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その他8種類の単結晶最適化原石を公開
イエロートパーズ、トルマリン、ジルコンなどの最適化と識別。
原子や分子が一定の規則に従って周期的に配列した宝石の結晶を単結晶宝石と呼ぶ。ルビー、サファイア、ダイヤモンド、エメラルド、トルマリン、水晶、ジルコンなど多くの単結晶宝石が存在する。単結晶宝石は一般に透明度が高く、強い光沢を持つ。単結晶宝石の最適化処理は、主に同系色の宝石の色と透明度を改善するために使用されます。微量元素によって着色された宝石のほとんどは、最適化処理によって色を改善し、透明度を高めることができます。最適化処理の方法は、単結晶宝石の化学組成、構造、色のメカニズムに基づいて選択されます。例えば、多くの亀裂を持つ天然のエメラルドやルビーは、充填のために無色または有色のオイル注入を使用することがよくあります。コランダム宝石の最適化処理方法は数多くあり、そのほとんどがコランダム宝石に適用できる。他の種類の単結晶宝石の最適化処理方法は、宝石の色の原理に従って選択する必要があります。
また、ガーネット、マラカイト、ペリドットなど、単結晶の宝石の中には、その成分によって色が変わるものがあり、宝石の色を変える最適化処理方法は使えない。
照射ブルートパーズ
目次
セクション I イエロートパーズ
1.イエロートパーズの宝石学的特徴
トパーズとしても知られるイエロートパーズの化学組成は、Al2SiO4(F,OH)2 のような微量元素を含むことがある。 一般的に無色、水色、青色、黄色、ピンク色、バラ色、赤褐色、緑色、その他の色で現れる。ピンクトパーズはクロムイオンを含むことがある。
成分の違いにより、トパーズはF型トパーズとOH型トパーズに分けられる。F型トパーズの色は主に無色、水色、茶色で、ペグマタイトで産出される。OH型トパーズの色は主に黄色、ゴールデンイエロー、ピンク、赤などである。 OH型トパーズの色は主に黄色、ゴールデンイエロー、ピンク、赤などである。これはグライゼン岩やダイク岩で発見され、クロムを含む赤色のOH型トパーズは非常に貴重な品種である。主に花崗岩のペグマタイト、グライゼンで産出される。産地はブラジル、ミャンマー、アメリカ、スリランカなど世界中に分布し、中国の雲南省、広東省、内モンゴル自治区でも産出がある。
2. 改良前後のトパーズの色の変化
異なる種類のトパーズは、最適化処理後に異なる変化を生じる。トパーズを最適化する主な目的は、その色を改善することである。種類によって、具体的な色の変化は以下の通りです：
(1) Fタイプトパーズ
無色や褐色のF型トパーズは、放射線を照射すると暗褐色や緑褐色に変化し、200℃前後で熱処理すると、さまざまな色調の美しいブルートパーズが得られる（図5-27）。
改良後、Fタイプのイエロートパーズはアクアマリンによく似ており、アクアマリンの代用品となっている。改良されたイエロートパーズの青色は安定しており、過度の加熱によって元の状態に戻すことができる。
(2) OH型イエロートパーズ
OHタイプのイエロートパーズには様々な色があり、最も高価なものは "インペリアルトパーズ "として知られるオレンジイエローのトパーズです。他の色のイエロートパーズも、"インペリアルトパーズ "の色を得るために最適化することができる。
ピンクや紫がかった黄色のトパーズを含むクロムは、照射後にオレンジ色や赤色に変色することがあり、加熱すると元の色に戻る。
ブラジル産のピンクトパーズとレッドトパーズは、この地域で産出するイエロートパーズとオレンジトパーズを加熱して作られる。ブラジル産ブルートパーズの一種は、放射線を照射すると黒く変色し、太陽光を当てると元の色に戻る。制御された熱処理を施せばピンク色に変化し、適切な放射線を照射すれば黄金色になるが、青色は現れない。OH型トパーズの放射線照射後の色の変化を図5-28に示す。
3.トパーズの一般的な最適化処理方法
トパーズには多くの最適化処理方法があるが、最も一般的で商業的に価値のある方法は照射である。ほとんどのブルートパーズは、最初に無色のトパーズから照射処理され、その後、黄色と茶色の色調を除去するために熱処理が行われます。この色調変化の方法によって、非常に安定した鮮やかな色が得られます。照射処理を施したFタイプのブルートパーズは市場で人気が高いが、残留放射能が国の基準値以下でないと販売できない。 熱処理、コーティング、拡散などの他の処理方法は、トパーズの一般的な最適化方法です。
カラー処理後のブルートパーズのブルーカラーの安定性は、宝飾業界と消費者にとって常に大きな関心事でした。色あせのシミュレーションと太陽光下での約5年間の暴露実験によると、照射されたブルートパーズは5年間で2%-3%しか色あせせず、5年以内に著しい色あせは観察されない。
(1) 照射技術と設備
市場で広く使用されているトパーズの処理方法は照射処理であり、照射処理されたトパーズは長年にわたり高い評価を得ている。照射および/または熱処理によって、トパーズのピンク、イエロー、ブラウン、ブルーの色調を強化または生成することができます。 放射線を発生させることができる装置であれば、トパーズを照射することができる。一般的に使用される装置には、コバルト線源照射装置、高速中性子炉、高・低エネルギー電子加速器などがある。現在、高速中性子炉がトパーズを改良するための主な装置である。
高速中性子炉による照射の特徴は、高い効率と強い透過力であり、深い青色に仕上がったトパーズを作ることができる。原子炉のチャンネル数が多く、容積が大きいため、一度に多くの試料を照射することができる。
高エネルギーおよび低エネルギーの電子加速器は、より深い色を得ることができるが、生成された黄色の色調を除去するために熱処理を受けなければならない。 この方法は残留放射能につながる可能性があるため、処理されたトパーズをすぐに市場に出すことはできない。トパーズに原子炉を照射すると、その後の加熱工程を必要とせずに青色にすることができる。最も典型的なリアクター照射による着色は、中程度から濃い灰青色で、しばしば「インク」のような外観を持つ。このインクのような外観を取り除くために熱処理を行うこともあり、その結果、より明るく彩度の高い色になります（図5-29）。しかし、原子炉で処理された宝石には放射能が残留している。そのため、照射されたトパーズは、放射能があるレベルまで減衰するまで一定期間保管しなければ、商業的に使用することができない。
トパーズのインクのような見た目のない、より深い色を作り出すために、いくつかの処理方法が組み合わされることもある。この複合処理では、原子炉照射、電子加速、熱処理が用いられ、鮮やかで彩度の高いトパーズが得られる。
照射処理後、ブルートパーズの色は安定し、宝石の分野で広く使用され、多くの人に愛されています。
(2) 熱処理
熱処理の目的は、発色の悪い不安定な色中心を取り除き、発色の良い安定した色中心を残すことである。Fタイプのトパーズでは、加熱によって褐色や褐色がかった色中心が取り除かれ、青色の色中心が現れます。
熱処理にはオーブンやマッフル炉が一般的に使われ、加熱温度は180～300℃で正確にコントロールする必要がある。トパーズの青色中心は特定の瞬間温度で現れ、この温度以下では色は変化せず、この温度以上では青色は退色して無色になる。
(3) 表面 撮影
表面皮膜処理はトパーズの一般的な処理方法で、無色または淡色のトパーズの上に着色皮膜の層を塗布し、異なる色の外観を作り出す。表面皮膜は一般的に着色され、非常に薄い皮膜で、最も一般的に使用されるのは金属酸化物皮膜である。
(4) 拡散処理
一般に、Coを用いた拡散処理は2+ はブルートパーズを生産できる。その拡散プロセスはサファイアの拡散に似ており、高温加熱を使用する。無色または淡色のトパーズは、拡散後にコバルトブルートパーズを生成することができる。
4.最適処理されたトパーズの識別特性
最適化処理後のトパーズは、その特性によって区別されるべきである。最適化処理とみなされる熱処理を除き、他はすべて処理に分類され、処理方法を名称に記すべきである。処理されたトパーズの識別特性を以下に要約する。
(1) 照射トパーズの識別方法
照射されたトパーズのほとんどは、さまざまな色合いの青色を示す。このブルーの色の強さと深さは自然界では見つかっていませんが、ブルートパーズの色が照射されているかどうかを正確に証明する非破壊方法は今のところありません。 ただし、照射されていることが確認された場合は、鑑別書にその旨を記載する必要があります。さらに、イエロー・トパーズやブラウン・トパーズの中には、天然、人工を問わず、光照射により退色するものがある。
Fタイプのブルートパーズの色形成は外部照射によるもので、ブルーの色中心が形成される。天然トパーズとの違いは、照射試料は人工的な高線量・短期間の照射と加熱によって形成されるのに対し、天然試料は低線量・長期の照射と自然界での光照射によって生じることである。照射されたブルートパーズの色は安定しているので、一般に天然かどうかを識別する必要はないが、照射されたトパーズについては残留放射能検査を行う必要がある。
中性子炉で照射された試料は、必然的に残留放射能を生じる。そのため、残留放射能を低減させるためには、冷却と配置の時間を長くする必要がある。照射されたトパーズの残留放射能は半減期が約100日であるため、少なくとも1年間は置かなければならず、人体に害がないことを確認するためには半減期が3回経過するのを待ってから市場に出さなければならない。
現在、照射されたトパーズの最大残留放射能の基準は国によって異なる。ほとんどの国や地域では70Bqを基準としており、宝石中の残留放射能が70Bq以下でなければ市場に出回らないことになるが、米国と香港の基準はさらに低い。
(2)識別の特徴 撮影
フィルミング処理を施したトパーズは、表面に非常に鮮やかな虹色を示す[図5-30(a)]。拡大すると表面に傷が見えるが、これは皮膜の硬度が低いためである。
(3) 拡散処理トパーズの識別特性
トパーズの拡散処理は、拡散処理されたブルーサファイアの拡散処理と類似しており、どちらも加熱条件下で宝石の格子または亀裂に着色イオンを導入する。拡散処理後のトパーズの主な識別特徴は以下の通りである：
トパーズの色は、Coの特徴的な青緑色を示す。2+青緑色は表面に限られ、一般的な厚さは5μm以下である。
拡大すると、トパーズの表面の色は不均一に見え、しばしば茶色がかった緑色の斑点が見える。
大量のCo2+ 拡散処理されたイエロー・サファイアでは、チェルシー・フィルターの下でオレンジ・レッドに見える。
吸収スペクトルはCo2+ 吸収スペクトル。
セクション II トルマリン
1.トルマリンの宝石学的特徴
宝石質のトルマリンはトルマリンと呼ばれ、その化学組成は複雑である。トルマリンは、化学式Na（Mg、Fe、Mn、Li、A1）で表される複雑なホウケイ酸塩鉱物に属します。3A16 (シ6O18)(BO3)3(OH、F）4.成分によって、主にドラバイト、ショルライト、エルバイト、ツライサイトの4種類に分けられる。鉄、マグネシウム、リチウム、マンガン、アルミニウムなどの微量元素は互いに置換することができ、イオンの含有量の変化はトルマリンの色や種類に影響を与える。
ドラバイトとショルライトの間、およびショルライトとエルバイトの間には、2つの完全固溶体系列がある。同時に、ドラバイトとエルバイトの間には不完全固溶体がある。色が鮮やかで透明度の高いものは宝石として利用できる。鉄分の多いトルマリンは黒や緑色を呈し、鉄分が多いほど色が濃くなります。マグネシウムの多いトルマリンは黄色や茶色を呈し、リチウム、マンガン、セシウムのトルマリンはローズレッド、ピンク、赤、青を呈し、クロムの多いトルマリンは緑から深い緑を呈します。その中でも、スカイブルーと鮮やかなローズレッドのトルマリンが最も良い色で、高品質で重厚なトルマリンは、同じグレードのルビーと同じような価格で取引されています。
また、同じトルマリン結晶でも、成分の分布の不均一さによって、色にばらつきが生じやすく、バイカラートルマリン、マルチカラートルマリン、あるいは内部に赤外グリーンを持つウォーターメロントルマリンなどがトルマリンに沿って現れる。トルマリンの品種は、色によって主にレッド系、ブルー系、グリーン系、バイカラー系に分類される。トルマリンの品種と色因を表5-8に示す。
表5-8 トルマリンの品種と色原因
| 宝石名 | 主な化学成分 | カラー | 色の原因 |
|---|---|---|---|
| レッド・トルマリン | Na(Li,Al)3アル6B3(シ6O27) | ピンクから赤へ | リチウムイオンとマンガンイオン |
| (OH、F）4NaMn3アル6B3(シ6O27)(OH, F)4 | |||
| グリーン トルマリン | Na(Mg, Fe)3アル6B3 (シ6O27)(OH, F)4 | 黄緑から深緑、そして青緑と茶緑 | 少量の鉄イオン、より多くの鉄イオンは黒色を引き起こす可能性がある。 |
| ブルートルマリン | Na(Fe, CU)3アル6B3 (シ6O27)(OH, F)4 | ライトブルーからダークブルー | 鉄イオンと少量の銅イオン |
| パライバ・トルマリン | Na(Cr, Mn)3アル6B3 (シ6O27)(OH, F)4 | 緑から青へ | 銅イオンとマンガンイオン |
トルマリンはインクルージョンが豊富で、亀裂が発達している。一般的に半貴石の加工では、原料の破損を避け、歩留まりを上げるために、工場ではカットの前に樹脂を注入する。 これは接着力を高め、透明度を高める役割もある。樹脂注入後でも、歩留まりは10%-20%しかなく、樹脂注入なしでは5%以下になることもあります。ほとんどのトルマリンは、コスト削減と歩留まり向上のため、切断前に樹脂注入を行います。
2.トルマリンの最適化処理と同定方法
トルマリンの一般的な最適化処理には、熱処理、充填処理、染色処理、フィルム処理、照射処理、拡散処理などがある。
(1) 熱処理
熱処理は、トルマリンの色を改善するために使用することができ、一般的にその色を明るくするために暗いトルマリンを加熱し、それによって透明度を高め、宝石の品質を向上させる。
天然トルマリンには多数の亀裂があるため、加熱する前に前処理が必要であり、細かく研削したり研磨したりせずに、トルマリンを希望の形に成形する。加熱温度は高すぎず、加熱速度は宝石が割れるのを防ぐために緩やかであるべきである。熱処理後、トルマリンは次のような特性を示す：
トルマリンの熱処理は、国家標準では最適化として分類されており、証明書に明記されていない場合があります。熱処理はトルマリンの色を変え、純度を向上させることができる。
色の変化は、加熱後に青緑色を明るくし、透明度を高め、緑色を強化し、青色を除去することができる。トルマリン色から赤色を除去し、一部の茶色はピンクまたは無色に変わり、紫がかった赤色は青色に変わり、オレンジ色の色調は黄色に変わるなど。 熱処理後の色は比較的安定している。
熱処理後、トルマリンの内部包有物は大きな変化を示すことが多く、拡大して観察すると、気液包有物が破裂して黒ずんでいるものもある。
(2) 充填処理
天然トルマリンには多くの亀裂があるため、それらを充填することでトルマリンの歩留まりを向上させ、宝石の安定性を高めることができる。そのため、充填処理はトルマリンの最適化方法として広く用いられています。
充填の目的は、加工中に原石が割れるのを防ぎ、より堅固な構造にすることである。 一般的には、トルマリンの豊富な亀裂に有機物やガラスを充填する。
一般的な充填材料は有機物質とガラスで、無色接着剤、無色オイル、着色接着剤、着色オイル、無色ガラス、着色ガラスなどに分けられる。
フィリング処理は中～低品位のトルマリンによく用いられ、ブレスレット、彫刻、装飾品によく見られる。市場では、90%を超える中低級トルマリンのジュエリーに、程度の差はあれフィリング処理が施されている（図5-31）。高品質のトルマリンにもフィリング処理が施されている場合がありますが、一般にその量は非常に少なく、識別が困難です。
フィリング処理識別の特徴フィリング後のトルマリンは、露出部分の表面光沢が原石と異なり、フィリング部位に閃光や気泡が見られる。
- 従来の宝石検査機器では、充填されたトルマリンの充填物は、白い繊維状物質、黄色の繊維状物質、青い閃光、トルマリン内の流動構造として観察される。
- 充填材は開いた亀裂に充填される。オイルフィルド、グルーフィルドのトルマリンを見分けるには、トルマリンの表面の光沢と充填材の光沢の違いを観察することが重要である。一般に、黄褐色の充填材を見ることができる。ガラス繊維入りトルマリンを見分ける場合、トルマリンを振るとフラッシュ効果が現れる（図5-32）。
従来の機器に加えて、赤外分光法のような大型機器は充填材料の特性の吸収スペクトルを明らかにすることができ、発光画像分析（紫外線蛍光観察機器のような）は充填材料の分布状態を観察することができる。
充填度レベルの分類：市場の充填量によって、極軽度、軽度、中度、重度に分けられ、各レベルの識別特性を表5-9に示す。
表5-9 市場における充填量の分類と識別特性
| 特徴 | 非常に軽い | ライト | 中程度 | 厳しい |
|---|---|---|---|---|
| 充填特性 | 非常に小さく、非常に浅いエリア | 比較的小さく浅いエリア | 小さくて浅いエリア | より広く、より深いエリア |
| 亀裂腺の充填特性 | 亀裂が非常に浅く、充填材を見分けるのが難しい。 | 亀裂は比較的浅く、充填部はサンプルの1/2より小さい。 | 明らかな亀裂があり、充填部分はサンプルの1/2まで閉じている。 | 明らかな亀裂、充填部分はサンプルの1/2を超える |
| 充填位置 | 制限なし | ほとんどがサンプルの端 | 明らかな亀裂なし | 中央に目立つひび割れあり |
| 宝石顕微鏡 | 発見が極めて困難 | 検出は容易ではない | 検出は比較的容易 | 容易に検出可能 |
| 赤外線スペクトル | 特定できない | 特定できない | 特定可能な部分的特徴 | すべての特徴を識別できる |
(3) 染色処理
染色処理は、多くの亀裂を持ち、赤、緑、青のビーズによく見られるトルマリンによく使われる。一般的に、薄い色は濃く染められ、無色のものはカラフルに染められる。染色工程では、トルマリンの亀裂に均等に色が浸透するように加熱するのが一般的です。
染色トルマリンの識別の特徴：肉眼または10倍の拡大鏡で観察すると、染色トルマリンの色分布は不均一で、しばしば亀裂や表面の窪みに集中し、明らかな多色性は見られない。この色ムラ現象は、宝石用顕微鏡の下ではさらに顕著である。
(4）照射処理
無色または淡色の多色トルマリンは、高エネルギー放射線で処理され、照射時間、放射線量などによって異なる色を呈する。また、電子線照射によって、無色やピンク色のトルマリンを鮮やかな赤色のトルマリンに変えることができ、多くの亀裂が生じます。
(5) コーティング処理
この処理は一般に無色または無色に近いトルマリンに適している。コーティング処理の後、様々な明るい色を形成することができ、時には着色膜の層も適用される（図5-33）。
識別の特徴拡大検査では、異常な光沢と局所的な皮膜剥離が見られる。ほとんどのコーティングされたトルマリンは、屈折率計で1つの読み取り値しか示さず、RIの変動幅が大きくなり、1.70を超えることさえあるが、明らかなプレクロイズムは見られない。赤外分光法またはラマン分光法テストでは、皮膜層の特徴的なピークを明らかにすることができます。コーティング後、表面に浮遊するハロー効果が観察できる。
(6) 拡散処理
拡散処理は、アフリカ産のトルマリンで初めて登場した最新の方法である。
一般にブルートルマリンに多く現れ、明るい色の表面を暗い色に拡散させる。トルマリンの加熱ムラによるクラックがある可能性があることに注意。
この処理方法は主に高級トルマリンに見られ、従来の装置では拡散処理されたトルマリンと天然トルマリンの区別が難しく、表面組成を調べるには大型の装置が必要であった。染料によって生成される発色団イオンの濃度が高いため、イオン質量分析法では天然トルマリンよりも高濃度の発色団イオンを検出することができます。
セクション III ジルコン
1.ジルコンの宝石学的特徴
ジルコンは、ケイ酸ジルコニウムを主成分とする中級から低級の宝石である。ジルコンを含むほか、希土類元素、ニオブ、タンタル、トリウムを含むことも多い。天然ジルコンの色は、無色、青色、黄色、赤色、橙黄色、緑色、明るい緑色、濃い緑色、褐黄色、褐色など様々です。宝石の中では無色、青色、橙黄色が最も多く、一般に色調は濃い（図5-34）。ZrOの含有量が2SiO2 が相対的に低くなると物性も変化し、硬度や相対密度が低下する。ジルコンは一般に弱い放射能を持つが、U、Thなどの存在により強い放射能と非晶質化を示すものもある。そのため、硬度は6、相対密度は3.8まで低下し、様々な品種が形成される。
ジルコンは中国に広く分布し、主に海南の文昌、福建の明渓、江蘇の柳河など、南東沿岸の各地で産出する。
天然ジルコンは鉱物学的にハイタイプとロータイプに分類され、その中間のものをインターミディエイトタイプと呼ぶ。このハイタイプ、ロータイプ、インターミディエイトタイプの3種類のジルコンの物性には違いがあります。
ハイタイプのジルコンは、他の2つのタイプのジルコンよりも屈折率、硬度、密度が高く、よく結晶しています。宝石質のジルコンは、ほとんどがハイタイプのジルコンです。
低タイプのジルコンは多くの場合、若干のUを含む。3O8HfO2 放射性不純物は、ZrOの相対的な含有量を減少させる。2 およびSiO2ジルコンは、結晶の内部格子に損傷を与え、結晶を非晶質化させ、屈折率、相対密度、硬度などを低下させる。 完全に低タイプのジルコンはアモルファス状態になる可能性があり、一般的に宝石の用途には適さない。
中型ジルコン中の放射性不純物元素の含有量はそれほど高くなく、結晶格子内部への損傷は軽微で、結晶は低型ジルコンのアモルファス状態には達していない。中型ジルコンは黄緑色または茶緑色であることが多い。
硬度、密度、屈折率など、3種類のジルコンの物理的性質には大きな違いがあり、具体的な物理的パラメータは表5-10を参照されたい。
表5-10 3種類のジルコンの物理的性質の比較
| カテゴリー | ハイタイプ | 中間タイプ | ロータイプ |
|---|---|---|---|
| クリスタルシステム | 正方晶系 | 正方晶系 | アモルファス固体 |
| 出力形式 | 四角い柱状、四角い二重円錐状の砂利など。 | 柱状または砂利状 | |
| 硬度 | 7 ~ 7.5 | 6.5 ~ 7 | 6.5 |
| 密度/ (g/cm3) | 4.60 ~ 4.80 | 4.10 ~ 4.60 | 3.90 ~ 4.10 |
| 骨折 | シェル型 | シェル型 | シェル型 |
| 屈折率 | 1.925 ~ 1.984 | 1.875 ~ 1.905 | 1.810 ~ 1.815 |
| 複屈折 | 0.054 | 0.008 ~ 0.043 | 0 ~ 0.008 |
| 分散値 | 0.039 | 0.039 | 0.039 |
| 多色性 | 青は明瞭な二色性を持ち、他は弱い二色性を持つ。 | 弱い二色性 | 弱い二色性、ポリクロマティズムのない完全なロータイプ |
天然ジルコンは中級宝石に属し、無色とブルーのジルコンが市場で最も一般的である。どちらの色のジルコンも自然界に存在するが、その量は限られており、ほとんどは人工的な熱処理によって得られる。ジルコンは天然宝石の中ではダイヤモンドに次ぐ屈折率を持ち、分散値が非常に高い。無色透明のジルコンはダイヤモンドに似ており、自然界で最もダイヤモンドに近い宝石種で、しばしばダイヤモンドの代用品として使用される。ジルコンは、その品質を高めたり、色を変えたり、ジルコンの種類を変えたりするために、頻繁に熱処理される。最適化の過程で他の物質が添加されないため、宝石の鑑定では天然宝石として認められます。
2.ジルコンとダイヤモンドの特徴
ジルコンは、外観や性質が似ている非常に優れたダイヤモンドの代用品です。両者の主な違いには以下のような特徴があります：
(1) 二重屈折を示す：
宝石質のジルコンはハイグレードのジルコンです。ジルコンは不均質な物質で、二重屈折率は0.054である。ジルコンのクラウンファセットを観察すると、隣接するファセットで二重像を見ることができる。ダイヤモンドは均質な物質であり、二重像現象を示さない。
(2) ジルコンの特徴的な吸収スペクトル：
多くの場合、653.5nmに強い赤色スペクトル線と、659nmによく見える付随スペクトル線を持つ、非常に明瞭な2つの赤色スペクトル線を示す（図5-35）。
(3) 相対密度：
無色のジルコンの相対密度は4.70で、ダイヤモンドの相対密度は約3.52である。
(4) ライン実験：
ダイヤモンドとジルコンは、直線上の見え方で見分けることができる。直線を引いた白い紙の上に、ジルコンとダイヤモンドを表裏を下にして置き、紙に対して垂直に上から観察する。左側のダイヤモンドは全反射を示すため線が見えず、右側のジルコンは曲線が見える（図5-36）。
3.ジルコンの最適化処理と同定法
(1) ジルコンの熱処理
熱処理はジルコンの色とタイプを変えることができる。ジルコンの色調変化の実験は1980年代に始まった。熱処理は低コストであり、処理後のジルコンの色が安定していることから、ジルコンの最適化方法として最も一般的な方法となっている。ほとんどの青色ジルコンは熱処理によって得られる。
色の変化
還元条件下での熱処理は、青色または無色のジルコンを生成することができる。異なる原産地のジルコンは、熱処理後に異なる色を示す。例えば、ベトナム産の褐赤色ジルコン原料は、熱処理後に無色、青色、金黄色のジルコンを生成することができ、中国海南省産の赤色と褐色のジルコンは無色になることができる。無色と青はジルコンの最も一般的な色の種類である。
熱処理の手順は以下の通り：まず、試料を密閉したルツボに入れ、炉に入れ、減圧・還元条件下で900～1000℃に加熱し、宝石質の色に仕上げます。熱処理により、ジルコンに含まれる褐色の色調が除去され、無色のジルコンが生成されるとともに、白い霧状の効果が生まれます。
酸化条件下で熱処理を行い、900℃に達するとゴールデンイエローや無色のジルコンが得られます。サンプルによっては赤く見えるものもあり、宝石質の色に達しないサンプルも酸化条件下で熱処理することで無色やゴールデンイエローのジルコンになります。
熱処理により、無色と青のジルコンが得られる。残った青色ジルコンは色調は劣るが透明度が高く、さらに加熱することで無色、黄色、橙赤色のジルコンを得ることができる。ジルコン熱処理の最適化プロセスでは、他の物質の添加を伴わないため、宝石の鑑別の際にも天然宝石として認識されます。
タイプ変更
ジルコン原料を1450℃で長時間加熱すると、ケイ素とジルコンが再結晶し、低品位ジルコンが高品位ジルコンに変化する。この処理により、低品位、中品位、高品位のジルコンはいずれも密度が高くなり（最大4.7g/cm3 )は、屈折率が高く、吸収線が明瞭で、透明性と輝度が向上する。また、熱処理による再結晶は繊維状の微結晶を生成し、キャッツアイを形成することもある。例えば、スリランカ産のジルコンのほとんどは緑色のロー・タイプのジルコンで、熱処理後に色が著しく薄くなり、ハイ・タイプのジルコン原石に変わる。
(2) ジルコン照射処理
天然のジルコンは色が濃いため、多くの場合、より輝度の高い無色や青色のジルコンを生成するために照射される。
ジルコンの照射処理は、熱処理とは逆の反応プロセスである。熱処理によって得られた高品位ジルコンの改良のほとんどは、照射（X線、γ線、高エネルギー電子線など）によって熱処理前の色に戻り、さらに色が濃くなることもある。例えば、無色のジルコンはX線照射により深紅色、茶褐色、紫色、橙黄色のジルコンに変化し、青色のジルコンはX線照射により褐色から赤褐色のジルコンに変化する。青色ジルコンはX線照射により褐色から赤褐色に変色するが、これらのジルコンの変色過程は可逆的であり、非常に高い温度と圧力下で元の状態に戻ることができる。
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セクション IV クリスタル
水晶は地殻に最も多く含まれる鉱物であり、最も種類が豊富な宝石の仲間でもある。水晶原石は、巨晶、微晶など様々な結晶形に分類されるが、その中でも単結晶のものを宝石学では水晶と呼ぶ。水晶の主な化学成分はSiO2純粋な結晶は無色透明である。鉄、マンガン、チタンなど、さまざまな微量元素を含んでいる。図5-37）。アルミニウムや鉄のような微量元素が存在すると、照射によってこれらの微量元素が異なるタイプの色中心を形成し、スモーキー、紫、黄色など様々な色が得られる。
1.結晶の主な種類と識別の特徴
水晶の色によって、無色水晶、アメジスト、シトリン、スモーキークォーツ、ローズクォーツなどに分けられる。 また、水晶内部の内包物（インクルージョン）の特徴によって、表5-11のようにルチルクォーツ、ウォーターインクォーツなどに分けられます。
表5-11 結晶の主な種類と特徴
| カラー | 特徴 | 発色イオン |
|---|---|---|
| 無色クリスタル | 化学組成はSiO2純粋な条件下で製造され、完全に無色透明である。 | なし |
| アメジスト | 色は薄い紫から濃い紫まであり、濃い紫が最も良く、強く鮮やかな色と高い透明度が特徴である。 | 微量の鉄を含み、[FeO]を生成する。4]5- 照射により発色するカラーセンター。 |
| シトリン | シトリンとも呼ばれ、淡黄色、黄色、オレンジイエローなどがあり、明るく深みのある色が最高です。天然のシトリンは非常に希少で高価です。 | 主な発色イオンはFe2+ |
| スモーキークリスタル | スモーキーな色から褐色がかった結晶で、色むらがあり、「ティー・カラー・シトリン」とも呼ばれる。 | アル3+ Siに代わる4+ AlO4]を生成する。5- 照射後の空孔カラーセンター |
| ローズクリスタル | 淡いピンクからモーブピンクのクォーツで、通常より明るい色調。 | 主な発色イオンはマンガンイオンとチタンイオンである。 |
| ブルークリスタル | 水色、紺色。天然の青色結晶は稀で、一般的には合成結晶である。 | 鉄イオンとチタンイオン |
| グリーン・クリスタル | 緑色から黄緑色。天然の緑色の結晶は稀で、一般的には合成結晶である。 | 色の原因となるイオンは主にFe2+ |
| ルチルクォーツ | 無色、淡褐色、淡黄色、異なる鉱物のインクルージョンにより異なる色を呈する。 | 色の原因となるインクルージョン |
(1) 無色の結晶
無色透明で純粋な二酸化珪素結晶は、豊富な介在物を含むことがあり、一般的に陰性介在物、流体介在物、固体介在物が含まれる。結晶中の固形介在物の種類は多様で、一般的な固形介在物はルチル、トルマリン、アクチノライトなどです。
(2) アメジスト
アメシストの色は薄紫から濃い紫まであり、褐色、赤、青の色調もさまざまです。ブラジル産の高品質のアメシストは紫色が濃く、アフリカ産のアメシストは青色が強い傾向があります。中国の河南省などで産出されるアメシストは色が薄く、ブラジルで産出される色の薄いアメシストと色の特徴を共有しています。
アメシストの色分布は不均一で、最も一般的な特徴は色帯である。紫色の色帯は互いに平行に配置され、時には2組の色帯がある角度で交差することもある。色斑も見られ、境界は直線で、不規則な幾何学的形状を形成している。
照射されると、微量の鉄を含む結晶は、電子がFe3+ 電子層が励起され、空孔カラーセンター[FeO4]が生成する。5-.空孔のカラーセンターは、主に可視スペクトルの550nmの光を吸収し、水晶を紫色に見せます。加熱や日光にさらされると、アメジストの色中心が損傷し、退色することがあります。
(3) シトリン
シトリンは、ライトイエロー、イエロー、ゴールデンイエロー、ブラウニッシュイエローなど、一般的に見られる黄色い結晶を指す。化学組成は微量の鉄と構造水を含む。この色は、鉄のペア占有率に関係していると思われる。2+ 結晶の中にある。シトリンは一般的に透明度が高く、内部の特徴はアメジストに似ています。シトリンは自然界では比較的珍しく、アメジストや水晶のクラスターと一緒に見つかることが多いです。市場に出回っているシトリンのほとんどは、アメシストや合成シトリンから熱処理されたものです。
(4) スモーキー クリスタル
スモーキーなものから茶色がかったものまで、色むらのある結晶の一種で、"ティーカラーシトリン "とも呼ばれる。化学組成は、微量のAl3+アル2+ Si4+照射すると[A10]を生成する。4]5- スモーキークォーツは熱を加えると無色透明になります。スモーキークォーツは加熱すると無色の水晶に変化します。
(5) ローズ クリスタル
淡いピンク色からローズレッドの水晶の一種で、「ロージー・クリスタル」とも呼ばれ、組成中に微量のMnとTiが含まれていることからその色が出ている。ローズクリスタルの透明度は比較的低く、塊状で産出されることが多く、色もあまり安定していない。
(6) ブルー・クリスタル
ブルークリスタルとは、主に水色から濃紺の結晶を指します。天然の青水晶は少なく、ほとんどが人工的に合成されたものです。
(7) グリーン・クリスタル
緑色の結晶の色は、緑から黄緑まである。この色の形成はFe2+通常、アメシストからシトリンに加熱される過程で生成される中間生成物である。
(8) ルチルクォーツ
ルチル化石英の一般的な色には、無色、淡黄色、淡褐色などがある。 ルチルの存在により金黄色や赤褐色に見えることもあり、トルマリンの存在により灰黒色に見えることもある。アクチノライトを含むと灰緑色に見えることが多い。
2.結晶の最適化処理と同定法
結晶の最適化処理には、主に熱処理、照射処理、染色処理、フィルム処理などがある。
(1) 熱処理
400～500℃に加熱すると、シトリンやグリーン・クォーツに変化する。熱処理後、シトリンは色帯を持つことができ（色帯は加熱過程で変化しないこともある）、多色性は示さない。
熱処理品のもう一つのタイプはアメトリンである。紫色と黄色がそれぞれの色斑やパッチを形成し、しばしば明確な境界がなく、時には菱面体の成長領域に関連する明確なカラーゾーンを形成する。天然のアメトリンはボリビアでしか採れませんが、この色の特徴はアメシスト（または合成アメシスト）の熱処理によって得ることができ、処理されたアメトリンを天然のアメトリンと区別する有効な方法は今のところありません。
この熱処理は広く受け入れられており、天然宝石に直接ちなんで名付けられた最適化と考えられている。
(2) 照射処理
照射処理は、無色の水晶をスモーキークォーツやアメジストに変えるために使われる。この場合、まず無色の水晶に放射線を照射し、深い茶色や黒色に変化させ、その後、熱処理で色を変化させ、希望の色合いに仕上げる。原理は、水晶は照射によって空孔の色中心を形成する。原理は、水晶は照射によって空孔色中心を形成して着色する。無色結晶では、不純物Al3+ が存在しなければならない。3+ Siに代わる4+アルカリ（Naなど+ またはH+)がAl3+ クリスタルの電気的中性を維持するためである。
結晶にX線やγ線などの線源を照射すると、隣接する酸素原子のエネルギーがAl3+ が増加し、ペアの電子の1つが正常な位置から放出される。照射強度が高く、十分なAl3+ を含むと、照射後に結晶が黒く変色することがある。スモーキークォーツの空孔色中心の模式図を第3章図3-18に示す。
アメジストの主な着色原理は、微量の鉄イオンとマンガンイオンの存在である。アメジストは照射や熱処理によっても形成されるが、その形成原理はスモーキークォーツとは若干異なる。アメジストは空孔の色中心は同じだが、不純物はアルミニウムではなく鉄である。不純物の鉄イオンを含む結晶に放射線を照射すると、Fe3+の電子が励起されて空孔の色中心が生じ、紫色に見える。照射されたアメジストを加熱すると、空孔色中心が消失し、紫色が薄くなる。熱処理後、紫色のアメシストは照射によって色中心を再生し、紫色を回復することができる。
アメシストを加熱すると、その色は黄色や緑色に変化する。この時、色はもはや色中心によるものではなく、遷移金属である鉄の位置と価数状態によるものである。照射された結晶は、国家標準によって最適化されたものとして分類され、鑑別書に記載する必要はありません。
(3) 染色処理
結晶の染色は、まず無色の結晶を加熱して急冷した後、調製した着色溶液に浸し、急冷時にできた亀裂に着色溶液を染み込ませることで、結晶を様々な色に染める。染色された結晶には明らかな割れ目があり、割れ目に色が集中しているため、拡大鏡や顕微鏡で容易に識別できる。また、加熱・急冷した無色結晶を無色溶液に浸すと、無色溶液が亀裂を埋め、亀裂内の液膜の干渉効果により、もともと無色であった結晶がカラフルな虹色に染まる。
(4) コーティング処理
一般に、無色の結晶に着色薄膜をコーティングして結晶表面の光沢を高める方法と、淡色の結晶のパビリオンに着色薄膜をコーティングして結晶の色を高める方法がある。コーティングされた結晶は一般的に識別が容易で、表面の虹のような薄膜が肉眼で見えることもある。パビリオンにコーティングが施された結晶の識別は容易ではなく、通常、パビリオンとクラウンの間の色と光沢の変化を観察するには拡大鏡が必要です（図5-38）。
セクションV スピネル
1.スピネルの宝石学的特徴
スピネルの化学組成はMgAl2O4.純粋なスピネルは無色だが、微量元素のCr、Fe、Zn、Mnを含むと、赤、橙赤、ピンク、紫赤、黄、橙黄、茶、青、緑、紫などの色を出すことができる（図5-39）。クロムイオンは鮮やかな赤色を発色させることができ、最高級の赤色スピネルは鳩の血のような赤いルビーに似ており、非常に高価である。スピネルの屈折率は一般に1.718前後で、鉄、亜鉛、クロム元素の増加とともに1.78以上に徐々に増加する。
2.スピネルの最適化処理と同定法
スピネルの一般的な最適化処理方法には、熱処理、充填、染色、拡散処理などがある。
(1) 熱処理
熱処理に使用できるスピネルは少なく、ピンクスピネルの改善に限られる。タンザニア産のピンクスピネルは、熱処理によって淡いピンクから濃いピンク、あるいはピンクから赤に変色するが、全体の色調調整は濃くなる傾向がある（図5-40）。1400℃の高温処理を行うと、スピネルの色は顕著に濃くなる。加熱温度が1400℃以下であれば、スピネルの透明度を変えるだけで、色は変わりません。
(2) 充填
スピネルの充填方法はルビーやエメラルドと同様で、無色のオイルや着色オイル、あるいはプラスチックやワックスなどの素材を用いて充填する。充填後、天然スピネルの亀裂は減少し、色と透明度が向上します。
スピネルの充填は真空条件下で行われ、必要に応じてスピネルを成形するための前処理と粗粉砕が行われ、その後、亀裂から不純物を除去するための酸洗浄が行われる。その後、乾燥したスピネルを充填材とともに加熱装置に入れて充填し、充填後に微粉砕と研磨を行います。
充填スピネルの鑑別上の特徴：拡大検査では、フィリングの露出部分とメインの宝石との表面光沢の違いが見られ、フィリング部位ではフラッシュ効果が見られ、時には気泡が見られることもある。赤外分光法による検査では、フィリング材に特徴的な赤外吸収ピークが見られる。
(3) 染色
スピネルの染色は、主に亀裂の多い淡色の天然スピネルに用いられ、その多くはルビーを模して赤く染められる。染色剤はクロム塩で、加熱条件下でスピネルの亀裂に十分に浸透します。
染色スピネルの識別特性：拡大鏡で見ると、染色スピネルの色分布は不均一で、多くの場合、亀裂や表面の窪みに集中している。紫外線蛍光灯の下では、蛍光は強く、赤外分光法検査で染色剤の存在が明らかになる。
(4) 拡散処理
スピネルの拡散処理は、一般的に着色用にコバルトイオンを使用し、加熱によってコバルトイオンがスピネルの表面格子に入り込み、特徴的なコバルトブルーを形成する。
拡散処理されたスピネルの識別の特徴：拡大検査では、熱によって生じた癒合亀裂と部分的に溶融した結晶インクルージョンが確認できる。拡大検査または油浸観察では、亀裂部分に色の濃縮が見られ、緻密な構造部分では宝石の色が薄く、亀裂部分では色が濃くなる；成分分析では、拡散層（表層）の発色団イオンの濃度が高く、内部の発色団イオンの濃度が低い。チェルシーフィルターの下では赤く見える。吸収スペクトルは特徴的なコバルトイオンの吸収線を示し、レーザーのフォトルミネッセンス（紫外可視スペクトルなど）でも拡散スピネルと天然スピネルを区別できる。
第VI節 ガーネット
ガーネットグループの宝石鉱物には多くの同型置換現象があり、化学組成の違いによっていくつかのガーネット品種に分けられ、その結果、ガーネットの種類ごとに色、化学組成、物理的性質が大きく異なる。
1.ガーネット・グループの宝石学的特徴
ガーネットの一般的な化学組成式はA3B2(SiO4)3ここで、Aは2価の陽イオン、主にMgを表す。2+フェ2+Mn2+カリフォルニア州2+など；Bは3価の陽イオンを表し、主にAl3+Cr3+フェ3+ティ3+, V3+およびZr3+.格子に入る陽イオンの半径が大きく異なるため、この同型置換は大きく2つの系列に分けられる。3+ のような半径の小さな二価陽イオンで構成されている。2+フェ2+Mn2+を形成し、パイロープ、アルマンディン、スペサルタイトなどの一般的な品種を含む赤色系列としても知られている（図5-41）。2+ のような3価の陽イオンで構成されている。3+Cr3+フェ3+カルシウム系列を形成し、エソナイト、アンドラダイト、ウバロバイトなどが一般的である（図 5-42）。さらに、ガーネットの中には、OH–ハイドログロスラーのような含水性の品種を形成する。
1.1 アルミニウム・シリーズ・ガーネット
(1) パイロープ
宝石質のパイロープは、一般的に紫赤色、ピンク色、茶赤色、オレンジ赤色などである。 主な化学成分はMg3アル2(SiO4)3.色の濃さの変化は、パイロープに含まれる鉄イオンの含有量に関連しており、鉄イオンの含有量が多いほど色は濃くなる。パイロープのオレンジ色の色調は、Cr2O3Crの場合2O3 の含有量が高いと赤味が濃くなり、Cr2O3 含有量が少ないとオレンジ色が濃くなる。パイロープの吸収スペクトル：564nmに広い吸収帯、505nmに吸収線、クロムを含むパイロープは赤色領域に特徴的なクロム吸収があり、685nm、687nmに吸収線、670nm、650nmに吸収帯がある（図5-43）。一般的な内部針状物質と鉱物包有物。
(2) アルマンディン
宝石質のアルマンディンの一般的な色は、茶色がかった赤、ピンク、オレンジ色で、主な化学組成はFe3アル2(SiO4)3で、Fe2+ に置き換えられることが多い。2+Mn2+固溶体系列を形成する。アルマンダインの発色団イオンは主に第一鉄であり、その吸収はFe2+ が、アルマンダインの特徴的な吸収スペクトルを引き起こしている。アルマンダインの吸収スペクトルは、573nmに強い吸収帯を示し、504nmと520nmの2つの狭い強い吸収帯は "アルマンダイン・ウィンドウ "と呼ばれる。赤と青紫の領域にも弱い吸収帯があるかもしれない。(図5-43）。アルマンダインの吸収線の強さは、固溶体置換したMg2+Mgが多いほど2+ Feに代わる2+吸収が弱くなる。内部には針状のインクルージョンが見えることがあり、規則正しく並ぶと星のような効果を生み、鉱物のインクルージョンが現れることもある。
(3) スペサルタイト
宝石質のスペサルタイトの一般的な色には、茶褐色、ローズレッド、黄色、黄褐色などがある。主な化学組成はMn3アル2(SiO4)3で、Mn2+ で部分的に置換される。2+そしてFe3+ しばしばアルに取って代わる3+.スペサルタイトの吸収スペクトルは、410nm、420nm、430nmの3つの強い吸収帯と、520nm、480nm、460nmの3つの弱い吸収帯を示す（図5-43）。内部には、波状、丸みを帯びた、あるいは不規則な形状の結晶や液体の内包物が見られることがある。
1.2 カルシウム・シリーズ・ガーネット
一般的なタイプには、エソナイト、アンドラダイト、ウバロバイトなどがある。さらに、一部のガーネットはさらにOH– のような含水結晶を形成する。
(1) エソナイト
エッソナイトの色は多様で、主に緑色、黄緑色、黄色、茶褐色などがある。 エッソナイトはカルシウム系列のガーネットの中で最も一般的なタイプで、主な化学組成はCa3アル2(SiO4)3.エソナイトとアンドラダイトは完全な固溶体系列を形成している。3+ およびFe3+ で完全に代用できる。アルミニウムの量が3+ Feを上回る3+これはエッソナイトと呼ばれる。
エッソナイトは通常、特徴的な吸収スペクトルを示さない。 それでも、アルマンディンの成分を含む場合は、弱い吸収スペクトルを示すこともある。407nmと430nmに2つの吸収帯がある。
(2) アンドラダイト
宝石質のガーネットの一般的な色には、黄色、緑色、茶色、黒色などがある。主な化学成分はCa3フェ2(SiO4)3で、Mg2+ およびMn2+ の代わりにCa2+そしてアル3+ の代わりにFe3+Crの場合3+ Feの一部を置き換える。3+デマントイドと呼ばれる。 デマントイドには非常に特徴的な尾のような内包物があり、これは繊維状のアスベストで構成されている。最も重要な産地はロシアのウラル山脈で、Tiを多く含む黒色ガーネットはブラックガーネットと呼ばれる。
(3) ウバロバイト
ウバロバイトはデマントイドに似ており、明るい緑色や青緑色のものが一般的で、しばしばエメラルドグリーンガーネットと呼ばれます。ウバロバイトの主な化学成分はCa3Cr2(SiO4)3で、少量のFe3+ 通常、Cr3+.純粋なウバロバイトは明るい色をしており、鉄イオンの増加とともに青色の色調が強くなる。
広範な同形置換のため、ガーネットの化学組成は通常非常に複雑で、主な宝石種の分類を表5-12に示す。天然ガーネットの組成は通常、同型置換の過渡的な状態であり、エンドメンバー成分を含むガーネットはほとんど存在しない。
表5-12 ガーネット・グループの宝石の分類
| 名称 | カラー | 屈折率 | 化学組成 | 発色イオン | |
|---|---|---|---|---|---|
| アルミニウム・シリーズ | パイロープ | パープルレッド、ブラウンレッド、ピンク、オレンジレッドなど。 | 1.740 ~ 1.760 | Mg3アル2(SiO4)3 | フェ2+Mn2+Cr3+ |
| アルマンディーヌ | ブラウンレッド、ピンク、オレンジレッドなど。 | 1.760 ~ 1.820 | フェ3アル2(SiO4)3 | フェ2+ Mn2+ | |
| スペサルティン | 茶褐色、ローズレッド、黄色、黄褐色など | 1.790 ~ 1.814 | ムン3アル2(SiO4)3 | ムン2+フェ2+フェ3+ | |
| カルシウムシリーズ | エソナイト | 緑、黄緑、黄色、茶褐色、乳白色など。 | 1.730 ~ 1.760 | Ca3アル2(SiO4)3 | 少量のFe3+ アルに代わる3+ |
| アンドラダイト | 黄色、緑、茶色、黒など。 | 1.855 ~ 1.895 | Ca3フェ2(SiO4)3 | フェ3+Cr3+ティ3+ | |
| ウバロバイト | 明るい緑、青緑 | 1.820 ~ 1.880 | Ca3Cr2(SiO4)3 | Cr3+フェ3+ | |
| ハイドログロシラー | 一般的に緑色で、少量の青緑色、白色、ピンク色を含む。 | 1.670 ~ 1.730 | Ca3アル2(SiO4)3-x(オハイオ州)4x | フェ2+Cr3+ | |
2.ガーネットの最適化処理と識別方法
ガーネットの発色メカニズムがそのミネラル成分に起因しているため、現在、主に熱処理、拡散、および組み合わせ最適化法を含む、ガーネットの最適化処理を増やす必要がある。
(1) 熱処理
ガーネットの熱処理の目的は、その色を改善することである。最適化後、ガーネットの色は淡黄色から橙黄色または緑色に変化する。パイロープ、アルマンディン、スペサルティンは熱処理後、表面が黄色から橙黄色に変化し、エソナイトとデマントイドは熱処理後、色と透明度が向上し、内部の尾状介在物のわずかな融解が起こります。熱処理によってガーネットの色が改善されるのは、ガーネットの亀裂の中に微量の不純物イオンが存在するためで、加熱によって不純物イオンの含有量と価数が変化し、それによってガーネットの色が改善される。
熱処理されたガーネットの特徴：熱処理後のガーネットは、内部の気泡が破裂したり、鉱物包有物が部分的に融解するなど、内部包有物が変化する。
(2) 拡散処理
ガーネットの拡散処理は、ライトエソナイトを対象とする。着色剤として鉄イオンとクロムイオンを使用し、加熱により拡散させることで、淡黄色のガーネットを橙黄色に、コバルトイオンを着色剤として使用することで、淡黄色のガーネットを緑色や黄緑色に改善することができる。
拡散処理ガーネットの識別特性：拡散処理後の色はガーネットの表面にのみ存在する。表面の色は濃く、内部の色は薄く、表面と亀裂に集中する。再カットや研磨を行うと、拡散された色は目立たなくなる。
(3) 複合処理
複合処理は、ガーネットの一般的な最適化方法である。典型的なコンポジット法では、2層の石を使用します。上層は通常ガーネット、下層はガラスで、ガーネット・トップ・コンポジット・ストーンと呼ばれます。一般的なコンポジット・ストーンは、上層が赤色のガーネット、下層が緑色のガラスで、天然のエメラルドを模倣するために使用されます。
ガーネットの複合石の主な識別の特徴は、「レッドリング」効果の有無を観察することである（図 5-44）。観察方法は、宝石の尖端を白地に当て、点光源で照らす。石の腰のあたりに赤いリングが見えたら、それがコンポジットであることが確認できる。さらに、コンポジット部分を注意深く観察すると、継ぎ目が見つかることがあり、継ぎ目の中に気泡が存在することもある。
セクションVII タンザナイト
タンザナイトの鉱物学上の名称はゾイサイトで、鉱物学的にはエピドートグループに属する。1962年、ジョージ・クルキウクが初めてタンザナイトを発見し、当初は主に装飾品として使用されていました。1967年にタンザニアで青紫色の透明な結晶を発見した後、徐々に宝石の分野で応用されるようになりました。 その後、この宝石はタンザニア産であることからタンザナイトと名付けられた。
1.タンザナイトの宝石学的特徴
タンザナイトは含水ケイ酸アルミニウムカルシウムで、Ca2アル3(SiO4)3(OH）化学組成で、V、Cr、Mnなどの微量元素を含む。V元素が格子の41に置き換わり、タンザナイトに青紫色を与える一方、Mnを含むピンク色の不透明なものはマンガンゾイサイトと呼ばれる。また、不透明なルビーや黒角閃石と共存するゾイサイトの粒状集合体は "ルビーゾイサイト"、斜長石と共存するものは "ドウシャン玉 "として販売されている。
バナジウムを含むゾイサイトは斜方晶系で、結晶はしばしばc軸に沿って細長くなり、柱状または板状に見え、平行な柱状の縞が特徴で、断面は六角形に近い。他の種類のゾイサイトは粒状の集合体として現れることが多く、褐色を帯びた緑青、灰色、褐色、黄色、緑色、薄ピンク色などが一般的な色合いである。熱処理を施すと、褐緑色から灰黄色が取り除かれ、青色や青紫色になります。ブルーゾイサイトは波長595nmに強い吸収帯、528nmに弱い吸収帯を持つ。黄色ゾイサイトは455nmに吸収スペクトル線を持つ（図5-45）。
2.タンザナイトの最適化処理と同定法
天然のタンザナイトは様々な色があり、魅惑的な鮮やかな青紫色を示すことは稀であるため、人工的な熱処理が施されることが多い。一般的な方法としては、低温または中温加熱の後、撮影する方法があり、拡散処理はあまり一般的ではありません。
(1) 熱処理
市場に出回っているバイオレットブルーのタンザナイトの約95%は、600～650℃の熱処理を受けています。この熱処理温度は、タンザナイトのブラウン、イエロー、グリーンの色をブルーに変えることができます。データ分析によると、タンザナイトは965℃から水分を失い変性し、内部構造が変化する。従って、タンザナイトの熱処理温度は965℃以下とし、タンザナイトの安定相範囲内で処理を行い、構造変化を防ぐ必要がある。
バナジウムは褐色や他の種類のゾイサイト結晶内では3価であるが、タンザナイトでは4価である。中低温で加熱することにより、バナジウムの価数が3価から4価に変化し、バイオレットブルーの色になり、安定する。しかし、緑色の宝石質のゾイサイトは、一般に加熱処理されずに直接市場で販売されている。
タンザナイトの熱処理温度は中低温域であるため、高温処理されたコランダムに見られる一般的な溶融結晶包有物や折れて曲がったルチル針とは異なり、タンザナイトの内部包有物の特性は一般的にあまり明らかな変化を示さない。さらに、熱処理前後のタンザナイトの赤外およびラマンスペクトルには大きな変化はなく、天然の未処理タンザナイトの特徴を示しています。
しかし、三色性が強く色差が大きいタンザナイトでは、加熱後の三色性の変化が最も顕著で、黄緑紫青色から紫青色へと変化する。
(2) 撮影処理
フィルミングとは、宝石の最適化処理における物理的改質法の一つで、真空中で熱蒸発法やカソードスパッタリング法を用いて薄膜材料を蒸発またはスパッタリングさせ、宝石表面に薄膜として蒸着させる処理です。タンザナイトに膜を張るのは、その青い色合いを強調するためである。
タンザナイトへのコーティングは、熱処理よりもはるかに一般的ではない。Shane F. McClureらは2008年にコバルト（Co）、亜鉛（Zn）、スズ（Sn）などの元素を含むコーティングタンザナイトの検出を報告し、Amy CooperとNathan Renfroは2014年にチタン（Ti）元素を含むフィルム化タンザナイトについて報告した。
撮影処理後のタンザナイトの識別特性：
ボディカラーは鮮やかだがダイナミックではなく、色の境界がはっきりしている；
治療前と治療後の違いは明らかで、被膜部分に強い光沢があり、虹色を伴っている；
エッジは、表面コーティングの剥離によって摩耗しやすい（図5-46）；
磨き直した部分の色が明らかに薄くなります；
顕微鏡で拡大すると、表面には小さな穴がたくさんあり、無数の傷が混沌としている；
蛍光X線分析検査で、TiやCoなどの金属元素の異常含有が確認された場合；
紫外可視分光分析：天然ブルータンザナイトの吸収ピークは528nmと595nmにあるが、Ti元素を添加したタンザナイトフィルムは、天然ブルータンザナイトの528nmの吸収バンドが消失し、595nmの吸収バンドが620nmにシフトしている。
チタンコーティングされたサンプルの赤外分光法は他の物質のピークを示さなかったので、赤外分光法でチタンコーティングされたタンザナイトを同定することは不可能である。ラマン分光器やダイヤモンドビューはチタンコーティングされたタンザナイトを検出するのに適していない。コーティングされたタンザナイトは、長時間の超音波洗浄により退色することがあります。
(3) 拡散処理
宝石の最適化において、拡散処理は色の原因となるイオンを宝石に浸透させ、タンザナイトの紫青色の発色を高めるという一般的な改善方法です。しかし、この最適化処理はタンザナイトでは珍しく、2003年にニューヨークで深い青紫色の拡散処理されたタンザナイトが発見されました。通常の拡散処理された宝石とは異なり、この拡散タンザナイトは浸漬観察下で「クモの巣」現象を示さない。しかし、電子プローブのような大きな装置を使って異常な元素含有量を検査することで、タンザナイトが拡散処理を受けたかどうかを判断することはできます。
セクションVIII 長石
長石鉱物は様々な起源の岩石に含まれ、地殻の質量の約50%を占め、最も重要な造岩鉱物の一つである。長石はケイ酸アルミニウム鉱物グループに属する。一般的な化学式はXAlSi3O8ここでXは、Na、Ca、k、Baに少量のLi、Rb、Cs、Srなどを加えたものである。イオン半径の大きい1価または2価のアルカリ金属イオンであるSiは、AIと少量のB、Ge、Pe、Tiなどで置き換えることができる。イオン半径の小さい4価または3価のイオンがほとんどである。
1.一般的な長石の品種とその宝石学的特徴
長石グループの鉱物は多種多様で、色鮮やかで透明度が高く、亀裂がなく、比較的大きなものであれば宝石として使用できる。ムーンストーン、サンストーン、ラブラドライトなどの重要な長石も、特殊な光学効果を示す。長石の宝石は自然界に広く存在する。拡大して観察すると、長石には小さな固形介在物、双晶、劈開介在物、双晶模様、気液介在物、針状介在物などが見られる。長石の主な種類には、ムーンストーン、アマゾナイト、ラブラドライト、サンストーンなどがある。
(1) ムーンストーン
ムーンストーンは、斜長石（KAISi）の2つの成分から成る宝石鉱物である。3O8)とアルバイト(NaAlSi3O8)が層状に入り組んでいる。通常、無色から白色に見えるが、赤褐色、緑色、暗褐色などの色もあり、透明または半透明で、一般に青色、無色、黄色などの虹色光を呈し、特徴的な月光効果がある（図5-47）。
ムーンストーンはよく発達した劈開を示し、2組の劈開がほぼ垂直に交差し、「ムカデ」状インクルージョン、指紋状インクルージョン、針状インクルージョンなどを形成する。 ある角度で白から青までの発光効果が見られ、霞んだ月光に似ている。これは、オルソクレースに溶解したアルバイトがオルソクレース結晶内で配向し、2つの長石の層状微結晶が平行に成長したためである。屈折率のわずかな差が可視光の散乱を引き起こし、物理的な光学効果を生み出す。劈開面が存在する場合、干渉現象や回折現象を伴うことがあり、長石の光に対する複合的な効果により、長石の表面に青い浮遊光が生じる。
(2) アマゾナイト
アマゾナイト（アマゾン・ストーン）は、ルビジウム（Rb）を含むマイクロクリンです。一般的な色は緑色から青緑色で、宝石の表面は劈開面を反射することがある。アマゾナイトは緑色から青緑色に見えるマイクロクラインの変種である（図5-48）。
アマゾナイトの化学組成はKAISiである。3O8RbとCsを含む。2Oは1.4%-3.3%、Csは2Oは0.4%-0.6%である。その着色の一説は、Rbによるものである。 これに対して、微量のPbが構造中のKに置換して構造欠陥を引き起こし、カラーセンターが生じるという説もある。アマゾナイトは比較的透明度が高く、一般に透明から半透明で、しばしば斜長石の凝集体や相互成長を含み、緑と白の市松模様、縞模様、斑点模様を呈し、劈開面からの閃光が見える。長波長紫外線下では黄緑色の蛍光を示し、短波長紫外線下では反応せず、X線を長時間照射すると弱い緑色になる。
(3) サンストーン
太陽石」とも呼ばれるサンストーンは、ナトリウム長石の最も重要な品種で、一般に黄金色から赤褐色までの色調で見られ、一般に半透明である。サンストーンの最も典型的な特徴は、アベンチュレッセンス（aventurescence）とも呼ばれるサンストーン効果であり、これは石の中にある粗く配向した金属鉱物片（ヘマタイトやゲータイトなど）によって引き起こされる（図5-49）。宝石が回転すると、赤色や金色の反射光を放つことがある。
(4) ラブラドライト
スペクトロライトとしても知られるラブラドライトは、アルバイト（NaAlSi3O7)とアノーサイト(CaAl2Si2O8)、バナルサイトグループに属する。ラブラドライトの最も典型的な識別の特徴は、その青色とスペクトルの色変化効果である（図5-50）。
宝石サンプルをある角度に回転させると、青、緑、オレンジ、黄色、黄金色、黄色、紫、赤の虹色光を示すことがある。虹色の原因は、斜長石双晶の薄い層、または細かい薄片状のヘマタイト内包物と斜長石内のいくつかの針状内包物との間で光が干渉し、斜長石内部で干渉が起こるためです。針状のインクルージョンにより、斜長石は暗く見え、青い虹彩を生じます。ある特定の方法でカットされ研磨されたものは、時にキャッツアイ効果を生み出すことがある。
2.長石宝石の最適化処理と鑑別法
最適化処理の主な目的は、これらの亀裂を隠し、宝石の構造をより強固にし、安定性を高めることです。一般的な最適化処理の方法には、充填やコーティング、ワックス浸漬、照射、拡散などがあります。
(1)充填 撮影
ムーンストーンは劈開性が発達しているため、特殊な層状の亀裂がしばしば形成され、外観に影響を与える。充填には無色のオイルや樹脂が使用され、表面に樹脂のような膜の層が塗布される。識別方法は、亀裂に形成された干渉色が特殊な反射を示すかどうかをチェックし、次に表面のコーティング現象であるかどうかを確認する。樹脂と長石の屈折率は非常に近いので、複屈折に特別な現象が起きているかどうかを見る必要がある。他の種類の長石原石の表面に青や黒の膜をコーティングして虹彩を出し、拡大して観察すると膜が剥がれているのが確認できる。これらの処理方法の特徴が明確であれば、赤外分光法を用いて識別することができる。
(2) ワックス脱毛
多くの亀裂を持つ長石の場合、無色または着色されたワックスは、表面の劈開ギャップを埋めることができます。充填された宝石の安定性は一般的に平均的であり、ワックス現象は熱い針で探ることによって検出することができます;ワックスの組成はまた、赤外線分光法を使用して測定することができます。
(3) 照射
ホワイト・マイクロクリンは、照射処理によってブルー・アマゾナイトに変化します。このような処理が施された宝石は稀であり、発見することは困難です。
(4) 拡散
宝石質の赤長石は斜長石グループに属し、近年新しいタイプの宝石である。その色はしばしば銅と鉄に関係している。現在、ほとんどの赤色長石は、銅と鉄元素の拡散を伴う高温酸化条件下で形成される。識別の特徴としては、銅と鉄元素の含有量が多く、宝石の表面に高温焼結の痕跡が見られます。
