dekoltee | Voi halkeilla tasoihin, jolloin murtumia esiintyy helpommin | Suhteellisen tasainen pinta, ei kovin yhtenäinen ja hieman karhea. | Krysoberyyli, kuukivi jne. |
| Epätäydellinen pilkkoutuminen | Ei helppo jakaa tasoihin, paljon murtumia | Epäjatkuva, epätasainen, rasvaisen tuntuinen | Apatiitti, zirkoni, oliviini jne. |
Täydellisen lohkeamisen omaavat kiteet eivät sovellu koruihin kestävyytensä ja huonon työstettävyytensä vuoksi. Esimerkiksi kiille (kuva 2-4-6) ja grafiitti.
Jalokivien muodossa voidaan käyttää muunkin kuin täydellisen halkeamisasteen omaavia kiteitä, kuten täydellisesti halkeavia timantteja ja fluoriittia (kuva 2-4-7), topaasi (kuva 2-4-8) jne.
Sanaa kehitys käytetään usein kuvattaessa tai keskusteltaessa pilkkoutumisesta, ja se voidaan ymmärtää tarkoittavan alttiutta, kuten pilkkoutumisen kehittymistä, mikä tarkoittaa, että pilkkoutumisella on taipumus tapahtua.
(2) Katkaisusuunta
Eri mineraaleilla voi olla yksi tai useampia pilkkoutumissuuntia.
Yleensä halkeamia on yksi suunta (grafiitti, kiille jne.), kaksi suuntaa (hornblende jne.), kolme suuntaa (kalsiitti jne.) ja lisäksi neljä suuntaa (kuten fluoriitti) ja kuusi suuntaa (kuten sfaleriitti) (kuva 2-4-9).
Koska halkeaminen on suuntaava ilmiö, on tärkeää varmistaa, että työstettävän jalokiven taso ei ole yhdensuuntainen halkeamistason kanssa. Sen on oltava vähintään 5° astetta siirtymässä; muuten syntyy ilmiö, jossa fasetteja ei voida kiillottaa tasaisesti ja kirkkaasti joka tapauksessa.
(3) Katkaisu leikkauskulma
Kiteillä tai jalokivillä, joilla on kaksi tai useampia halkaisusuuntia, useat halkaisusuunnat ovat tietyissä kulmissa, ja tätä kulmasuhdetta kutsutaan leikkauskulmaksi (kuvat 2-4-10, 2-4-11).
Kuva 2-4-10 Kipsin kolmisuuntainen halkeaminen (punaiset nuolet osoittavat porrasmaisen täydellisen halkeamisen kolme eri suuntaa)
Kuva 2-4-11 Kipsilevyn halkeaman leikkauskulma 120°
2. Kiteiden halkeaminen
2.1 Katkaisun määritelmä
Ilmiö, jossa kide rikkoutuu ulkoisen voiman vaikutuksesta tiettyihin kristallografisiin suuntiin muistuttaen halkeamista, mutta sileämmällä pinnalla.
Murtumalla ja lohkeamisella on eri syitä; murtumia esiintyy usein kaksosten rajalla, erityisesti tietyissä aggregaattikaksosten jalokivissä, ja gemmologiassa niitä esiintyy vain korundissa (kuva 2-4-12).
2.2 Murtumien havainnoinnin keskeiset kohdat
① Kiteitä ennen prosessointia voidaan tarkastella murtumien varalta heijastuneen valon avulla, jolloin jalokivessä näkyy yhdestä kolmeen suuntaan porrasmaisia murtumapintoja, jotka muistuttavat halkeamista (kuvat 2-4-13, 2-4-14).
② Käsiteltyjen jalokivien murtumia voidaan tarkastella läpivalon avulla, jolloin jalokiven sisällä näkyy yhdestä kolmeen suuntaan suuntautuvia yhdensuuntaisia, tasaisempia murtumispintoja (kuva 2-4-15).
Kuva 2-4-13 Korundin lohkeaminen (yhdensuuntaiset viivat heijastavalla tasolla)
Kuva 2-4-14 Korundin halkeaminen heijastuneen valon alla (vasemmalla näkyvät heijastavan tason yhdensuuntaiset viivat, oikealla porrastettu murtumapinta)
3. Kiteiden murtuminen
3.1 Murtuman määritelmä
Ilmiötä, jossa mineraalit eivät murtu tiettyyn suuntaan jännityksen jälkeen, mikä johtaa murtuman pintoihin, joilla on erilaisia epätasaisia ja epäsäännöllisiä muotoja, kutsutaan murtumaksi (kuva 2-4-16). Murtumien esiintyminen ei liity jalokivien luonnollisuuteen; tämä ilmiö voidaan havaita luonnon-, synteettisissä ja keinotekoisissa jalokivissä. Murtumien esiintyminen ei myöskään liity jalokivien luokitteluun; tämä ilmiö voidaan havaita kiteissä, aggregaateissa, orgaanisissa jalokivissä ja amorfisissa kiinteissä aineissa.
3.2 Murtumien havainnoinnin keskeiset kohdat
Kiteen tai jalokiven murtumapinnan tarkkailu tiettyyn suuntaan heijastavan valoputken avulla. Jos murtumapinta on epätasainen ja heijastaa välkkymistä liikkeen aikana, tätä murtumapintaa kutsutaan murtumaksi.
Murtumia voi esiintyä raaoissa kristallikivissä ja jalokivissä, joiden muoto on säilynyt käsittelyn jälkeen, erityisesti putoamisen tai ulkoisten voimien vaikutuksesta (kuva 2-4-17). Simpukankuorimaisissa murtumissa on usein rasvainen kiilto.
3.3 Murtumien kuvausmenetelmät
Murtumat eroavat sileistä ja litteistä halkeamapinnoista; ne ovat yleensä epätasaisia ja kaarevia. Käytämme usein analogioita kuvaamaan murtumien morfologiaa käyttämällä arkielämässä yleisesti käytettyjä termejä, kuten simpukankuorimainen ja epäsäännöllinen.
Kiteiden yleinen murtumamuoto on simpukankuoren muotoinen, mikä on helposti havaittavissa monissa jalokivissä, joissa lohkeama on huonosti kehittynyt. Esimerkiksi kvartsissa, turmaliinissa ja synteettisessä yttriumalumiinigranaatissa (kuvat 2-4-18, 2-4-19).
4. Kiteiden kovuus
4.1 Kovuuden määritelmä
Kovuus on fysiikan termi, joka viittaa materiaalin kykyyn vastustaa kovan esineen tunkeutumista sen pintaan. Se osoittaa eri materiaalien suhteellisen pehmeyden tai kovuuden niiden paikallisen ulkoisen tunkeutumisen kestävyyden perusteella. Erilaisten testausmenetelmien vuoksi on olemassa erilaisia kovuusstandardeja. Näiden kovuusstandardien mekaaniset merkitykset vaihtelevat, ja niitä verrataan yleensä kokeellisten tulosten avulla. Vickersin ja Mohsin kovuus voidaan kuitenkin muuntaa kaavojen avulla.
Kovuuden testaamiseen on monia menetelmiä, mukaan lukien sisennys-, tunkeutumis-, hionta- ja palautumismenetelmät, joista kahta ensimmäistä menetelmää käytetään laajalti.
Sisennysmenetelmässä käytetään kartiomaista metalliseoksesta tai timantista valmistettua sisennystyökalua, joka kohdistaa tietyn kuormituksen (painon) mineraalin kiillotettuun pintaan. Kuormituksen ja sisennyksen pinta-alan (tai syvyyden) välistä suhdetta käytetään mineraalin kovuuden määrittämiseen. Rombinmuotoisella sisennystyökalulla mitattua kovuutta kutsutaan Knoop-kovuudeksi. Neliönmuotoisella sisennystyökalulla mitattua kovuutta kutsutaan Vickers-kovuudeksi (HV), joka tunnetaan myös absoluuttisena kovuutena (kuvat 2-4-20, 2-4-21). Mineralogian ja gemmologian tutkimuksissa testataan yleensä Vickers-kovuus.
Kuva 2-4-20 Mikrokovuuden mittauslaite
Kuva 2-4-21 Absoluuttisen kovuuden laskeminen pinnan painaumien halkaisijan avulla
Raaputtelumenetelmällä arvioidaan mineraalin kestävyyttä ulkoisille voimille, kuten raaputtelulle, puristukselle tai jauhamiselle. Tätä menetelmää on käytetty johdonmukaisesti mineralogiassa Mohsin kovuusasteikon kanssa (Friedrich Mohs, 1822) (kuva 2-4-22). Mohsin kovuusasteikko on taulukko, jossa on 10 luonnossa esiintyvää yleistä erittäin puhdasta mineraalia järjestettynä naarmuuntumisenkestävyyden mukaan. Tämän luokittelun tallennettuja tuloksia kutsutaan Mohsin kovuudeksi (HM), joka tunnetaan myös suhteellisena kovuutena.
Jalokivien tunnistusparametritaulukon kovuus viittaa Mohsin kovuuteen.
Vickersin ja Mohsin kovuus voidaan muuntaa kaavalla, ja muunnostulokset osoittavat, että Mohsin kovuuden välinen suhde on epälineaarinen kasvusuhde (kuva 2-4-23).
4.2 Havaintoja Mohsin kovuudesta
① Useimpien mineraalien kovuus testataan kristallografiassa karakterisoimalla standardimineraaleja Mohsin kovuusasteikolla testattavia mineraaleja vasten. Jalokivien tunnistamisessa on ehdottomasti kiellettyä, että jalokivet naarmuttavat toisiaan (naarmujen esiintyminen voi vaikuttaa jalokiven arvoon).
② Tiettyjen jalokivien ja niiden jäljitelmien kohdalla, jotka on hiottu fasetin muotoon, voimme erottaa jalokivet ja niiden jäljitelmät tarkkailemalla fasetin reunojen terävyyttä niiden erilaisen kovuuden perusteella, kuten timanttien ja timanttisimulanttien välinen ero (kuva 2-4-24 - kuva 2-4-25) sekä rubiinien ja synteettisten rubiinien välinen ero (kuva 2-4-26).
4.3 Mohsin kovuuden kuvausmenetelmä
Jos mineraali voi naarmuttaa apatiittia (eli sen kovuus on suurempi kuin apatiitti), mutta ortoklaasi voi naarmuttaa sitä (eli sen kovuus on pienempi kuin ortoklaasi), mineraalin kovuus on 5 ja 6 välillä, mikä voidaan kirjoittaa muodossa 5-6. Käytännössä kovuusmittarin sijaan voidaan käyttää yksinkertaisempia menetelmiä; esimerkiksi sormenkynnen kovuus on 2,5 ja veitsen kovuus on 5,5, joten mineraalin kovuus voidaan karkeasti jakaa alle sormenkynnen kovuuden (< 2,5), sormenkynnen ja veitsen kovuuden välille (2,5-5,5) ja yli sormenkynnen kovuuden välille (> 5,5). Myös tavallista teräsneulaa (HM = 5,5~6) voidaan käyttää. Taulukossa 2 on taulukko yleisistä jalokivistä ja arkipäivän esineistä, joiden kovuus on Mohsin asteikolla.
Taulukko 2: Yleisten jalokivien ja taloustavaroiden Mohsin kovuustaulukko
| Kovuus | Edustava objekti | Yleisiä käyttötarkoituksia |
|---|---|---|
| 1 | Talkki, grafiitti | Talkki on Mohsin kovuusasteikon standardimineraali, ja sen tiedetään olevan pehmein mineraali. Yleisiä käyttökohteita ovat talkkijauhe, mutta erittäin alhaisen Mohsin kovuuden vuoksi sitä ei voida käyttää jalokivenä. |
| 2 | Kipsi | Mohsin kovuusasteikon standardimineraali; erittäin alhaisen Mohsin kovuuden vuoksi sitä ei voida käyttää jalokivenä. Sitä esiintyy markkinoilla sinettikivenä ja keräilyesineinä. |
| 2 ~ 3 | Jääpala | Yksi yleisimmistä asioista jokapäiväisessä elämässä |
| 2.5 | Kynnet, meripihka, norsunluu | Meripihka ja norsunluu ovat yleisiä orgaanisia jalokiviä |
| 2.5 ~ 3 | Kulta, hopea, alumiini | Kultaa ja hopeaa käytetään yleisesti koruissa, kun taas alumiinia löytyy usein teollisista sovelluksista |
| 3 | Kalsiittia, kuparia, helmiä, kuparineuloja. | Kalsiitti on Mohsin kovuusasteikon standardimineraali ja sitä voidaan käyttää veistomateriaalina. Se on myös tärkeä osa jalokivien tunnistamisessa käytettäviä dikroskooppeja. Kuparia käytettiin ensin koristeluun, ja sitä käytetään yleisesti metalliseosten valmistuksessa ja elektroniikkateollisuudessa valonläpäisyaineena. Helmet ovat yleisiä orgaanisia jalokiviä. |
| 3.5 | Kuoret. | Yleisiä orgaanisia jalokiviä; pienempiä simpukankuoria voidaan upottaa suoraan koristeeksi, kun taas suurempia simpukankuoria voidaan leikata ja kiillottaa helmiksi ja muiksi koriste-materiaaleiksi, kuten tridacna gigasiksi. |
| 4 | Fluorisälpä | Mohsin kovuusasteikon standardimineraali, joka tunnetaan myös nimellä fluoriitti, soveltuu veistomateriaalina ja on yksi yleisimmistä jalokivistä. Suhteellisen alhaisen kovuutensa vuoksi sitä esiintyy usein ainutlaatuisemmissa käsintehdyissä koruissa. |
| 4 ~ 4.5 | Platina | Harvinaisia metalleja ja myös jalometalleista kovinta. Platinaa käytetään usein sotateollisuudessa tai korujen valmistuksessa. |
| 4 ~ 5 | Rauta | Yleisesti käytetty teräksenvalmistuksessa ja muissa teollisissa sovelluksissa. |
| 5 | Apatiitti | Mohsin kovuusasteikon standardimineraalit, yksi yleisimmistä jalokivistä |
| 5 ~ 6 | Ruostumaton teräs, pieni veitsi, teräsneula, lasilevy | Yksi geologiassa yleisesti käytetyistä työkaluista mineraalien ja kivien karakterisointiin sekä mineraalien ja kivien Mohsin kovuuden alustavaan arviointiin |
| 6 | Ortoklaasi, tansaniitti, puhdas titaani | Maasälpä on Mohsin kovuusasteikon standardimineraali, ja tansaniitti on yksi yleisimmistä jalokivistä. |
| 6 ~ 7 | Hampaat (kruunun ulkokerros), posliinikappaleet. | Pääkomponentti on hydroksiapatiitti. |
| 6 ~ 6.5 | Nefriitti | Yksi yleisimmistä jadetyypeistä. |
| 6.5 | Pyriitti | Kristallilla on vahva koristearvo, ja sitä harvoin hiotaan ja kiillotetaan jalokiviksi. |
| 6.5 ~ 7 | Jadeiitti | Yksi yleisimmistä jadetyypeistä. |
| 7 | Kvartsi, ametisti | Mohsin kovuusasteikon mukainen standardimineraali, yksi yleisimmistä jalokivistä |
| 7.5 | Turmaliini, zirkoni | Yksi yleisimmistä jalokivistä |
| 7 ~ 8 | Granaatti | Yksi yleisimmistä jalokivistä |
| 8 | Topaz | Mohsin kovuusasteikon standardimineraalit, yksi yleisimmistä jalokivistä |
| 8.5 | Heliodor | Yksi yleisimmistä arvokkaista jalokivistä |
| 9 | Korundi | Mohsin kovuusasteikon standardimineraalit, yksi yleisimmistä jalokivistä |
| 9.25 | Synteettinen piikarbidi | Yksi yleisimmistä timanttisimulantista |
| 10 | Timantti | Mohsin kovuusasteikon standardimineraalit, yksi yleisimmistä jalokivistä |
| Suurempi kuin 10 | Polymeeri-timantti-nanotangot | Saksalaiset tiedemiehet kehittivät vuonna 2005 timanttia kovemman materiaalin, jolla on laajat teolliset sovellusmahdollisuudet. |
5. Kiteiden suhteellinen tiheys
5.1 Suhteellisen tiheyden määritelmä
Tiheys on yksi jalokivien tärkeimmistä ominaisuuksista, koska se heijastaa niiden kemiallista koostumusta ja kiderakennetta. Jalokiven tiheys viittaa jalokiven massaan tilavuusyksikköä kohti, yleensä mitattuna g/cm³.
Jalokivien suhteellinen tiheys ja tiheys ovat numeerisesti samat, mutta ensin mainittua on helpompi mitata. Jalokiven suhteellinen tiheys viittaa sen painon suhteeseen ilmassa vastaavan vesimäärän painoon 4 ℃:ssa, jossa 4 ℃:ssa 1 cm³:n vesimassa on lähes täsmälleen 1 g.
Jalokiven suhteellinen tiheys riippuu sen kemiallisesta koostumuksesta. Saman tyyppisen jalokiven suhteellinen tiheys voi vaihdella kemiallisen koostumuksen muutosten, isomorfisen substituution, mekaanisten sulkeumien, sulkeumien läsnäolon ja ilman adsorboitumisen vuoksi onteloissa ja halkeamissa. Esimerkiksi timanttien keskimääräinen suhteellinen tiheys on 3,52 g/cm³, mutta australialaisten timanttien suhteellinen tiheys on 3,54; joidenkin Afrikan keltaisten timanttien suhteellinen tiheys on 3,52 ja joidenkin Brasilian ruskeiden timanttien suhteellinen tiheys on 3,60.
5.2 Suhteellisen tiheyden testausmenetelmät
Hydrostaattinen punnitusmenetelmä ja raskasnestemenetelmä ovat yleisesti käytettyjä menetelmiä jalokivien suhteellisen tiheyden määrittämiseen. Ensimmäinen menetelmä pystyy mittaamaan jalokivien suhteellisen tiheyden tarkemmin, kun taas jälkimmäinen pystyy nopeasti erottamaan kaksi samanlaista jalokiveä, joilla on eri suhteellinen tiheys.
Jalokivien suhteellinen tiheys vaihtelee yleensä välillä 1–7. Alle 2,5:n (kuten meripihka) tiheyttä pidetään matalana, 2,5–4:n (kuten kvartsi) tiheyttä keskitasolla ja yli neljän tiheyttä pidetään korkeana. Useimpien jalokivien suhteellinen tiheys on 2,5–4.
(1) Hydrostaattinen punnitusmenetelmä
Arkhimedeen periaatteen mukaan, kun esine upotetaan nesteeseen, nesteen esineeseen kohdistama nostevoima on yhtä suuri kuin kappaleen syrjäyttämän nesteen paino. Mittaamalla jalokiven paino ilmassa kappaleen syrjäyttämän nesteen painon perusteella voimme laskea jalokiven suhteellisen tiheyden (lyhennettynä SG, joka tunnetaan myös ominaispainona). (Kuva 2-4-27 - kuva 2-4-29).
Kuva 2-4-27 Puhtaan veden punnituslaite
Kuva 2-4-28 Vaa'an vedenpuhdistuspunnituslisävarusteiden tila yhdistämisen jälkeen (verkon ripustuskiinnike on vaa'an punnituslevyllä, dekantterilasin kiinnike on vaa'an punnituslevyn molemmissa päissä, muut kiinnitysyhdistelmät ovat seuraavassa kuvassa)
Laskentamenetelmä on jalokiven paino ilmassa jaettuna jalokiven painon erotuksella ilmassa ja vedessä. Laskettu arvo säilytetään yleensä kahden desimaalin tarkkuudella, eli suhteellinen tiheys = jalokiven paino ilmassa ÷ (jalokiven paino ilmassa – jalokiven paino vedessä) x veden tiheys =jalokiven paino ilmassa ÷ jalokiven tilavuuden mukaisen veden paino x veden tiheys.
Oletetaan yllä olevan kaavan mukaisesti, että jalokivi painaa 5,80 g ilmassa ja 3,50 g vedessä, veden tiheyden ollessa 1 g/cm³; laskuprosessi on seuraava:
Paino = 5,80 ÷ (5,80 – 3,50) x 1 g/cm³
=5,80 4÷2,30 x 1 g/cm³
=2,50 g/cm³
Näin ollen laskemme, että tämän jalokiven suhteellinen tiheys on 2,50 g/cm³.
On tärkeää huomata, että ellei toisin mainita, veden tiheys otetaan yleensä 4 ℃:ssa g/cm³:nä.
(2) Raskasnestemenetelmä
Puhtaan veden punnituslisävarustekokoonpano asetetaan vaa'alle (verkkopussin ripustustuki asetetaan vaa'an punnituslevylle ja dekantterilasin tuki vaa'an punnituslevyn molemmissa päissä; muut lisävarustekokoonpanot katso alla olevaa kaaviota).
Raskasnestemenetelmä on yksinkertainen ja tehokas tapa määrittää epäsuorasti jalokiven suhteellinen tiheys asettamalla näyte tunnettuun raskaaseen nesteeseen (katso taulukko 3) ja tarkkailemalla, uppoaako vai kelluuko jalokivi. Raskaat nesteet ovat yksi orgaanisista haihtuvista, lievästi myrkyllisistä liuoksista, ja niitä käytetään harvemmin nykyaikaisessa jalokivien testauksessa.
Taulukko 3: Neljä yleistä raskasta nestettä ja indikaattorimineraalia
| Yleiset raskaat nesteet | Yleisten raskaiden nesteiden tiheys | Suspendoituneet indikaattorimineraalit yleisissä raskaissa nesteissä |
|---|---|---|
| Laimennettu tribromimetaani CHBr₃ | 2.65 | Puhdas kristalli ilman halkeamia |
| Trikloorimetaani CHBr₃ | 2.89 | Puhdas vihreä berylli ilman halkeamia |
| Laimennettua diodimetaania CH₂I₂ | 3.05 | Puhdas vaaleanpunainen turmaliini ilman halkeamia (turmaliinin tiheys vaihtelee hieman eri värien välillä, ja vaaleanpunaisen turmaliinin suhteellinen tiheys on suhteellisen vakaa) |
| Dijodimetaani CH₂I₂ | 3.32 | Puhdas jade ilman halkeamia |
6. Kiteiden sitkeys
Kiteen sitkeyteen kuuluu sekä joustavuus että hauraus. Ilmiötä, jossa jalokivillä on heikko vastustuskyky murtumiselle (kulumiselle, venytykselle, puristukselle, hionnalle), kutsutaan hauraudeksi.
Hauraudella ei ole mitään tekemistä jalokiven optisten ominaisuuksien tai muiden mekaanisten ominaisuuksien, kuten lohkeamisen, murtumisen, kovuuden, tiheyden jne., kanssa. Kiteen hauraus liittyy siihen, miten kiteen elementit ovat yhteydessä toisiinsa, mitä emme voi havaita paljaalla silmällä. Se voidaan tuntea ja nähdä vain jalokivien työstössä ja käytössä (kuva 2-4-30). Valmiiden fasetoitujen kivien myynnin alkuvaiheessa havaitaan usein, että fasetoidun kiven reuna vaurioituu irtonaisen käärepaperin vuoksi, ja vauriot vähenevät erillisen pehmeän puuvillapaperipakkauksen käytön jälkeen. Fasetoidun reunan rikkoutuminen haurauden vuoksi on myös yleistä pitkään poimituissa ja tarkkailluissa jalokivissä (kuva 2-4-31).
Yleisimpien jalokivien kiteiden haurausaste vahvasta heikkoon on seuraava: fluoriitti, krysoberyyli, kuukivi, topaasi, smaragdi, oliviini, akvamariini, kvartsi, timantti, safiiri ja rubiini.
Kuva 2-4-30 Timanttien hauraus (reunojen vaurioituminen)
Kuva 2-4-31 Synteettinen rutiili (pitkäaikaisen havainnoinnin aiheuttamat vauriot)
Osa IV Kiteiden muut fysikaaliset ominaisuudet
1. Kiteiden sähköiset ominaisuudet
(1) Johtavuus
Jalokivimineraalien kykyä johtaa sähköä kutsutaan johtavuudeksi. Useimmat jalokivet eivät johda sähköä, mutta jalokivet, kuten hematiitti, synteettinen rutiili ja luonnon siniset timantit (tyyppi IIb), voivat johtaa sähköä. Luonnon sinisten timanttien puolijohdeominaisuudet ovat erityisen tärkeitä, koska ne ovat yksi keinotekoisesti värjättyjen timanttien erottavista ominaisuuksista, kun taas keinotekoisesti värjätyt siniset timantit eivät johda sähköä.
(2) Termoelektrinen ilmiö
Kun kvartsia ja turmaliinia kuumennetaan ja jäähdytetään toistuvasti, ne laajenevat tai supistuvat, jolloin kiteen molempiin päihin syntyy jännite tai varaus. Tätä ilmiötä kutsutaan termoelektriseksi vaikutukseksi. Tästä syystä turmaliini imee pölyä, kun sitä kuumennetaan auringonvalossa tai keinovalossa.
(3) Pietsosähköinen ilmiö
Ilmiö, jossa kvartsin kaltaisten kiteisten materiaalien molemmissa päissä esiintyy yhtä suuret määrät vastakkaisia varauksia, kun niitä puristetaan tai venytetään tiettyyn suuntaan.
2. Kiteiden lämpöominaisuudet — lämmönjohtavuus
Materiaalin kykyä johtaa lämpöä kutsutaan lämmönjohtavuudeksi, ja eri jalokivillä on erilaiset lämmönjohtavuusominaisuudet. Lämmönjohtavuuksien vertailu voi tehokkaasti erottaa jalokivet toisistaan. Vaikka lämpöominaisuudet auttavat tunnistamaan monia jalokiviä, tärkein ja ilmeisin on timantti, jonka lämmönjohtavuus on paljon suurempi kuin toiseksi korkeimman, korundin. Tämä on myös yksi jalokivien lämmönjohtavuuden testauslaitteiden suunnitteluperiaatteista.
3. Kiteiden radioaktiivisuus
Radioaktiiviset alkuaineet, kuten U, Th, Ra jne., voivat spontaanisti lähettää hiukkasia tai säteitä ytimestä vapauttaen samalla energiaa. Tätä ilmiötä kutsutaan radioaktiivisuudeksi ja tätä prosessia radioaktiiviseksi hajoamiseksi. Jos tiedemiehet tietävät radioaktiivisen hajoamisen nopeuden ja heillä on instrumentteja, joilla voidaan mitata eri isotooppien läsnäoloa, he voivat laskea kohteen iän erittäin tarkasti. Esimerkiksi harvinaisten metallien osmiumin (Os) ja reniumin (Re) radioaktiivisten isotooppien pitoisuuksien tutkiminen timanteissa voi määrittää miljardien vuosien vanhojen timanttien iän.
Luonnon jalokivimineraalien, kuten timanttien, radioaktiivisuus sisältää radioaktiivisia alkuaineita. Radioaktiivisuuden vaikutus jalokivien ominaisuuksiin näkyy kahdella tavalla: se aiheuttaa jalokivien luonnollisen värjäytymisen ja parantaa jalokivien väriä. On tärkeää huomata, että liiallinen radioaktiivisuus voi vahingoittaa ihmiskehoa.
4. Jalokivien pintaominaisuudet
Jalokivimineraalien pintaominaisuudet liittyvät jalokivimineraalien pintakiderakenteeseen. Jalokivimineraalien pintarakenne vaihtelee jalokiven tyypin mukaan, ja pintarakenteen määräämät pintaominaisuudet vaihtelevat väistämättä.
Jalokivimineraalien pintaominaisuudet ilmenevät selvästi niiden adsorptiovaikutuksena ulkoisiin aineisiin, kuten hydrofobisuutena ja lipofiilisyytenä. Hydrofobisuus on kemian termi, joka viittaa molekyylin (hydrofobisen aineen) fysikaaliseen ominaisuuteen, joka hylkii vettä. Hydrofobisuutta kutsutaan usein lipofiilisyydeksi, mutta nämä kaksi termiä eivät ole täysin synonyymeja. Samaan aikaan useimmat hydrofobiset aineet ovat yleensä lipofiilisiä; on olemassa poikkeuksia, kuten silikonikumi ja fluoratut yhdisteet.
Gemmologiaan liittyvä ominaisuus on timantti, ja timanttien ja niiden jäljitelmien tunnistamisessa sekä timanttien valintaprosessissa hyödynnetään usein tätä ominaisuutta.