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Le guide ultime des 16 types de pierres synthétiques
Caractéristiques, méthodes de synthèse et comparaison
Introduction :
Grâce au développement de la technologie synthétique contemporaine, presque toutes les pierres précieuses naturelles peuvent être synthétisées en laboratoire, et leurs caractéristiques sont de plus en plus proches de celles des pierres naturelles, atteignant même un niveau qu'il est difficile de distinguer.
Table des matières
Section I Diamant synthétique
Les diamants synthétiques de qualité gemme sont principalement produits à l'aide de la presse BARS à haute température et à haute pression (HTHP), les principaux pays producteurs de diamants synthétiques de qualité joaillerie étant la Russie, l'Ukraine et les États-Unis. Les principales propriétés physiques et chimiques des diamants synthétiques HTHP sont similaires à celles des diamants naturels.
1. Caractéristiques de la synthèse du diamant par la méthode du catalyseur à germe de cristal
(1) Caractéristiques externes des cristaux
La forme des cristaux est généralement cubique {100} et octaédrique {111} dans l'agrégation. Les diamants synthétisés par la méthode "BARS" peuvent présenter des motifs de ramification légèrement déformés, des caractéristiques de croissance ondulées et des paillettes de cristal résiduelles. À basse température, les bords des faces cristallines sont souvent saillants alors que le centre est concave ; à haute température, l'ensemble du cristal devient arrondi. Au microscope, on peut observer des textures de croissance et des différences de couleur dans les différentes zones de croissance.
(2) Couleur
Les cristaux de diamant synthétique sont généralement de couleur jaune clair, jaune orangé ou brune. Ceux qui sont cultivés à basse température sont plus clairs, tandis que ceux qui sont cultivés à haute température sont plus foncés. La couleur dépend en grande partie de l'alliage catalytique utilisé. Si le catalyseur est Fe-Al, le cristal obtenu est incolore ; s'il contient du B (bore), il apparaît bleu, et s'il contient du Ni (nickel), il apparaît jaune brunâtre. La distribution des couleurs est inégale, avec des bandes de couleur visibles le long des bords des cristaux octaédriques.
(3) Caractéristiques des inclusions
Les principales inclusions sont des métaux catalytiques qui apparaissent isolés ou groupés à la surface du cristal ou orientés le long des limites des zones de croissance internes, présentant des formes arrondies, allongées, pointues ou en forme d'aiguille. Les niveaux de pureté se situent principalement dans les gammes P et SI. Les schémas de croissance des diamants synthétiques HTHP se développent différemment selon la zone de croissance. Les schémas de croissance de la zone de croissance octaédrique sont droits et peuvent présenter des inclusions en forme d'aiguilles brun rougeâtre (visibles uniquement sous luminescence cathodique) ; la zone de croissance cubique ne présente pas de schémas de croissance mais peut présenter des inclusions croisées noires ; les bords de la zone de croissance octaédrique carrée développent des schémas de croissance droits.
(4) Caractéristiques optiques
La biréfringence anormale est souvent très faible. Le changement de couleur des couleurs d'interférence n'est pas significatif, moins prononcé que celui des diamants naturels.
(5) Luminescence
Sous la lumière ultraviolette, les rayons X et les rayons cathodiques, il présente une luminescence zonale régulière, les différentes zones de croissance émettant des couleurs différentes, formant des motifs géométriques réguliers.
(6) Spectre d'absorption
Le type I b ne présente généralement pas d'absorption évidente ; parfois, en raison d'effets de refroidissement au cours du processus de croissance, il peut provoquer une absorption à 658 nm. Le type I b + I a présente plusieurs lignes d'absorption claires à 600-700 nm, tandis que les diamants naturels présentent une ligne d'absorption à 415 nm (voir tableau 2-5).
Tableau 2-5 Caractéristiques d'identification des diamants synthétiques et des diamants naturels
| Objet | Diamant naturel | Diamant synthétique |
|---|---|---|
| Couleur | Essentiellement incolore, jaune clair, brun clair, brun, mais aussi vert, jaune d'or, bleu et rose. | Principalement jaune clair, jaune brunâtre clair, également incolore, vert et bleu, avec des couleurs inégales, des bandes de couleur visibles disposées parallèlement aux arêtes du cristal octaédrique. |
| Type | Principalement de type I a, également de type I b, II a, II b, et leurs types mixtes | Principalement de type I b, mais aussi de type II a, la + I b et II a + II b (types mixtes) |
| Forme cristalline | Se présente souvent sous forme octaédrique, rhombique dodécaédrique et leurs agrégats, avec des collines de croissance triangulaires ressemblant à une désintégration sur les faces du cristal. | Se présente souvent sous forme cubique, octaédrique, dodécaédrique rhombique et octaédrique cubique, avec des motifs de ramification inhabituels, des croissances ondulées et des paillettes de cristal résiduelles sur les faces cristallines. |
| Inclusion | Inclusions minérales visibles telles que diamants, péridot, grenat, spinelle et pyroxène ; les diamants de type I b contiennent souvent des inclusions sombres en forme d'aiguilles ou de plaques. | Les inclusions cristallines catalytiques communes apparaissent brillantes en lumière réfléchie et noires opaques en lumière transmise, d'une longueur d'environ 1 mm, généralement arrondies ou allongées, isolées ou en groupes, souvent parallèles à la surface du cristal ou réparties le long des limites des zones de croissance interne ; certaines inclusions sont pointues ou en forme d'aiguille. |
| Luminescence | Phénomène de luminescence zonée irrégulière | Phénomène de luminescence zonée régulière sous lumière ultraviolette, rayons X et rayons cathodiques |
| Spectre d'absorption | Type I : une couleur "Cape" présente une ou plusieurs lignes d'absorption claires, par exemple à 415 nm, 453 nm ou 478 nm. | Le type I b ne présente généralement pas d'absorption évidente, parfois en raison de l'effet de refroidissement des diamants synthétiques qui provoque une absorption à 658 nm ; Type I b + I a à 600-700 nm |
| Magnétique | Non-magnétique | Magnétique en raison de la présence d'inclusions de fer |
2. Méthode de dépôt chimique en phase vapeur pour la synthèse de films de diamant (diamant synthétisé par dépôt chimique en phase vapeur)
(1) Propriétés physiques
Les propriétés physiques telles que la dureté, la conductivité thermique, la densité, l'élasticité et la translucidité sont proches de celles des diamants naturels ou les atteignent. Les diamants synthétisés par CVD ont la forme d'une plaque, les faces {111} et {110} n'étant pas développées ; les couleurs sont principalement le brun et le brun clair ou l'incolore et le bleu. Ils présentent une forte extinction anormale sous une lumière polarisée orthogonalement, variant dans différentes directions.
(2) Défauts structurels
Il y a beaucoup de jumeaux (111), de failles d'empilement (111) ou de dislocations. Sous grossissement, on peut voir des inclusions sombres irrégulières et des inclusions en forme de pointe, avec des bandes de couleur de croissance parallèles.
(3) Conductivité électrique
Les couches minces du diamant synthétique bleu sont conductrices et réparties uniformément sur toute la surface du diamant facetté.
(4) Spectre infrarouge
Les films de diamant sont polycristallins, avec une structure granulaire à la surface et des pics caractéristiques près de 1332 cm-1La largeur maximale à mi-hauteur (FWHM) et même un pic large apparaissent près de 1500 cm-1. Sous irradiation ultraviolette, une faible fluorescence jaune-orange se produit généralement.
Section II Moissanite synthétique (calcarénite synthétique)
La Moissanite synthétique est principalement produite par la méthode Lely et a été lancée pour la première fois dans des villes comme Atlanta, aux États-Unis, en juin 1998. Ses caractéristiques gemmologiques sont les suivantes :
(1) Couleur
Incolore à jaune pâle, gris clair, vert clair, brun clair, bleu clair, vert et gris, influencé par des traces d'impuretés d'azote et d'aluminium. Par exemple, jaune (contenant de l'azote 0,01%), vert (contenant de l'azote 0,1%), bleu-vert (contenant de l'azote 10%), bleu (contenant des quantités élevées d'aluminium). Les cristaux incolores ne contiennent pas d'azote ou réduisent l'influence de l'azote en ajoutant des traces d'aluminium.
(2) Éclat
Transparent, éclat subadamantin.
(3) Système cristallin et propriétés optiques
Système cristallin hexagonal, structure de type sphalérite. Elle se présente souvent sous forme massive avec une propriété optique positive uniaxiale.
(4) Indice de réfraction et dispersion
Indice de réfraction 2,648-2,691, biréfringence 0,043, la focalisation sur la pointe inférieure permet de voir les reflets du plateau et des facettes de la couronne. La réflectivité est d'environ 21,0%, la dispersion de 0,104.
(5) Densité et dureté
Densité 3,20-3,24 g/cm3La dureté de Mohs est d'environ 9,25. La ténacité du cristal est excellente.
(6) Inclusions
Des objets tubulaires blancs longs et minces, des cavités irrégulières, de petits cristaux de SiC, des cristaux négatifs et des objets sphériques à l'éclat métallique sombre peuvent être disposés linéairement avec trois particules ou plus, et il existe également des inclusions dispersées, en forme de nuages, semblables à des points d'épingle, pouvant contenir des bulles.
(7) Spectre d'absorption
Aucun spectre d'absorption caractéristique n'a été observé. La Moissanite synthétique presque incolore a une faible absorption en dessous de 425 nm.
(8) Luminescence
Présente une luminescence, quelques-uns présentant une fluorescence orange moyenne à faible sous une lumière à ondes longues, très peu présentant une fluorescence orange faible sous une lumière à ondes courtes ; un très petit nombre présente une fluorescence jaune moyenne à faible sous les rayons X.
(9) Conductivité thermique
La conductivité thermique est de 230-490w/(m-k), 1w/(m-k) = 1,163kcal/(m-h-k).
(10) Conductivité électrique
Absorption en dessous de 1800 cm-1il existe plusieurs pics d'absorption forts et nets dans la gamme 2000-2600 cm-1 et seuls quelques pics d'absorption peuvent être observés dans la région des 3000-3200 cm-1 région.
(11) Spectre infrarouge
L'absorption suivante montre qu'il y a plusieurs pics d'absorption forts et nets dans la zone, et que quelques pics d'absorption sont à peine visibles dans la gamme.
(12) Méthodes simples pour distinguer les diamants
① Méthode d'éclairage
Mélangez des diamants avec de la Moissanite synthétique et versez le mélange dans un plateau en plastique, en submergeant les gemmes dans l'eau. Placez une feuille de papier blanc à 25 mm sous le plateau en plastique et éclairez à 15 cm au-dessus des gemmes à l'aide d'une lampe à fibre optique ou d'une lampe de poche. Il est préférable de couvrir la source de lumière avec une plaque fendue et d'effectuer le test dans une pièce sombre. Sous l'éclairage, déplacez le plateau en plastique d'un côté à l'autre ; la Moissanite Synthétique montrera des couleurs vibrantes, tandis que les diamants n'émettront qu'une lumière blanche.
② Méthode de chauffage
- Chauffer ces gemmes à l'aide d'un four, d'un four électrique ou d'une lampe à incandescence de 250 W ; à ce moment-là, la Moissanite synthétique devient jaune vif, tandis que les diamants ne changent pas de couleur.
- Placer la flamme extérieure d'une allumette ou d'un briquet directement sous la gemme ; les diamants ne changent pas de couleur, tandis que la Moissanite synthétique devient jaune mais revient à son état d'origine après le recuit.
③ Méthode de dispersion
Placez le diamant face vers le bas dans un plat en verre propre et peu profond, entièrement immergé dans l'eau du robinet, et éclairez-le verticalement à l'aide d'une lampe-stylo ; la Moissanite synthétique présente des flashs de couleur spectrale brillants, tandis que les diamants ont des flashs de couleur moins brillants.
④ Méthode de la gravité spécifique
Placez la pierre précieuse dans un liquide lourd de diiodométhane ; la Moissanite synthétique flotte vers le haut et le diamant coule.
Section III Émeraude synthétique
Les méthodes de synthèse des émeraudes comprennent principalement une méthode hydrothermique et une méthode de flux. Les caractéristiques physiques, telles que l'indice de réfraction et la densité du produit synthétisé, sont très proches de celles des émeraudes naturelles, la principale différence se situant au niveau des caractéristiques internes et des caractéristiques spectrales infrarouges. Les différents processus de production présentent également des variations.
1. Méthode hydrothermale de synthèse de l'émeraude
La synthèse hydrothermale de l'émeraude comprend l'émeraude synthétique russe, l'émeraude synthétique selon la méthode Linde, l'émeraude synthétique selon la méthode Biron, l'émeraude synthétique selon la méthode Lechleitner et la synthèse hydrothermale de l'émeraude à Guilin, en Chine. Les caractéristiques des différentes méthodes hydrothermales de synthèse des émeraudes sont présentées dans le tableau 2-6.
Tableau 2-6 Caractéristiques des différentes méthodes hydrothermales de synthèse de l'émeraude.
| Variété | Indice de réfraction | Birefringence | Densité (g/cm3) | Fluorescence ultraviolette | Inclusion | Autres caractéristiques | Angle entre les lignes de croissance et l'axe Z |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Lechleitner (Australie) | 1.570 ~ 1.605; 1.559 ~ 1.566 | 0.005 ~ 0.010; 0.003 ~ 0.004 | 2.65 ~ 2.73 | Rouge | Cristal en grains, fractures croisées | Couche visible en immersion dans l'huile, disparition ondulatoire en lumière polarisée orthogonale | 30 ° |
| Linde (USA) | 1.567 ~ 1.572 | 0.005 | 2.67 ± | Rouge fort | Inclusions gazeuses et biphasées gaz-liquide en forme de plumes, inclusions parallèles en forme de clous ou d'aiguilles, silicate de béryllium | Il y a absorption de H2O dans le spectre infrarouge, contenant de l'eau de type I | 36 ~ 38 ° |
| Méthode de pool affinée (Australie) | 1.570 ~ 1.575 | 0.005 | 2.694 | Faible et nulles | Inclusions de moustiquaires en forme de nuage | Il y a absorption de H2O dans le spectre infrarouge, y compris Cl | 22 ~ 23 ° |
| Chine (Guilin) | 1.570 ~ 1.578 | 0.006 | 2.67 ~ 2.69 | Rouge vif | Inclusions triphasées en forme de pêche, apparaissant parfois individuellement, ressemblant à des semis de blé lorsqu'elles apparaissent en groupe, silicate de béryllium | Contient de l'eau de type I et II | |
| Biron (Australie) | 1.570 ~ 1.578 | 0.007 ~ 0.008 | 2.68 ~ 2.70 | Rouge fort | Inclusions biphasiques en forme de clous, cristaux de béryllium silicatés, particules blanches en forme de comètes et de perles, inclusions en forme de plumes de flux et inclusions métalliques foncées. | Contient de l'eau de type I et II, du Cl | 32 ~ 40 ° |
| Russie (ancienne) (Nouvelle) | 1.572~ 1.578; 1.579 ~ 1.584 | 0.006 ~ 0.007 | 2.68 ~ 2.70 | Rouge faible | Un millier de petites particules brunes, un nuage se forme | Contient de l'eau de type I et II | 32 ~ 32 ° ; 43 ~ 47 ° |
(1) Couleur
Vert vif.
(2) Structure de la teneur en eau
L'eau de type I est prédominante, avec un peu d'eau de type II.
(3) Spectroscopie infrarouge
Bien que la synthèse hydrothermale de l'émeraude contienne à la fois de l'eau de type I et de type II, elle présente des positions et des intensités de pic différentes pour les vibrations d'étirement et de flexion des molécules d'eau. La synthèse hydrothermale de l'émeraude présente une absorption dans la zone médiane.
Infrarouge à 4357 cm-1, 4052 cm-1 et 3490 cm-12995 cm-1, 2830 cm-1, 2745 cm-1 qui permet de la distinguer de l'émeraude naturelle (voir figure 2-9).
(4) Inclusions
Il y a souvent des inclusions biphasées, des béryls en forme d'aiguilles ou de clous, et des vides, avec des inclusions solides-liquides réparties sur des plans individuels et disposées parallèlement les unes aux autres sur le même plan. Dans certains cas, on observe des cristaux biréfringents, des cavités remplies de phases multiples et des formes planes de cristaux de semence avec des inclusions blanches torsadées semblables à des plumes, des fibres et du coton. Les inclusions ressemblant à des scories sont réparties de manière plane et la surface des cristaux présente des ondulations de croissance uniques. Les lignes de croissance ondulantes ou dentelées et les bandes de couleur à l'intérieur du cristal sont pour la plupart parallèles à la plaque du cristal de semence, avec un angle d'intersection avec l'axe Z compris entre 22 ° et 40 ° , et présentent des limites irrégulières de sous-grains qui sont presque verticales par rapport aux bandes de couleur, formant des motifs angulaires.
Les limites des grains sont presque verticales par rapport aux bandes de couleur, formant des motifs angulaires.
L'émeraude synthétique produite par la méthode hydrothermale à Guilin, en Chine, appartient à la série sans alcali contenant du chlore et ne présente que des pics d'eau de type I. Les inclusions en forme de crochet parallèles à l'axe C sont souvent du chrysobéryl et parfois du béryl. Les inclusions en forme de crochet parallèles à l'axe C sont souvent du chrysobéryl et parfois du béryl. La distribution des inclusions en phase solide est liée aux limites du cristal de départ, et la direction d'arrangement des inclusions en forme d'aiguille est perpendiculaire au cristal de départ et à la surface de croissance principale.
(5) Effets optiques spéciaux
Sur fond noir, le rouge apparaît sous certains angles lorsqu'il est éclairé par une forte source lumineuse.
(6) Fluorescence
Forte fluorescence rouge.
(7) Observation du filtre de couleur
Couleur rouge vif.
2. Synthèse de l'émeraude par la méthode du flux
Les fabricants d'émeraudes synthétiques utilisant la méthode du flux sont notamment Chatham, Gilson et Lennox. Les caractéristiques des émeraudes synthétiques des différents fabricants varient légèrement (voir tableau 2-7).
Tableau 2-7 Caractéristiques de l'émeraude synthétisée par différentes méthodes de flux
| Variété | Indice de réfraction | Birefringence | Densité (g/cm3) | Fluorescence ultraviolette | Inclusion | Autres caractéristiques | Anneaux de croissance |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Chatham (USA) | 1.560 ~ 1.563 | 0.007 | 2.65± | Rouge fort | Enveloppe en forme de plume et de voile et cristal de silicium tantale | Pas de H2 O dans le spectre infrarouge | C(0001) ; m(1010) ; u(1120) |
| Type Gilson I (français) | 1.559 ~ 1.569 | 0.005 | 2.65 ± 0.01 | Orange - rouge | Inclusions en forme de plumes, cristaux rectangulaires de silicate de béryllium | Pas de H2 O dans le spectre infrarouge | |
| Type Gilson II (français) | 1.562 ~ 1.567 | 0.003 ~ 0.005 | 2.65 ± 0.01 | Rouge | Idem que ci-dessus | Idem, le produit est très rare | |
| Gilson type N (français) | 1.571 ~ 1.579 | 0.006 ~ 0.008 | 2.68 ~ 2.69 | Aucun | Ensemble de flux solides fibreux, en forme de faisceau, silicate de platine et de béryllium | Comme ci-dessus, il y a une absorption caractéristique à 427 nm | |
| Lennix (français) | 1.556 ~ 1.566 | 0.003 | 2.65 ~ 2.66 | Rouge | Emballage tubulaire opaque, pierre de béryllium au silicium et cristaux de type émeraude, rempli de flux dans les fissures. | Emballage tubulaire opaque, pierre de béryllium au silicium et cristaux de type émeraude, rempli de flux dans les fissures. |
Cité dans "System Gemology" (2006)
(1) Spectre infrarouge
Sans eau, il n'y a donc pas d'absorption de l'eau (voir figure 2-9). Si l'on ajoute du Fe (type Gilson N), il y a une bande d'absorption à 427 nm dans la région violette, qui est absente dans les émeraudes naturelles.
(2) Inclusions
Les inclusions solides de matière fondue qui n'ont pas fondu remplissent souvent les fissures et les cavités, apparaissant sous forme de plumes, de fibres ou de paquets, comme des rideaux de fenêtre flottants ; des inclusions de flux à gros grains en forme de marches ; certaines caractéristiques parallèles en forme de bandes ou de lignes, s'étendant de manière cohérente vers la surface du prisme à six faces ou formant un certain angle avec la surface du prisme, certaines apparaissant le long de la direction de l'axe du cristal, donnant au contour externe à six faces l'apparence d'une cavité ; il y a parfois des inclusions solides de matériau de creuset (platine) et de silicate de béryllium ; on peut parfois voir des traces de cristaux de semence naturels (de couleur plus foncée), la partie émeraude foncée entourant le cristal de semence présentant les mêmes caractéristiques d'inclusion. Ces inclusions peuvent être divisées en cinq types :
- Inclusions en forme de plumes courbes ressemblant à des voiles ou à de la paille ;
- Inclusions en forme de crochets rieurs ;
- Type d'inclusion biphasique gaz-liquide ;
- Type de cristal en forme de petit tas ;
- Rare type de corps conique enveloppant de couleur foncée.
(3) Analyse des composantes
Contient des cations métalliques avec des agents fondants tels que Mo et V, alors que l'émeraude naturelle n'en contient pas.
(4) Luminescence
Fluorescence rouge. La transmittance de l'émeraude synthétique de Chatham sous les ondes courtes (en dessous de 230 nm) est beaucoup plus forte que celle de l'émeraude naturelle (qui ne transmet pas en dessous de 295 nm).
Les émeraudes synthétisées par le flux mentionné ci-dessus ou par la méthode hydrothermale sont très semblables aux émeraudes naturelles et sont généralement difficiles à distinguer. La principale base d'identification est l'analyse de leurs caractéristiques internes et de leurs caractéristiques spectrales infrarouges à l'aide d'un microscope et d'un spectromètre infrarouge (tableau 2-8).
Tableau 2-8 Différences entre l'émeraude naturelle et l'émeraude synthétisée par la méthode du flux et la méthode hydrothermale
| Les types | Synthèse de l'émeraude par la méthode du flux | Synthèse de l'émeraude par méthode hydrothermale | Émeraude naturelle | |
|---|---|---|---|---|
| Densité (g/cm3) | 2.65 ~ 2.67 | 2.67 ~ 2.69 | 2.69 ~ 2.74 | |
| Ne | 1.560 ~ 1.563 | 1.566 ~ 1.576 | 1.565 ~ 1.586 | |
| No | 1.563 ~ 1.566 | 1.571 ~ 1.578 | 1.570 ~ 1.593 | |
| Birefringence | 0.003 ~ 0.005 | 0.005 ~ 0.006 | 0.005 ~ 0.009 | |
| Caractéristiques internes | Pierre de silicium-béryllium, feuille de platine, fissures en forme de veines courbes, inclusions biphasées | Pierre de silicium-béryllium, petites inclusions biphasées | Mica, trémolite, actinolite, pyrite, calcite, inclusions triphasées | |
| L'eau | Aucun | Contient de l'eau de type I et de l'eau de type II | Contient de l'eau de type I et de l'eau de type II | |
| Potassium | Variable | Aucun | Variable | |
| Spectre infrarouge | Pas de pic d'absorption d'eau |
(D'après Kurt Nassan, 1979)
Section IV Synthèse des pierres précieuses en corindon
1. Méthode de fusion à la flamme pour la synthèse de pierres précieuses en corindon
(1) Synthèse des rubis
① L'intérieur est relativement propre, sans bulles ou avec des bulles occasionnelles. Les bulles sont petites et peu nombreuses, le plus souvent sphériques et rarement en forme de têtard. Si le processus de production est instable, un grand nombre de bulles ponctuelles peuvent former des amas, répartis en bandes ou en nuages. Parfois, la poudre d'oxyde d'aluminium non fondue et la poudre d'oxyde de chrome rouge ont l'apparence de miettes.
② Les couleurs vives, trop pures, peuvent être rouge foncé, rouge orangé, rouge pourpre, et bien d'autres couleurs, donnant souvent une impression de "faux".
③ Il présente un schéma de croissance en forme d'arc plus large qui s'étend sur l'ensemble de l'échantillon. En raison des améliorations technologiques, la courbure du motif de croissance a relativement diminué, apparaissant relativement droite sur une plus petite plage. Au cours du processus de traitement et de polissage, des fissures en forme de plumes peuvent apparaître et des fissures peuvent également se former au cours du traitement thermique ultérieur. Si elles sont remplies de résine, une inclusion ressemblant à une fausse empreinte digitale peut se former à l'intérieur des fissures.
④ La surface étant parallèle ou presque à l'orientation de l'axe Z, il y a un dichroïsme notable dans la direction de la surface.
⑤ Sous lumière ultraviolette, il présente une fluorescence rouge moyenne à forte.
⑥ Il peut y avoir un phénomène de phosphorescence rouge après irradiation aux rayons X.
(2) Synthèse du saphir
① Diverses couleurs : les saphirs bleus apparaissent bleus vus de dessus et bleu-violet vus de côté.
② Les inclusions gazeuses, les inclusions solides, les lignes de croissance et le pléochroïsme sont similaires à ceux des rubis synthétiques, comme le montrent les spectres de fluorescence et d'absorption du tableau 2-9. Parfois, des substances bleues peuvent s'accumuler autour des bulles, ce qui les rend faciles à détecter.
③ La raie d'absorption du fer à 450 nm dans les saphirs naturels peut disparaître ou être très faible et floue.
Tableau 2-9 Comparaison des caractéristiques des pierres précieuses en corindon synthétique obtenues par fusion à la flamme
| Variétés de pierres précieuses | Structure de croissance | Inclusions | Spectre | Fluorescence ultraviolette | Autres caractéristiques |
|---|---|---|---|---|---|
| Rubis | Ruban hexagonal | Rutile, fissures cicatrisantes | Spectre de Cr | Un milieu fort | Axe C vertical |
| Rubis synthétique | Lignes de croissance incurvées | Bulles, poudre | Spectre Cr | Très forte | Pas d'orientation |
| Saphir | Bande de couleur hexagonale | Rutile, fissures cicatrisées, inclusions cristallines | 450 nm bande étroite | Faible, rouge-orange (ondes longues) | Crépitement droit |
| Saphir synthétique | Lignes de croissance incurvées | Bulles, petits amas de bulles, poudre | Disparu | Faible, bleu-blanc (ondes courtes) | Fissures courbes |
| Saphir jaune| pierre | Bande de couleur hexagonale | Rutile, fissures cicatrisées, inclusions cristallines | 450 nm bande étroite, ou aucune | Pas de milieu, non fluorescent avec des bandes d'absorption, inversement fluorescence jaune | Fe3+ ou Mg2+ est l'agent colorant et ne contient pas de Ni |
| Jaune synthétique Saphir | Bande de couleur incurvée (filtre en verre bleu) | Bulles, petits groupes de bulles, poudre | Absence | Faible et inexistant | contenant du Ni, Ni2+ est un agent colorant |
| Vert Saphir | Bande de couleur hexagonale | Rutile, guérison Fractures, inclusions de cristaux | Bande étroite 450nm | Pas de fluorescence | Fe3+ Fe/ Ti est un agent colorant |
| Synthétique Saphir vert | Courbe d Lignes de croissance | Bulles, petits groupes de bulles, poudre | Disparu | Collège faible, orange | Ni, Co, Ni2+ Co comme colorant |
| Couleur¬ saphir changeante | Bande de couleur hexagonale | Rutile, fissures cicatrisées. Inclusions de cristaux | Spectre Cr | Faible, rouge | Fe3+ Fe/ Ti sont des agents chromogènes et ne contiennent pratiquement pas de V |
| Saphir synthétique à couleur changeante | Lignes de croissance incurvées | Bulles, petits amas de bulles, poudre | Ligne fine de 470 nm | Faible, blanc bleuté (ondes courtes) | Contenant V, V3+ est l'agent chromogène |
| Saphir incolore | Bande de couleur hexagonale faible | Rutile, fractures cicatrisées, inclusions cristallines | Aucun | Fluorescence jaune moyennement faible | Pas d'effet Platt |
| Saphir synthétique incolore | Aucun | Bulles, petits amas de bulles, poudre | Aucun | Fluorescence moyenne faible, bleu-blanc | Effet Platt |
(3) Rubis étoilé synthétique (bleu) Saphir
① Couleur, transparence : Le saphir rouge clair de l'étoile synthétique est rose à rouge, semi-transparent à transparent ; le saphir bleu clair de l'étoile synthétique est bleu laiteux à bleu, blanc à gris, violet, vert, jaune, brun, noir et semi-transparent.
② Les lignes de croissance en forme d'arc sont généralement parallèles à la base, et les bulles sont souvent réparties le long des couches de croissance en forme d'arc. De minuscules inclusions de rutile sont densément disposées dans trois directions et apparaissent sous forme de brouillard.
③ Les lignes d'étoiles sont fines et étroites, complètes, claires et réparties sur la surface de l'échantillon sans astérisme.
Les caractéristiques distinctives du rubis étoilé synthétique (bleu) et des pierres naturelles sont indiquées dans le tableau 2-10.
Tableau 2-10 Caractéristiques du rubis étoilé synthétique obtenu par fusion à la flamme (bleu)
| Objet | Synthétique | Naturel | |
|---|---|---|---|
| Caractéristiques de surface | Lumière des étoiles | La lumière des étoiles flotte à la surface, exceptionnellement brillante, pas douce | La lumière des étoiles émane de l'intérieur du cristal. |
| Lignes étoilées | Les lignes étoilées sont continues, fines, droites et uniformes ; les intersections des lignes étoilées sont claires et il n'y a pas de phénomène d'élargissement ou de brillance aux intersections flottant à la surface (pas d'éclat semblable à celui d'une pierre précieuse). | Les lignes d'étoiles varient en largeur et s'étendent vers l'avant de manière ondulée, les intersections des lignes d'étoiles devenant plus larges et plus brillantes (gloire). | |
| Caractéristiques internes | Des lignes de croissance incurvées peuvent être observées (particulièrement claires sur le dos convexe de la pierre précieuse) ainsi qu'une poudre blanche extrêmement fine et des inclusions de rutile éparses. | Des inclusions angulaires sont visibles, ainsi qu'un phénomène de banding de la couleur | |
| Fluorescence ultraviolette | Vague longue | Le rubis étoilé synthétique présente une couleur rouge vif très intense. | Le rubis étoilé naturel présente une faible couleur rouge |
| Ondes courtes | Le rubis étoilé synthétique présente une couleur rouge vif très prononcée, le saphir bleu synthétique présente une couleur bleu-blanc. | Le rubis étoilé naturel présente une faible couleur rouge, le saphir bleu étoilé naturel présente une qualité sensuelle. | |
2. Synthèse hydrothermale des pierres précieuses saphir
(1) Caractéristiques externes des cristaux
① La forme des cristaux est le plus souvent en plaques épaisses ou en plaques, les formes courantes étant les bipyramides hexagonaux {2241} et {2243}, suivis des rhomboèdres{0111}, et occasionnellement des bipyramides trigonaux négatifs{3581} et des doubles faces parallèles{0001}.
② Les faces cristallines bipyramidales hexagonales présentent généralement divers motifs de croissance. Les motifs les plus courants sont les collines de croissance en forme de langue ou de goutte, les terrasses de croissance en forme de marches, les textures de croissance en forme de grille et les stries de croissance irrégulières, avec parfois des stries fibreuses radiales. Ces schémas de croissance sont étroitement liés à la température, à la pression, aux minéralisateurs, à la direction du flux de solvant et au gradient de température pendant le processus de croissance du cristal. Ils représentent une forme de la structure interne du cristal et des dislocations de croissance.
③ Des phénomènes de fissuration peuvent se produire dans les cristaux. Il existe deux situations de fissuration dans les rubis synthétiques : l'une est la fissuration le long de la face du cristal de semence (principalement due à la forte contrainte entre le cristal et le cristal de semence) ; l'autre est la fissuration régulière en réseau sur la face du cristal {2243} (déterminée par la structure et les conditions de croissance du cristal). Les cristaux de saphir jaune synthétique présentent trois types de fissures : deux groupes de fissures le long de la direction du rhomboèdre cristallin, une fissure le long du centre de la plaque du cristal de semence et une autre fissure le long de l'interface entre le cristal de semence et le cristal. La raison de la fissuration de cette dernière est plus compliquée et peut être liée à la non-concordance du réseau ou à la distorsion cristalline entre le cristal fin et le cristal. Cependant, certaines impuretés solubles ou un mélange mécanique gélatineux dans les cristaux, ainsi que les fluctuations thermiques causées par l'impact du flux de chaleur inégal pendant le processus de croissance, peuvent être les principales raisons de la fissuration des cristaux de saphir jaune synthétique.
(2) Caractéristiques internes
① Inclusions biphasées gaz-liquide. Elles peuvent être réparties séparément ou en forme d'empreintes digitales sur la surface de la fracture cicatrisée, ressemblant à une structure en filet. Elles ont un sens tridimensionnel plus fort et une plus grande régularité que les inclusions en forme d'empreintes digitales dans le saphir naturel. Les inclusions fluides caractéristiques en forme d'ongles sont souvent densément orientées.
Les bords des inclusions simples dans les rubis synthétiques sont lisses et relativement réguliers, avec un rapport de volume gaz-liquide de 20%. Les inclusions biphasées gaz-liquide individuelles ou distribuées sous forme de perles dans les cristaux de pierres précieuses jaunes synthétiques ont une taille d'environ 0,02 à 0,05 mm, une forme ovale ou irrégulière, un rapport gaz-liquide de 15%-25%, sont généralement isolées et distribuées loin des cristaux de semence, et leurs caractéristiques morphologiques sont très similaires aux inclusions fluides dans les saphirs jaunes naturels. Les deux sont difficiles à distinguer au microscope.
② Les bulles apparaissent en grappes. Dans les premiers rubis synthétiques, de nombreuses grappes de bulles sont souvent densément réparties sous forme de minuscules bulles de 0,01 mm sur les éclats de cristal de roche, les couvertures de cristal de roche ou les fils d'or suspendus. Il est généralement difficile de voir de telles inclusions dans les pierres précieuses synthétiques en corindon.
③ Présence d'éclats de cristal de semence. Si le cristal de pierre précieuse est placé dans de l'huile d'immersion au bromure de naphtalène, il peut être identifié par la limite de croissance irrégulière et ondulée entre les éclats de cristal de semence et les couches de croissance.
④ Inclusions métalliques solides. Les agrégats de microcristaux d'or sont distribués sous forme de points ou de grumeaux, provenant du revêtement en or ou des fils de suspension des cuves à haute pression.
Un Al(OH) blanc grisâtre3 On peut également observer de la poudre dans les cristaux de rubis synthétiques, ressemblant à de la chapelure, et elle est opaque. Elle est principalement distribuée en pointillés et de manière planaire près du cristal de semence.
Dans les cristaux synthétiques de saphir jaune, on peut également trouver des inclusions d'impuretés fusibles, le plus souvent sous forme dendritique irrégulière, radiale ou granulaire irrégulière, incolore et transparente, avec des saillies moyennes. Sous une lumière polarisée orthogonale, la séquence de couleurs d'interférence est relativement élevée (liée à l'épaisseur), et elle est souvent inégalement répartie à l'interface entre le cristal et le cristal de semence ; on peut également observer un mélange mécanique semblable à un gel avec une forme de réseau régulière ou irrégulière, qui est incolore ou jaune-vert clair, transparent, avec des protubérances moyennes à élevées, existant uniquement au niveau des fissures entre le cristal et le cristal de semence, et souvent associé à des inclusions d'impuretés fusibles ou à des inclusions de fluides.
⑤ Textures de croissance et bandes de couleur. Les cristaux de rubis synthétiques présentent des bandes de croissance rouge foncé et rouge orangé, réparties en bandes droites, ressemblant à un "jumeau polymère" ; certains cristaux de saphir jaune synthétiques présentent des textures de croissance plus développées avec des motifs micro-ondes, qui sont principalement directionnels et s'étendent le long de la direction du cristal de semence.
⑥ Smoky-cracked. En raison de phénomènes de fissuration, des fissures fumées peuvent être observées dans les premiers rubis synthétiques, et elles sont relativement développées. Actuellement, la plupart des cristaux de rubis synthétiques hydrothermaux sont relativement propres à l'intérieur.
(3) Caractéristiques spectrales et de fluorescence dans l'ultraviolet
① Caractéristiques spectrales de la lumière ultraviolette à la lumière visible : Rubis synthétisé par la méthode hydrothermale à Guilin. La bande spectrale à 241 nm dans la région ultraviolette est un élément important pour distinguer les rubis naturels.
② Caractéristiques spectrales infrarouges : Les rubis synthétisés par la méthode hydrothermale à Guilin présentent généralement les bandes spectrales de vibration d'étirement de 3307 cm-1, 3231 cm-1, 3184 cm-1, 3013 cm-1et une série de spectres d'absorption infrarouge des vibrations OH ou de l'eau cristalline dans la plage Al - OH et 2364 cm -1 2348 cm-1.
③ Caractéristiques de fluorescence dans l'ultraviolet : Les rubis synthétisés par la méthode hydrothermale présentent une fluorescence rouge plus forte et plus brillante que les rubis naturels. Les saphirs jaunes synthétiques sont inertes sous ondes longues, tandis que la plupart des cristaux synthétiques présentent une fluorescence en bande sous ondes courtes ; les cristaux de semences présentent une fluorescence bleu-blanc moyenne à faible, quelques-uns étant également inertes sous ondes courtes.
3. Caractéristiques des pierres précieuses de type corindon synthétisées par la méthode du flux
(1) Le rubis est synthétisé par la méthode du flux.
① Les bulles monomères apparaissent à la fois brisées et ininterrompues, connectées et non connectées, avec un contraste important par rapport à l'environnement.
② Des inclusions d'agents fondants en forme de blocs jaunes à roses sont visibles, apparaissant généralement opaques en lumière transmise et jaune clair à rouge orangé avec un éclat métallique en lumière réfléchie. Elles se présentent sous diverses formes : ramifiées, en forme de clôture, en forme de filet, en forme de nuage torsadé, tubulaires, en forme de gouttelettes, en forme de comète, etc.
③ Le platine est un type courant d'inclusion à l'éclat métallique de forme triangulaire, hexagonale ou autre.
④ Des agrégats de bulles uniques en forme de nuage ou des inclusions en forme de balai peuvent être observés autour des cristaux de semence, avec parfois des inclusions d'agents de flux grossiers et des cristaux de semence aux bords bleus.
⑤ Les rubis synthétiques peuvent contenir du Pb, du B et d'autres espèces de cations de flux.
⑥ Sous une lumière ultraviolette à ondes courtes, il présente une forte fluorescence rouge, différente de celle des rubis naturels (qui présentent une fluorescence rouge faible à modérée). Certaines variétés présentent une fluorescence spéciale due à des éléments de terre rare, qui peut être utilisée pour l'identification.
➆ La couleur est assez riche et présente diverses nuances de rouge. Il peut y avoir un phénomène d'irrégularité de couleur tourbillonnante (dans les produits synthétiques Lamra), des bandes de croissance triangulaires bleues (dans les produits synthétiques russes), des anneaux de croissance droits et des blocs de couleur inégaux.
(2) Méthode du flux pour la synthèse du saphir
① Caractéristiques internes : Le flux résiduel, les bandes de couleur, les paillettes de platine, etc., sont les mêmes que ceux des rubis synthétisés par la méthode du flux.
② Fluorescence : Sous lumière ultraviolette, le flux résiduel peut présenter diverses couleurs de fluorescence fortes telles que le rose, le jaune-vert et le brun-vert.
③ Spectre d'absorption : Les lignes d'absorption peuvent manquer à 460 nm, 470 nm (voir figure 2-10).
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4. Caractéristiques des pierres précieuses rubis synthétiques obtenues par la méthode d'extraction des cristaux
Les types de pierres précieuses rubis produites par la méthode d'extraction de cristaux comprennent principalement des saphirs incolores synthétiques et des rubis synthétiques.
(1) Inclusions solides. Principalement des inclusions floconneuses résiduelles d'éléments métalliques tels que Mo, W, Fe, Pt, etc.
(2) Grappes de bulles et inclusions en forme de balai, ou inclusions gazeuses allongées avec de merveilleuses bandes de croissance incurvées et inégales, montrant parfois de subtiles substances blanches en forme de nuage ressemblant à de la fumée.
5. Caractéristiques des pierres précieuses synthétiques en corindon à l'aide de la méthode de guidage par moulage
(1) Il peut y avoir des inclusions solides dans le métal du moule.
(2) Traces de cristaux de semence et défauts de cristaux de semence.
(3) Les bulles d'un diamètre de 0,25 à 0,5 µm sont réparties de manière inégale.
6. Caractéristiques des pierres précieuses synthétiques en corindon par la méthode de fusion par zone
(1) Il s'agit d'un produit de haute pureté dont l'intérieur est très propre.
(2) La fluorescence est plus forte que celle des rubis naturels.
(3) Les lignes spectrales d'absorption observées au spectroscope sont moins nombreuses que celles des pierres précieuses en corindon naturel.
(4) La finition de la surface de la pierre précieuse n'est pas assez bonne, avec des "marques de feu" (marques en forme de vagues ou de craquelures produites pendant le processus de polissage), etc.
(5) Pierres synthétiques de mauvaise qualité présentant des schémas de croissance chaotiques, des couleurs de cristaux inégales, etc.
7. Caractéristiques des inclusions dans les pierres précieuses en corindon synthétique
Le tableau 2-11 présente une comparaison des caractéristiques d'inclusion des pierres précieuses de type corindon synthétisées par divers procédés de production.
Tableau 2-11 Comparaison des caractéristiques d'inclusion de divers procédés de production de pierres précieuses synthétiques de type corindon
| Processus de production | Caractéristiques du corps de l'emballage |
|---|---|
| Méthode de fusion à la flamme | (1) Modèles de croissance en forme d'arc ; (2) Bulles (distribuées individuellement ou en groupes) |
| Méthode des flux | (1) Résidu de flux (principalement opaque en lumière transmise, gris-noir ; apparaît jaune et rouge-orange en lumière réfléchie, avec un éclat métallique ; riche en morphologie de surface) (2) Bandes de couleurs parallèles, blocs de couleurs inégales (3) Morceaux de métal de platine (réguliers, blanc argenté réfléchissant, éclat métallique) (4) Cristaux de semences (4) Cristaux d'or et d'argent. (3) Pièces métalliques en platine (régulières, blanc argenté réfléchissant, éclat métallique) (4) Cristaux de semence |
| Méthode hydrothermique | (1) Modèles de croissance (ondulés, dentelés, en forme de maille) (2) Inclusions en forme de clou (inclusions fluides en forme de clou ; les inclusions plus grandes ont des remplissages liquides sombres en leur centre, parfois les inclusions en forme de clou sont très petites, apparaissant comme de fines aiguilles densément disposées) (3) Inclusions métalliques (polygonales, opaques, avec un lustre métallique) (4) Cristaux de semences |
| Méthode de traction | Caractéristiques d'identification similaires à la méthode de fusion des flammes |
| Méthode de moule à guide de fusion | (1) Coquille métallique (2) Traces de cristaux de semences (3) Bulles (de taille variable, inégalement réparties) |
| Méthode de fusion par zone | (1) Modèles de croissance chaotiques (2) Couleur inégale |
Section V Rutile synthétique
Le rutile synthétique est principalement produit par la méthode de fusion à la flamme. Les caractéristiques du rutile synthétique produit par la méthode de fusion à la flamme sont les suivantes :
(1) Couleur
Les couleurs les plus courantes sont le jaune clair, mais aussi le bleu, le bleu-vert, l'orange et d'autres.
(2) Densité
4,24 ~ 4,26g/cm3
(3) Spectre d'absorption
Le spectre d'absorption du rutile jaune-vert présente une forte bande d'absorption à 430 nm, avec une absorption complète en dessous.
(4) Inclusions
Corps encapsulé dans une bulle de verre, corps encapsulé dans une poudre non fondue friable.
(5) Caractéristiques d'apparence
La section transversale du cristal peut présenter des anneaux de croissance denses en forme d'arc ou des bandes de couleur ressemblant à des sillons de disque. Forte double image (biréfringence), forte dispersion (0,330).
Section VI Spinelle synthétique
Au début du 20e siècle, L. Paris a obtenu accidentellement du spinelle synthétique en utilisant la méthode de fusion à la flamme pour obtenir du spinelle synthétique, en utilisant du CO2O3 comme agent colorant et MgO comme fondant. Aujourd'hui, il est possible de produire des spinelles synthétiques de différentes couleurs.
Les méthodes de synthèse du spinelle comprennent principalement la méthode de fusion à la flamme et la méthode d'extraction des cristaux.
1. Caractéristiques du spinelle synthétique par la méthode de fusion à la flamme
(1) Le contenu de l'IA2O3 du cristal de semence est 2,5 fois plus élevée que la valeur théorique. Il y a souvent de nombreuses inclusions fines en forme d'aiguilles formées par l'excès d'AI2O3 des résidus non fondus à l'intérieur du cristal, provoquant un phénomène de réflexion en miroir au fond du cristal et produisant parfois même un effet d'étoile.
(2) Anomalies optiques. Des phénomènes d'extinction irréguliers et inégaux, en forme de grille et ondulés, apparaissent sous un microscope à lumière polarisée, et des taches de colorant (taches de couleur) peuvent être observées.
(3) Lignes de croissance en forme d'arc ou bandes de couleur.
(4) Inclusions : bulles de gaz en forme de parapluie ou de bouteille, avec des fissures apparaissant le long de l'axe vertical du cristal.
(5) La couleur est vive et uniforme, terne. Les couleurs comprennent le rouge, le rose, le jaune-vert, le vert, le bleu clair à bleu foncé, l'incolore, etc. et peuvent également présenter des effets de changement de couleur.
(6) L'indice de réfraction est relativement élevé, généralement 1,728 (+ 0,012,-0,008), l'indice de réfraction du spinelle synthétique à couleur changeante est de 1,73 et celui du spinelle synthétique rouge est de 1,722-1,725. La densité est également légèrement supérieure à celle du spinelle naturel, généralement de 3,52 à 3,66 g/cm.3 .
(7) Le spinelle rouge synthétique contenant du Cr présente une fluorescence rouge, plus forte que celle du spinelle naturel.
(8) Le spinelle bleu synthétique apparaît rouge sous un filtre coloré en raison de la présence de cobalt et présente une forte fluorescence bleue sous une lumière ultraviolette à ondes courtes. Il présente une forte fluorescence rouge sous une lumière ultraviolette à ondes longues.
(9) Spectre d'absorption : Le spinelle synthétique rouge présente une fine ligne de fluorescence à 686 nm ; le spinelle synthétique bleu ne présente pas de ligne d'absorption à 458 nm ; le spinelle synthétique vert présente une forte ligne d'absorption à 425 nm et une vague bande d'absorption à 445 nm ; Le spinelle synthétique vert-bleu présente une ligne d'absorption forte à 425 nm, une bande vague à 443 nm et des absorptions complexes faibles du Co à 554 nm, 575 nm, 595 nm et 622 nm ; le spinelle synthétique à couleur changeante présente une large bande d'absorption à, une bande de transition à 400-480 nm, une large bande d'absorption centrée à 580 nm et une ligne étroite à 685 nm.
2. Caractéristiques du spinelle synthétique par la méthode de tirage des cristaux.
(1) Inclusions : matériaux provenant du creuset, résidus d'AI2O3 non fondus, inclusions de gaz allongées et modèles de croissance incurvés.
(2) Traces de cristaux de semence et dislocations à l'interface entre les cristaux de semence et les cristaux.
3. Caractéristiques du spinelle synthétisé par la méthode du flux
Le spinelle synthétisé par la méthode du flux a une composition similaire à celle du spinelle naturel, avec des propriétés optiques similaires ; les principales différences se situent au niveau des inclusions, des spectres d'absorption et des caractéristiques de fluorescence.
(1) Caractéristiques internes : résidus de flux de couleur brun-orange à noir, répartis individuellement ou sous forme d'empreintes digitales, comme des paillettes de platine.
(2) Caractéristiques de fluorescence : Spinelle synthétique rouge : forte sous les ondes longues, rouge pourpre à rouge orangé ; sous les ondes courtes, forte à moyenne, jaune orangé clair. Spinelle synthétique bleue (couleur Co) : faible à moyenne sous les ondes longues, rouge à rouge pourpre, crayeux ; plus forte que sous les ondes longues sous les ondes courtes.
(3) Spectre d'absorption : Le spinelle synthétique rouge est similaire au spinelle rouge naturel de Birmanie. Le spinelle synthétique bleu (couleur Co) : Absorption forte de 500 à 650 nm, pas de bande d'absorption du fer en dessous de 500 nm.
Section VII Cristaux synthétiques
Caractéristiques des cristaux synthétisés par méthode hydrothermale
Les variétés de cristaux synthétisés par la méthode hydrothermale sont très variées : incolores, colorés, noirs, bicolores, multicolores, etc. Les différences entre les cristaux synthétiques et les cristaux naturels sont les suivantes.
(1) Cristal de roche :
Un cristal de semence plat, en forme de plaque, se trouve au centre. Les inclusions à l'intérieur du noyau cristallin n'existent qu'à l'intérieur de la colonne centrale, ce qui donne une impression de rupture et de déconnexion. Les bulles entre le noyau cristallin et le cristal synthétique sont réparties le long des parois du noyau cristallin, formant des "murs de bulles" parallèles. Certaines bulles sont en forme de têtard, les têtes étant principalement orientées vers les parois et les queues pointant vers l'extérieur.
(2) Caractéristiques d'inclusion :
Pas d'inclusions minérales. Inclusions visibles en forme de "mie de pain" réparties individuellement ou en groupes, parallèlement à la surface du cristal de semence, et une couche ou plus d'inclusions en forme de "poussière de table" traversant tout le cristal, débris provenant de la paroi du creuset et du cadre du cristal de semence (NaAlSO).4, Na3Fe2F12, Li2Si2O5 etc., ressemblant à une touffe de pyroxène conique en forme de chenille (NaFeSi2O6. 2H2O ou Na2FeSi2O6.2H2O) ou de quartz microcristallin, apparaissant sous forme d'inclusions gaz-liquide allongées à l'interface de croissance du cristal de semence. Les inclusions gaz-liquide sont perpendiculaires à la plaque du cristal de semence, avec des bandes de couleur distribuées parallèlement à la plaque du cristal de semence, droites et sans angles.
(3) Jumelage :
Jumelage concave, polyédrique, bulbeux, pelucheux et en forme de flamme.
(4) Cristaux colorés :
Couleurs vives, uniformes et ternes. Dans l'améthyste synthétique, les tons bleus dans le violet ressemblent à des bandes de couleur hexagonales comme celles des saphirs. Les tons de couleur dans les échantillons de lots sont très cohérents, avec des cristaux violets et jaunes montrant de fines lignes de croissance parallèles sous un fort grossissement, alors que seul un groupe de bandes de couleur ou de lignes de croissance est visible sous un faible grossissement ou à l'œil nu. Les grappes de couleur pourpre foncé de l'améthyste sont disposées en plaques presque parallèles, de taille et de forme similaires, avec des limites nettes.
(5) Axe optique :
Les axes optiques des cristaux de semence synthétiques sont pour la plupart parallèles à la surface de la table et coupent la plaque de cristal de semence à un angle de 38,2° ; les axes optiques de la citrine synthétique sont pour la plupart perpendiculaires à la surface de la table et verticaux par rapport à la plaque de cristal de semence.
(6) Sensibilité thermique :
Au toucher, la peau est chaude, pas trop froide (par rapport au cristal naturel). Éclat du verre.
(7) Spectre infrarouge :
L'améthyste synthétique présente une bande d'absorption significative à 3545 cm-1 (Figure 2-11), le cristal synthétique bleu de cobalt présente une bande d'absorption à 640 nm, 650 nm et 490-500 nm.
(8) Transmittance :
La transmittance des cristaux synthétiques dans la gamme des longueurs d'onde diffère de celle des cristaux naturels de 0,15 à 4 µm (voir figure 2-12).
(9) Autres défauts :
Des dislocations, des "tunnels" dus à la corrosion et des lignes de croissance peuvent être présents.
Section VIII Alexandrite synthétique
Les méthodes de synthèse de l'alexandrite comprennent les méthodes de fluage, d'extraction de cristaux et de fusion par zone, qui présentent les mêmes propriétés physiques, la même composition chimique et les mêmes propriétés optiques que l'alexandrite naturelle, la seule différence résidant dans les caractéristiques internes.
(1) Couleurs courantes
Apparaît bleu-vert à la lumière du soleil et brun-rouge à rouge-violacé à la lumière incandescente.
(2) Densité
3,72 (±0,02) g/cm3 )
(3) Dureté : 8,5
(4) Fluorescence ultraviolette
Les ondes longues et les ondes courtes sont d'un rouge moyen à fort.
(5) Inclusions
① Méthode du flux : Le flux résiduel se présente sous la forme d'inclusions en forme de veines et de voiles d'aspect brumeux ; paillettes de platine métallique hexagonales ou triangulaires, inclusions en couches souvent parallèles à la distribution du plan cristallin ; schémas de croissance linéaires, clairement visibles, parallèles au plan cristallin.
② Méthode d'extraction des cristaux : Inclusions en forme d'aiguilles, inclusions fibreuses ondulées, formes de croissance incurvées. Faible fluorescence blanche à jaune sous lumière ultraviolette à ondes courtes.
③ Méthode de fusion par zone : Bulles sphériques, couleurs irrégulières présentant une structure tourbillonnaire.
(6) Spectre d'absorption
Le processus de production des pierres précieuses synthétiques est une méthode de fusion à haute température, de sorte qu'il n'y a pas de pics d'absorption caractéristiques des molécules d'eau.
Section IX Chrysobéryl synthétique
Le chrysobéryl synthétique est principalement produit par la méthode du flux. Les caractéristiques distinctives du chrysobéryl naturel résident dans les inclusions ; le chrysobéryl naturel présente des inclusions fibreuses et en forme d'empreintes digitales à la loupe. Les pierres précieuses transparentes peuvent présenter des motifs de jumelage et des surfaces de croissance en escalier. Les inclusions courantes dans le chrysobéryl synthétique sont des résidus de flux et des paillettes de platine triangulaires ou hexagonales.
La méthode de synthèse du chrysobéryl par tirage présente des inclusions en forme d'aiguille et des lignes de croissance en forme d'arc ; le chrysobéryl synthétisé par fusion en zone présente de petites bulles sphériques et des structures en forme de vortex.
Section X Aigue-marine synthétique
Les caractéristiques de l'aigue-marine synthétisée par méthode hydrothermale diffèrent de celles de l'aigue-marine naturelle :
(1) Composants
La teneur en fer divalent est relativement élevée (2,67%-2,99%), et les éléments nickel et chrome sont absents, tandis que le Mg2+ Na+ sont absents.
(2) Spectre infrarouge
Seul le pic d'absorption de l'eau de type I existe dans le spectre infrarouge. Le Ni et le Cr peuvent être mesurés dans les spectres ultraviolet et visible ;
(3) Inclusions
Les caractéristiques comprennent des inclusions fibreuses, en forme de clous, en forme d'aiguilles, des interfaces de cristaux de semences et de petits éclats opaques.
Section XI Opale synthétique
La première opale synthétique a été produite par la société française GILSON, qui a commencé à synthétiser de l'opale noire et de l'opale blanche pour le marché de la bijouterie dans les années 1970. Actuellement, il existe de plus en plus de types d'opales synthétiques sur le marché. L'apparence et les propriétés physiques de base de l'opale produite par les méthodes courantes de précipitation chimique sont similaires à celles de l'opale naturelle, dont la composition chimique est la suivante : SiO2 H2O , mais la teneur en eau est souvent inférieure à celle de l'opale naturelle, et certains produits synthétiques contiennent une petite quantité de ZrO4 .
(1) Caractéristiques structurelles
L'opale synthétique se distingue principalement par les caractéristiques de ses taches de couleur, les plus typiques étant les taches de couleur en forme de colonne, les taches de couleur en mosaïque, les limites nettes des taches de couleur et une structure en forme de peau de lézard à la surface de la tache de couleur. L'opale naturelle présente des taches de couleur soyeuses, tandis que l'opale synthétique présente souvent des taches de couleur uniques à motif floral. Ces taches présentent des structures caractéristiques en peau de lézard, en écailles, en nid d'abeille, en mosaïque ou en escalier, avec un effet tridimensionnel prononcé et des limites de couleur claires. La structure en peau de lézard peut présenter un motif ondulé lorsqu'elle est observée en lumière transmise ou réfléchie. Les taches de couleur en nid d'abeille, qui ressemblent à des grilles hexagonales, sont disposées régulièrement, les parois des nids d'abeille étant formées de lignes lumineuses, tandis que l'intérieur des nids d'abeille individuels est plus sombre. Les lignes lumineuses hexagonales sont composées de couleurs d'interférence émises à travers les espaces entre les particules sphériques, tandis que l'intérieur plus sombre des nids d'abeilles individuels est dû à la faible transmission de la lumière par les particules elles-mêmes.
La déformation de l'opale synthétique a une direction de croissance colonnaire, et dans une zone colonnaire spécifique, la couleur du jeu de couleurs est cohérente. Si elle est observée dans la direction verticale de la colonne, elle peut présenter un jeu de couleurs en colonne.
Les taches de couleur soyeuse de l'opale naturelle sont dues à l'interférence du flux de liquide et au changement de la pression et de la contrainte sous-jacentes dans le processus de formation du SiO2 qui produisent des fissures et des défauts dans la structure des bandes de fibres entre les sphères, ce qui entraîne une dispersion et une réflexion diffuse de la lumière d'interférence.
(2) Caractéristiques optiques
Un corps homogène peut présenter une biréfringence anormale significative.
(3) Caractéristiques physiques
Densité : 1,74-2,12 g/cm3généralement inférieur à 2,06 g/cm3 et varie légèrement d'un fabricant à l'autre. La dureté de Mohs 4,5-6 est inférieure à celle de l'opale naturelle.
(4) Caractéristiques de fluorescence
L'opale blanche présente une fluorescence bleue à jaune d'intensité moyenne sous lumière à ondes longues, sans phosphorescence ; sous lumière à ondes courtes, elle présente une fluorescence bleue à jaune moyenne à forte, avec une faible phosphorescence. L'opale noire présente une fluorescence jaune d'intensité faible à moyenne en lumière à ondes longues, sans phosphorescence ; en lumière à ondes courtes, elle présente une fluorescence jaune faible à nulle.
(5) Spectre infrarouge
La bande d'absorption la plus forte apparaît à 3686 cm-1Il existe deux bandes O-H à 2980 cm-1 et 2854 cm-1tous absorbés en dessous de 2000 cm3
La différence avec l'opale naturelle est illustrée dans la figure 2-13.
(6) Comparaison des caractéristiques
Pour identifier les caractéristiques de l'opale naturelle, synthétique et plastique, voir le tableau 2-12.
Tableau 2-12 Comparaison de l'identification de l'opale naturelle, de l'opale synthétique et de l'opale plastique
| Élément de nom | Opale naturelle | Opale synthétique | Plastique opale |
|---|---|---|---|
| Composition chimique | SiO2.nH2O | SiO2-nH2O (l'opale Gilson ne contient pratiquement pas d'eau) | Matière organique |
| Oligo-élément | Cl, Zr(partie) | ||
| Indice de réfraction | 1,42 ~ 1,47, l'opale de feu est 1,37 ~ 1,40 | 1. 45 ~ 1.46 | 1. 50 ~ 1.52 |
| Brillant | Éclat vitreux | Éclat vitreux | Eclat cireux |
| Densité (g/cm3) | 2.08 ~ 2.15, l'opale de feu est à 2.00 | 2,18 ~ 2,25 ou 1,88 ~1,98 | Flotteur |
| Dureté | 5 ~ 6.5 | 5.5 | Beaucoup moins de 5 |
| Fluorescence ultraviolette | Aucune à moyenne | Aucune ou forte | Faible ou fort |
| Inspection du grossissement | Les taches de couleur ont une distribution bidimensionnelle (floconneuse), la limite est floue et les taches de couleur ont un éclat soyeux. | Les taches de couleur sont réparties en trois dimensions (en colonnes), avec une bordure en mosaïque et une structure en peau de lézard. | Quasi-naturel |
| Spectre infrarouge | 5265 cm-1 | 5815cm-1 5730cm-11730cm-1 | Différent de l'opale naturelle |
| Autres | Peut contenir des inclusions minérales naturelles | Certains produits finis présentent des couleurs vives | Il est souvent combiné |
Section XII Turquoise synthétique
Il existe actuellement quatre types différents de produits à base de turquoise. L'un est fabriqué à partir d'un mélange de types d'anhydrides hydratés et d'ajouts d'anhydride sulfurique.
adhésif, ce qui donne une structure granuleuse avec des taches blanches visibles ; l'autre est synthétisé à partir de matières premières AI2O3 et Cu3（PO）4 par la méthode P-Gilson ; une autre est fabriquée par frittage d'une poudre synthétique utilisant la technologie céramique, ayant une composition et une structure similaires à la turquoise naturelle ; la dernière est ce que l'on appelle la turquoise reconstituée, qui est un modèle d'utilité concernant un produit fabriqué à partir de granules et de poudre de turquoise naturelle de qualité inférieure, teintée avec du CuSO4 puis le gommage et la mise sous pression. Parmi ces produits, seul le produit P-Gilson, bien qu'étiqueté comme synthétique, est considéré comme un produit régénéré à partir de matières premières plutôt que comme une véritable turquoise synthétique. La turquoise "Gilson" que l'on trouve couramment sur le marché présente deux variétés, l'une composée de matières premières pures et uniformes et l'autre à laquelle ont été ajoutés des composants ressemblant à la matrice de la turquoise. La différence avec la turquoise naturelle est la suivante :
(1) Couleurs courantes
Bleu, bleu clair, couleurs similaires à la turquoise persane de haute qualité. La couleur est uniforme et régulière.
(2) Composition
La composition est relativement uniforme.
(3) Propriétés physiques
L'indice de réfraction est relativement faible, entre 1,610 et 1,650. Dureté 5-6.
(4) Spectre d'absorption
Le matériau synthétique n'a pas le spectre d'absorption de la turquoise naturelle.
(5) Inspection agrandie
Composée d'innombrables petites sphères bleues (effet "porridge"), elle peut présenter des "veines" noires ou brun foncé en forme de toile ou de petites particules de pyrite incrustées, formant ainsi une "turquoise incrustée d'or". Les textures des fils de fer artificiels sont réparties sur la surface et ne présentent généralement pas d'indentations.
(6) Spectre infrarouge
En raison de la distribution irrégulière des particules fines, un modèle de spectre d'absorption large et lisse est produit, alors que le spectre d'absorption de la turquoise naturelle est absent (voir figure 2-14).
Section XIII Malachite synthétique
La malachite synthétisée par la méthode de précipitation chimique est formée par le mélange du complexe cuivre-ammoniaque [Cu(NH3)4]2+solution. Et le carbonate de cuivre CuCO3 La solubilité des ions cuivre diminue à mesure que la température augmente pour atteindre la sursaturation et précipiter, formant la malachite 2Cu(OH)2CaCO3. Il peut être divisé en trois types en fonction de sa texture : en bandes, fibreux et cellulaire.
(1) Malachite synthétique en bandes
Elle est composée de cristaux de malachite en forme d'aiguilles ou de plaques et de malachite granuleuse, avec une largeur de bande de 0,03 à 4 mm, en ligne droite, légèrement incurvée ou en forme de courbe complexe, et la couleur va du bleu clair au bleu foncé ou même au noir.
(2) Malachite synthétique fibreuse
Il s'agit d'un agrégat fibreux composé de cristaux uniques épais de 0,01-0,1 mm et longs de plusieurs millimètres. Les cristaux parallèles peuvent présenter un effet d'œil de chat lorsqu'ils sont polis en une surface incurvée, tandis que les cristaux verticaux, lorsqu'ils sont coupés, présentent une section transversale noire.
(3) Malachite synthétique cellulaire
Il en existe deux types : le type radial et le type à bandes centrales. Dans le type radial, les cellules sont disposées selon un modèle de dispersion du centre vers l'extérieur, la couleur des cellules passant du noir au centre au vert clair à l'extérieur ; dans le type à bande centrale, chaque bande est composée de granules d'une taille d'environ 0,01 à 3 mm, dont la couleur varie du vert clair au vert foncé.
La malachite synthétique cellulaire est la plus haute qualité de ces trois variétés, comparable à la célèbre malachite russe de l'Oural.
La malachite synthétique a la même composition chimique et les mêmes propriétés physiques que la malachite naturelle, à la différence près que la malachite synthétique présente deux pics d'absorption dans sa courbe thermique différentielle, alors que la malachite naturelle n'en présente qu'un seul. Toutefois, l'analyse thermique différentielle est une méthode d'identification destructive.
Section XIV Lapis-lazuli synthétique
Le lapis-lazuli naturel se compose de lapis-lazuli, d'azurite, de natrolite et de petites quantités de calcite et de pyrite. Il peut également contenir du diopside, du mica et de la hornblende.
En 1954, l'Allemagne a utilisé la méthode de fusion à la flamme pour imiter le lapis-lazuli, ce qui a donné un matériau polycristallin contenant du spinelle de Co et de la pyrite. En 1974, quatre types d'imitations du lapis-lazuli étaient apparus : l'un est fabriqué à partir de types d'anhydride d'acide anhydre, avec ajout d'adhésif, et présente une structure granuleuse avec des taches blanches. Le deuxième type est un produit synthétique fabriqué par P. Gilson à l'aide d'une méthode de précipitation chimique ; le troisième type est fabriqué par frittage de poudre synthétique à l'aide de techniques céramiques, dont celles avec des taches blanches et du quartz, de la calcite, et les bleues sont de la calcite sodique et de la pierre bleue, qui ne sont pas du vrai lapis-lazuli ; le quatrième type est du lapis-lazuli reconstitué. Parmi eux, les produits fabriqués par la méthode de précipitation chimique de P. Gilson sont des répliques, qui ne sont pas de véritables matériaux synthétiques, mais qui contiennent une plus grande quantité de phosphate de zinc hydraté. Ses caractéristiques sont les suivantes
(1) Transparence
Complètement opaque.
(2) Couleur
Bleu, bleu-violet, avec une répartition uniforme des couleurs.
(3) Densité
Généralement inférieur à 2,45 g/cm3Le poids d'une pierre incrustée augmente lorsqu'elle est placée dans l'eau pendant un certain temps, ce qui est particulièrement efficace pour identifier les pierres précieuses incrustées.
(4) Inclusions
Traces de pyrite et de calcite très fines et régulièrement réparties. La pyrite a une forme angulaire simple avec des bords droits, présentant des taches violettes profondes caractéristiques sous la lumière réfléchie, réparties régulièrement, sans anneaux bleus profonds autour d'elle.
(5) Fluorescence :
Pas de fluorescence.
Section XV Jade synthétique
Depuis 1963, lorsque Bell et Roseboom ont découvert que le jade est un minéral à basse température et à haute pression, des tentatives de synthèse du jade ont vu le jour. Dans les années 1980, le GIA a signalé des produits de General Electric (GE) en 2002.
(1) Composition chimique
SiO2 est de 59,74%-61,72%, AI2O3 est de 23,90%-24,97%, Na2O est de 13,65%-14,85%, Cr2O3 est de 0,05%-0,07%, K2O est de 0,02%-0,04%, CaO est de 0,02% -0,04%. Comparé au jade naturel, il se caractérise par une faible teneur en Fe, et une teneur en Ca et Mg nettement inférieure.
(2) Couleur
Principalement vert et jaune-vert, principalement coloré par le Cr3+.
(3) Transparence et éclat
Translucide. Éclat vitreux.
(4) Structure
Structure microcristalline et grain fin, avec des microcristaux de jadéite partiellement disposés dans une structure directionnelle parallèle ou ondulée.
(5) Densité
3,31-3,37g/cm3
(6) Indice de réfraction
1,66 (mesure ponctuelle).
(7) Fluorescence
Le bleu-blanc LW présente une faible fluorescence et le gris-vert SW une forte fluorescence.
(8) Spectre d'absorption
Sous le spectromètre portatif, trois bandes d'absorption étroites avec des intensités d'absorption variables sont visibles dans la région rouge.
(9) Spectre infrarouge
La bande d'absorption infrarouge causée par les vibrations d'étirement de l'hydroxyle 3373 cm-1, 3470 cm-1, 3614 cm-1 indique que la jadéite synthétique cristallise à des températures moyennes à basses, sous haute pression et en présence d'eau (figure 2-15). Dans l'ensemble, les différences de bandes d'absorption infrarouge entre la jadéite synthétique GE et la jadéite naturelle sont insignifiantes dans la région de l'empreinte spectrale infrarouge.
Section XVI Synthèse de la zircone cubique
L'oxyde de cobalt cubique, également connu sous le nom de "diamant CZ", a été synthétisé pour la première fois par des scientifiques soviétiques et commercialisé avec succès en tant que substitut du diamant dans les années 1970 ; il est également appelé "diamant russe" (cette appellation a été abandonnée).
1. Caractéristiques d'identification de la zircone cubique synthétique
(1) Nom du matériau
Zircone cubique synthétique (Note : Il existe des rapports sur la présence naturelle d'oxyde de plomb cubique, qui est extrêmement instable et se transforme facilement en minerai de plomb orthorhombique).
(2) Composition chimique
ZrO2 souvent combiné à du CaO ou du Y2O3 comme stabilisants et divers éléments colorants.
(3) État cristallin
Plasma cristallin.
(4) Système cristallin et formes cristallines courantes.
Système de cristal isométrique, souvent en morceaux.
(5) Couleurs courantes
Il peut se présenter sous différentes couleurs, généralement incolore, rose, rouge, jaune, orange, bleu, noir, etc.
(6) Dureté : 8,5
(7) Densité : 5,6 - 6,0 g/cm3
(8) Fracture
Fracture en forme de coquille.
(9) Indice de réfraction
2,15- 2,18, légèrement inférieur au diamant (2,417).
(10) Éclat
De l'éclat du diamant à celui de l'adamantin.
(11) Spectre d'absorption
Les matériaux incolores et transparents présentent une bonne transmission dans le domaine de la lumière visible ; les matériaux colorés peuvent présenter des pics d'absorption et une forte absorption dans la lumière ultraviolette. Des spectres de terres rares peuvent être observés.
(12) Fluorescence ultraviolette
Varie selon la couleur. Incolore : faible à moyen dans les ondes courtes, jaune orangé : moyen à fort dans les ondes longues, jaune vert ou jaune orangé.
(13) Contrôle du grossissement
Généralement propre, il peut contenir des résidus de zircone non fondus, parfois sous forme de miettes avec des bulles.
(14) Propriétés chimiques
Très stable, résistant aux acides et aux bases, avec une bonne résistance à la corrosion chimique.
(15) Effets optiques spéciaux
La dispersion est très forte (0,060).
2. Identification de la zircone cubique synthétique et du diamant
Les propriétés de la zircone cubique synthétique sont très proches de celles des diamants. La dureté de Mohs de la zircone cubique synthétique est de 8,5, légèrement inférieure à celle des rubis et des saphirs, ce qui permet d'obtenir des facettes nettes et parfaites lors du polissage, et la surface lisse ne se raye pas facilement et ne s'use pas. En outre, la zircone cubique synthétique peut être produite avec une excellente transparence et dans des produits totalement incolores. Ainsi, lorsqu'elles sont polies en pierres rondes de taille brillante, elles ressemblent exactement à des diamants et sont presque impossibles à distinguer. Outre les produits incolores et transparents, l'ajout d'une petite quantité d'éléments colorants à la zircone cubique synthétique permet d'obtenir des produits rouge, jaune, vert, bleu, violet et magenta éclatants.
Bien que la zircone cubique synthétique ressemble à un diamant lorsqu'elle est taillée en pierre précieuse, il existe des méthodes simples pour les distinguer.
La densité de la zircone cubique synthétique est d'environ 6,0 g/cm.3soit 1,7 fois la densité du diamant à 3,5 g/cm3Vous pouvez également dessiner sur la surface de l'échantillon avec un stylo gras, laissant des lignes claires et continues sur la surface du diamant, tandis que de petites gouttelettes discontinues apparaissent sur la surface de la zircone cubique synthétique ; ou vous pouvez embuer l'échantillon avec votre souffle, l'échantillon qui s'embue rapidement étant un diamant, et celui qui s'embue lentement étant la zircone cubique synthétique. Bien entendu, pour les distinguer avec précision, il est préférable d'utiliser des instruments d'identification, tels que des réflectomètres, des conductivimètres thermiques, des microscopes, etc.
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