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グラマラスな有機宝石：真珠の応用歴史、文化、宝石学的特徴
有機宝石と真珠の基本的な紹介
はじめに
宝石は、貴石や半貴石とも呼ばれ、一般に、美しく、耐久性があり、希少で許容され、審美的価値があり、装飾品に加工できる天然に存在する物質と考えられている。宝石学では、宝石は単結晶、翡翠、有機物に分類される。
目次
第1節 有機宝石の特徴
その名が示すように、有機宝石とは有機的なプロセスから形成された宝石のことである。有機宝石と無機単結晶宝石や翡翠との主な違いは、有機宝石は動物や植物の活動に関連しており、生物学的およびバイオミネラリゼーションの法則に従っていることである。
有機宝石の主な種類には、真珠、珊瑚、象牙、その他の歯科材料、琥珀、貝殻、ジェット、べっ甲、角などがある。いくつかの有機宝石は、養殖真珠や貝殻のように、その形成過程に人為的に介入することで養殖することができるが、これらの有機宝石は実験室で合成することはできない。
有機宝石の最も重要な識別特徴は、一般に、真珠の同心円状の成長構造、サンゴの同心円状の放射状の成長構造、貝殻の層状の成長構造、象牙の同心円状の成長構造、琥珀のフローパターンなど、その起源に密接に関係している。
ほとんどの有機宝石のジュエリーは、慎重なメンテナンスが必要です。有機宝石は一般的に硬度が低く、靭性が高く、モース硬度は通常2.5-4程度です。金属との摩擦を避け、他の無機宝石や翡翠との摩擦を避けてください。ほとんどの有機宝石は、有機物と無機物の両方で構成されています。無機質の部分は主に炭酸塩とリン酸塩で構成されています。炭酸塩は酸に浸食されやすく、有機宝石にダメージを与えます。酸に触れた場合は、すぐにきれいな水で洗い流し、柔らかい布で水分を拭き取り、涼しい場所で自然乾燥させてください。有機材料は、エタノール、エーテル、アセトンなどの有機溶剤による浸食の影響を受けやすいので、マニキュア、洗剤、化粧品との接触や汗との接触を避ける必要があります。有機宝石の中には、微量の水分を含むため、脱水により変色し、光沢を失うものがあるので、長時間の日光や高温での連続焼成を避ける。
有機宝石には幅広い用途がある。宝飾品や装飾品として使われるだけでなく、真珠のように薬としての価値を持つ有機宝石もある。古代には、サイの角や琥珀が貴重な薬材として使われていた。
一部のオーガニック宝石の取引は、「絶滅のおそれのある野生動植物の種の国際取引に関する条約」（ワシントン条約）の下で厳しい制限を受けており、象牙、サンゴ、サイの角、べっ甲など、国際的に制限または禁止されていることに注意することが重要です。国や地域によっては、これらの種類のオーガニック宝石の携帯や取引が法的制裁を受ける可能性があります。
セクション II 有機宝石の分類
有機宝石は、その産地と組成によって分類することができる。
1.原産地による分類
有機宝石は、生物によって生成されるものと生物化石に分けられる（図0-2-1参照）。
有機宝石の中には、淡水や海水の二枚貝、腹足類、その他の軟体動物から産出される真珠や貝殻のように、生物に由来するものもあり、べっ甲はウミガメから、象牙、象の骨、鳥のくちばし」やサイの角は陸上動物から産出される。珊瑚の分類についてはやや議論がある。珊瑚は珊瑚のポリプの化石であるという説もあるが、生きている珊瑚の枝は海中で成長し続けることができ、珪化した珊瑚の化石と区別するために、本書では珊瑚を生きているセクションに分類している。図0-2-2に生物から産出される一般的な有機宝石を示す。
化石とは、古代の地層に保存されている古代生物の遺骸、遺物、痕跡を指す。化石化した有機宝石には、琥珀、ジェット、オパール、マンモスの象牙などの歯の化石、珪化木、サンゴの化石などがある。図 0-2-3 を参照。
2.コンポーネント分類
有機宝石の中には、無機物と有機物の両方で構成されているものがある。無機物質は主に炭酸塩、リン酸塩、シリカ、水からなり、有機物質は主にケラチンなどを含む。図0-2-4に示すように、真珠、石灰質サンゴ、歯、骨、珪化または石灰化した化石などが有機宝石の主なものである。
サンゴ化石のような珪化化石は、その形成過程でシリカを多く含む熱水によって浸食されたため、有機物がほとんど保存されておらず、有機物が破壊されていることさえある。
いくつかの有機宝石の組成は、図0-2-5に示すように、琥珀、ジェット、角サンゴ、べっ甲、サイの角など、主にケラチン、エステル酸、アルコールなどの有機物質である。
セクション III パールの紹介
真珠の英語はフランス語の "Perle "に由来し、もともとはラテン語の "Perna "に由来する。"Perna "は「真珠貝」を意味し、子羊の脚のような形をした二枚貝の一種である。ペルシャ語の原義は "海の誇り "である。
真珠は国際的な宝飾の世界では「宝石の女王」と呼ばれ、有機宝石の中で最も古く、最も重要な種類であり、切ったり、磨いたり、削ったりすることなく直接身に着けることができる唯一の宝石である。
この章では、真珠とは二枚貝に属する海水産のカキや淡水産のムール貝にできる光沢のある分泌物を指す。二枚貝の最も明白な特徴は、2つの殻が靭帯でつながっていることである。二枚貝のエラは通常葉のような形をしており、そのため "lamellibranchs "とも呼ばれる。二枚貝の貝殻と真珠の大部分は、軟体動物の外套膜から分泌される。
セクション IV パールの歴史と文化
19世紀以前の数千年にわたる天然真珠の採取と、御木本幸吉に始まる近代真珠養殖の歴史である。
1.南洋真珠
(1)海南島、広西チワン族自治区の合浦、北武湾海域で多く生産された。これらの海域は波が比較的小さく、海水と淡水が混ざり合うことで適度な塩分濃度が生まれ、水質と水温が高く、真珠貝の繁殖に特に適している。
(2) 真珠の収穫方法
真珠を獲る海女はカエルを獲ることが多かった。ダイバーの体にロープを巻き、海に潜ってカエルを捕まえるのだ。この真珠採りは非常に危険な行為で、しばしば "真珠と人が交換される "こともあった。
2.東洋の天然淡水真珠
東洋の天然淡水真珠は、主に中国東北部の吉林省と黒龍江省の淡水河川と湖で生産され、松花江、念河、元通河、景浦湖などの地域で最高の品質が得られます。さらに、牡丹江は真珠の豊富さと品質の高さで知られ、"真珠の川 "という美しい称号を得ている。
3.ウエストパール
西方真珠については、"ヨーロッパ・西方産のもの "を西方真珠とする説と、外国産の真珠をすべて "西方真珠 "とする説がある。また、"西方真珠 "の由来も様々で、天然の淡水真珠と海水真珠に分けられます。
ウエスト・パールの用途は多くの肖像画に反映されており、美術館のコレクションにもウエスト・パールをあしらった装飾品や、ウエスト・パールを含むアンティーク・ジュエリーが多く流通している。
図1-1-9 真珠のアクセサリーをつけた女性の油絵（1853年制作）
図1-1-12 館内の天然真珠ジュエリー
図1-1-16 宝石展のアンティーク・パール・ジュエリー
(1) マンナル湾
スリランカとインドの間に位置するマンナール湾は、真珠生産の長い歴史を持ち、古くは最高級の天然海水真珠の産地として知られていた。真珠の色は白または乳白色で、緑、青、紫の色調を持ち、強い光沢がある。□
(2) ペルシャ湾
ペルシャ湾での真珠漁の記録は紀元前200年に遡る。1628年にペルシャ湾で発見された「アジアの真珠」は、世界で発見された天然海水真珠の中で2番目に大きい。古代ローマ人は当初、ペルシャ湾から真珠を入手していた。ローマ皇帝ネロは真珠で飾られた王冠を持っていた。別のローマ皇帝カリグラは唇の近くに真珠を埋め込んでおり、馬に真珠のネックレスを贈ったこともある。
ペルシャ湾で採れる天然の海水パールはペルシャパールと呼ばれ、多くの場合、緑がかったクリーム色で、素晴らしい品質です。
古代ペルシャの真珠潜水法は、何世紀にもわたって受け継がれてきた。若い男性奴隷が船から海に飛び込み、数分間息を止めたり、ノーズクリップのような小さな器具を使って水深20～30mまで潜ってカキを獲り、また船に戻るという作業を延々と繰り返した。カキ漁のリスクは極めて高い。
(3) ヨーロッパ
ヨーロッパの河川で産出される真珠は、南米産のものと同様、ヨーロッパのさまざまな王室で愛用されている。
イギリスのエリザベス1世は特に真珠を好み、膝まで届くネックレスを身に着けていた。エリザベス女王は3,000着以上の衣装を真珠で飾っていたと言われているが、興味深いことに、これらの衣装の真珠のかなりの部分は模造真珠だった。
(4) 南太平洋
南太平洋の真珠層は大きく、高品質の真珠が採れる。南太平洋産の天然真珠は、1845年頃にヨーロッパに輸出された。1881年、オーストラリア北西部で大きな銀蝶貝が発見され、高品質で大粒の天然南洋真珠が採れるようになりました。
天然南洋真珠の母貝には、銀蝶貝、金蝶貝、黒蝶貝などがあり、白色、金色、黒色などの天然真珠ができます。天然真珠母貝と天然南洋真珠を図1-1-18～1-1-21に示す。
図1-1-18 天然金口貝の外側
図1-1-19 天然金口貝の内側
図1-1-20 黄金の天然南洋真珠
図1-1-21 銀白色の天然南洋真珠
(5) 南北アメリカ
1498年、コロンブスが3度目のアメリカ大陸到達を果たしたとき、彼は真珠の発見に成功した。真珠は、スペイン国王と王妃に贈られた贈り物のトップに挙げられていた。翌年、他のスペイン人征服者が西半球に到着すると、ベネズエラの北海岸付近で多くの真珠貝を発見し、後に "パール・コースト "として広く知られるようになった。その後150年間、ここで産出された天然真珠はほとんどすべてヨーロッパに運ばれた。
1900年頃、アメリカでもミシシッピ川を中心に、収穫した真珠母貝をボタンに使う天然淡水真珠産業が盛んになった。
4.真珠文化
真珠は常に希少な宝物とされ、人々に愛され、愛されてきた。真珠は純粋さ、完璧さ、気高さ、権威を表し、翡翠と並んで最も貴重な宝石に匹敵する。真珠は高貴な人格を象徴し、真珠のジュエリーを身につけることはその人の魅力を高める。真珠はまた、宝石として使用される最も古い天然素材であり、このように中国文化と切っても切れない絆を形成し、ユニークな真珠文化を創造しています。真珠文化の歴史は古く、真珠の記録は4000年以上も前に遡る。長い人類の歩みの中で、真珠は楽しむための物質的な富としてだけでなく、人類の歴史の文化的な川の中に溶け込み、色とりどりの文化遺産を残してきた。
5.薬としての機能
真珠は特別な光沢と色彩を持ち、常に高い人気を誇ってきた。また、真珠は古来より貴重な漢方薬でもあった。
現代の臨床では、真珠粉は発熱性の皮膚のかゆみや、慢性湿疹や慢性皮膚潰瘍性皮膚炎などの潰瘍性疾患の治療に内服される。手術後や粘膜に損傷のある患者が適量の真珠製剤を服用すると回復に役立つ。真珠水エキスは視覚疲労、慢性結膜炎、加齢性白内障の治療に臨床的に使用されている。真珠粉末の内服・外用は口腔潰瘍の治療にも効果がある。
さらに、真珠には美容効果もある。現在の研究では、水溶性真珠カルシウム（WCP）が加齢による組織の萎縮を効果的に抑制できることも示されている。現在の研究では、水溶性真珠カルシウム（WCP）が加齢による組織の萎縮を効果的に抑制できることも示されている。
第V節 真珠の宝石学的特性
1.基本的な宝石学的特徴
真珠は、カットや研磨をせずにそのまま使える唯一の宝石で、基本的な性質は表1-2-1のとおり。
表1-2-1 真珠の基本的性質
| 主な構成鉱物 | アラゴナイト、カルサイト、真珠層など。 | |
|---|---|---|
| 化学組成 | (1) 無機成分：主にCaCO3質量分率は91%以上であった； (2）有機成分：硬タンパク質（コンカオリン）、3.5%-7%の質量分率； (3) 微量元素：(3)微量元素：P、Na、K、Mg、Mn、Sr、Cu、Pb、Feなど10種類以上； (4）核：無核真珠は貝殻の外套膜を核とするが、有核真珠は貝殻を核とすることが多い。 | |
| 結晶状態 | 結晶性の異種凝集体 | |
| 構造 | 真珠層は同心円状または同心円状の放射状構造を示す。 | |
| 光学特性 | 光沢 | 真珠の光沢 |
| カラー（ボディカラー） | (1) 淡水パール：ホワイト、オレンジ、パープル、ピンク； (2) 海水パール：ホワイト、ゴールデンイエロー、グレー、ブラック | |
| 形状 | (1)淡水パール：ラウンド、ティアドロップ、オーバル、イレギュラー、連結イレギュラー、カボション、その他様々な形があります； (2) 海水パール：一般的にラウンド、ティアドロップ、オーバル、イレギュラー、および他の形状を持つことができます。 | |
| 特殊光学効果 | (1)伴色：赤、緑、紫、青など、白や黒の真珠が観察しやすい； (2)虹色：虹色の浮遊感、強い光沢を持つ真珠の表面が容易に観察される。 | |
| 屈折率 | 天然真珠の屈折率は一般的に[1.530-1.685]ですが、養殖真珠の屈折率は[1.53-1.56]です。 | |
| 機械的特性 | モース硬度 | 2.5-4.5 |
| タフネス | カルサイト（CaCO）の約3000倍と高い。3) | |
| 相対密度 | 2.60 | |
| 特殊特性 | 酸に触れると泡立ち、過熱すると褐色に変色し、表面をこすると砂のような感触がある。 | |
1.1 化学組成
真珠の化学組成には、無機成分、有機成分、水などが含まれる。無機成分の質量分率は91%以上を占め、主に炭酸カルシウムである。有機成分は炭化水素で、主にケラチン（α-ケラチンまたはスクレロプロテインとも呼ばれる）である。有機成分の質量分率は1.1%-7%である。
重クロム酸カリウム容量法-希釈加熱法を用いて、光沢、色調の異なる淡水養殖真珠の有機物含量を測定した結果、表1-2-2に示すように、淡水養殖真珠の有機物含量は1.191%-2.232%であった。具体的な方法は、1mol/Lの重クロム酸カリウム溶液に濃硫酸溶液を加えて真珠粉中の有機物を酸化し、残った重クロム酸カリウムを硫酸第一鉄で滴定します。有機炭素と補正有機物含量は、消費された重クロム酸カリウムの量に基づいて計算されます。
表1-2-2 希釈加熱法による淡水養殖真珠中の有機物含有量の測定 （単位：%）
| 淡水養殖真珠 | ホワイトマット | ホワイトブライト | ライトパープル | ピンク | オレンジ | パープル |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 有機物含有量 | 11.91 | 15.34 | 17.94 | 18.41 | 20.57 | 22.32 |
真珠に含まれる有機物は、現在、グリシン、プロリン、アラニン、バリン、セリン、アスパラギン酸、トリプトファンなどタンパク質の加水分解に由来するアミノ酸と、タウリン、オルニチンなど非タンパク質の加水分解に由来するアミノ酸を合わせた18種類のアミノ酸で構成されていると考えられています。淡水養殖真珠の種類、光沢、色によってアミノ酸の含有量は異なります。一般的に、色が濃く光沢の強い真珠は、光沢の弱い真珠よりも有機物含有量が高く、淡水養殖真珠は海水養殖真珠よりも一般的に低くなります。光沢と色の異なる淡水養殖真珠の有機物含量を酸加水分解タンパク法で試験し、結果を表1-2-3と表1-2-4に示した。具体的な方法は、粉砕した各種試料1mgを秤量し、十分に混合した後、6mol/L塩酸0.5mLを加え、嫌気条件下でチューブを密閉し、110℃±1で24時間加水分解する。酸加水分解の利点は加水分解物のラセミ化が起こりにくいことであるが、トリプトファンは沸騰酸で破壊される。アミノ酸実験には835型全自動アミノ酸分析装置を使用した。トリプトファンとシステインは加水分解中に破壊されるため、検出できない。
表1-2-3 養殖真珠のアミノ酸含有量の比較 （単位%）
| 真珠の養殖 | アミノ酸含有量 |
|---|---|
| 淡水養殖真珠 | 13.46 ~ 31.39 |
| 海水養殖真珠 | 21.83 ~ 31.70 |
表1-2-4 酸加水分解タンパク質法による淡水養殖真珠のアミノ酸含量（単位：%）
| 淡水養殖真珠 | ホワイトマット | ホワイトブライト | ライトパープル | ピンク | オレンジ | パープル |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 総アミノ酸 | 13.46 | 18.96 | 14.86 | 23.44 | 21.04 | 16.56 |
真珠にはP、Na、K、Mg、Mn、Sr、Cu、Pb、Fe、Sなど10種類以上の微量元素が含まれている。環境は真珠の成長に影響を与え、海水と淡水では含まれる微量元素が異なります。一般的に、海水養殖真珠ではSr、S、Na、Mg、Feなどの微量元素が相対的に濃縮され、Mnは相対的に枯渇します。対照的に、淡水真珠ではMnが相対的に濃縮され、Sr、S、Na、Mg、Feは相対的に枯渇します。
1.2 光沢
一般に真珠と呼ばれる二枚貝が作り出す真珠は、図1-2-1、1-2-2に見られるように、真珠のような光沢が特徴である。真珠の光沢は、真珠層中の炭酸カルシウムの結晶が高密度に配列することによる光の反射、干渉、回折から生じる真珠の特殊な有機-無機層構造に起因します。真珠の光沢の強さは、真珠表面の滑らかさ、内部のタングステンカルシウム結晶の配列、真珠層の厚さ、各薄層の厚さに関係しています。
図1-2-1 真珠の光沢
図1-2-2 パールの光沢
真珠の光沢は、光を当てたときに真珠層の表面で起こる反射、屈折、乱反射の現象によるものです。さらに、真珠の層間では通常干渉と回折の効果も起こります。これらの物理的な光学現象が真珠の表面で集合的に反射され、真珠独特の光沢を形成するのです。
真珠の光沢が発生する原理は、図1-2-3で説明できます。淡水養殖真珠の硬いタンパク質層は、鏡のように入射光を反射します。真珠のさまざまな微小層の反射と屈折、そしてアラゴナイトの微小層間の有機物が充填されていない隙間によって形成される回折スリットが一体となって、真珠の光沢を生み出しているのです。
1.3 カラー
真珠の色は、真珠のボディカラー、オーバートーン、配向の組み合わせで決まる。
ボディカラーとは、真珠そのものが白色光を選択的に吸収することによって生じる色で、真珠が持つ固定した色相とも言えます。真珠のオーバートーンやオリエントは、主に真珠の構造に起因するもので、表面からの反射光と内部からの反射光が干渉し合い、さらに真珠層の隙間による光の回折によって、虹のようなオリエントが形成されます。形成された方位が、養殖真珠のボディーカラーよりもはっきりと浮き出た色である場合、それは倍音と呼ばれます。
真珠の色は主に真珠母貝の遺伝に左右されます。真珠母貝の種類によって、品種や生育環境などが異なるため、養殖真珠のボディカラーも異なります。
海水真珠の体色は、図1-2-4〜1-2-6に見られるように、主に白、黒、グレー、黄色である。
図1-2-4 海水養殖真珠の主な色（1）
図1-2-5 海水養殖真珠の主な色（2）
図1-2-6 海水養殖真珠の主な色（3）
淡水養殖真珠のボディカラーは、主にホワイト、ピンク、オレンジ、パープルの4系統に大別されます。ピンクは消費者の大半が好まないため、一般的には白に漂白されます。現在市場では、図1-2-7～1-2-9に見られるように、白、オレンジ、紫が主流です。
図1-2-7 淡水養殖真珠の主な色（1）
図1-2-8 淡水養殖真珠の主な色（2）
図1-2-9 淡水養殖真珠の主な色（3）
淡水養殖真珠の中には、図1-2-10と1-2-11に見られるように、ビーングリーン、ブラウン、アースイエローなどの色を示すものがあり、真珠の表面を全体的または部分的に覆うことがあります。
図1-2-10 淡水養殖真珠の表皮色調（すべてカバー付き）
図1-2-11 表面に着色のある淡水養殖真珠（一部カバーなし）
淡水養殖真珠の場合、図1-2-12や図1-2-13に見られるように、ブロンズ、パープル、ブラウンなどの色で強いラスターを示すこともあります。
図1-2-12 ブロンズとパープルの淡水養殖真珠
図1-2-13 ブラウン淡水核入り養殖真珠
伴色は、養殖真珠の表面に浮いている1色または数色のことです。図1-2-14から図1-2-19を参照してください。
図1-2-14 白色淡水養殖真珠の付随色（1）
図1-2-15 白色淡水養殖真珠の付随色(2)
図1-2-16 白色海水真珠の付随色（1）
図1-2-17 白色海水真珠の付随色（2）
図1-2-18 黒海水真珠の付随色（1）
図1-2-19 黒海水真珠の付随色（2）
図1-2-20から図1-2-23参照。一般に、強い光沢を持つ真珠にのみ、オリエントやそれに付随する色が見られます。
図1-2-20 淡水無核真珠の光沢
図1-2-21 淡水養殖真珠の核の光沢(1)
図1-2-22 淡水有核真珠の光沢（2）
図1-2-23 淡水養殖真珠の核の光沢(3)
1.4 形状
真珠の形には一般的に、ラウンドタイプ（完全なラウンド、ラウンド、ラウンドに近い）、オーバル、ティアドロップ、フラットラウンド、不規則な形があります。
淡水養殖真珠は主に有核であるため、図1-2-24～1-2-31に見られるように、ラウンド、ティアドロップ、オーバル、カボション、ボタン型、細長い形、不規則な形、不規則な形をつないだものなど、形はさまざまです。
図1-2-24 ラウンド淡水無核養殖真珠
図1-2-25 ニアラウンドとオーバルの淡水無核養殖真珠
図1-2-26 楕円形の淡水無核養殖真珠（1）
図1-2-27 楕円形の淡水核入り真珠（2）
図1-2-28 饅頭型とそろばん型の淡水無核養殖真珠
図1-2-29 細長い淡水核入り真珠
図1-2-30 繋がった淡水核入り真珠(1)
図1-2-31 繋がった淡水真珠(2)
核のある淡水パールは、図1-2-32と1-2-33に見られるように、ラウンドかラウンドに近い形をしています；
図1-2-32 ラウンド淡水核入り真珠
図1-2-33 真円に近い淡水養殖真珠
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しかし、有核養殖真珠のかなりの部分は、丸い核を移植しても丸く見えず、図1-2-34に見られるように、「尾」に似た小さな尖った突起があり、コンマ記号のように見えることが多い。
海水養殖真珠は核を持ち、真珠層が丸い貝の周りに成長するため、一般的には真円かそれに近い形をしています（図1-2-35 一般的な真円とそれに近い形の海水養殖真珠）。しかし、真珠層がある程度の厚さになると、ティアドロップ、ファットラウンド、イレギュラーなどの形も現れます。
1.5 紫外蛍光特性
宝石用紫外線蛍光測定器を用いて観察すると、淡水養殖真珠は長波長紫外線の下では黄色や緑色の蛍光を発しないか中程度で、中には強い青色の蛍光を示すものもあります。カット面の蛍光は一般的に表面の蛍光よりも強く、真珠層の帯状の分布をはっきりと観察することができます。
海水養殖真珠は比較的Feが高く、Mnが低く、Feは紫外線蛍光の消光剤であり、Mnは活性化剤である。そのため、海水養殖真珠の紫外線蛍光は一般的に淡水養殖真珠よりも弱い。
養殖真珠に固形蛍光増白と同じようなコーティング処理を施したとする。その場合、一般に青白く強い蛍光を発し、図1-2-36、1-2-37のように元の蛍光色が分からなくなる。
図1-2-36 淡水養殖真珠の光による白化（紫外線長波照射下）
図1-2-37 淡水養殖真珠の光による白化（紫外線短波照射下）
1.6 密度
真珠の密度は様々な成分の含有量によって決まります。真珠の種類、産地、形成の違いによって密度に若干の違いがあり、品質の違いによっても密度が若干異なります。
一般的に、天然海水真珠の密度は2.61～2.85g/cmです。3天然淡水真珠の密度は2.66～2.78g/cmです。3まれに2.74g/cmを超える3海水で養殖された真珠は一般的に貝核の密度が高く、2.72～2.78g/cmである。3淡水養殖真珠の密度は、ほとんどの天然淡水真珠や海水養殖真珠よりも低い。
1.7 硬度と靭性
天然真珠のモース硬度は2.5～4.5、養殖真珠のモース硬度は2.5～4。
パール層は強靭で、破壊する前に大きな塑性変形に耐えることができる。その引張弾性率は64GPa、曲げ強さは130MPa、破壊仕事量は600～1240J/mで、曲げ強さはアルミナセラミックスに近く、破壊仕事量はアルミナセラミックスより2桁大きい（7J/m2).
パール層の高い靭性は、有機マトリックス中の軟質界面と硬質界面が交互に現れるアラゴナイトの層状結合と密接な関係がある。その強靭化メカニズムには、亀裂のたわみ、繊維の引き抜き、有機マトリックスのブリッジングなどがある。これらのうち、クラックの偏向はクラック伝播の最も一般的な現象であり、特にクラックがアラゴナイト層に対して垂直に伝播する場合に顕著である。クラックは、まずアラゴナイトシート間の有機層に沿って距離を延ばし、次に偏向してアラゴナイト層を通過し、それに平行な別の有機層に再び偏向することで、必要な破壊仕事と伝播抵抗が増大する。真珠層はアラゴナイトの集合体であるが、そのプレートレットの大きさは一般に数マイクロメートルである。それらは千鳥状に配置され、比較的柔らかい有機マトリックスによって結晶を結合している。真珠層が外圧を受けると、まず有機層でクラックが発生し、アラゴナイト結晶の多角形の境界に沿って伸びるか、アラゴナイトの有機層を通過して、それに平行な隣接する有機層に入る。クラックは、明確で規則的なパターンを持つステップ状の形状を示す傾向がある。有機物は、ある条件下では、層間の滑りを調整したり、引き伸ばしたり圧縮したりすることができる。それでもアラゴナイト層とのつながりは保たれるため、真珠層は層間摺動による変形を容易に調整することができ、外力の影響を軽減し、クラックが発生しにくくなる。
1.8 表面の特徴
真珠の表面には、ピット、くすんだ白い斑点、リング状のシミなど、キズ、斑点、平行リング状の成長テクスチャーなどの自然な成長痕が見られることがあります。有核真珠の表面には、シワや真珠層へのダメージが見られることもあります。
真珠の表面特性を図1-2-38から図1-2-51に示す。
図1-2-38 ピット
図1-2-39 光点がない
図1-2-40 光点と環状バンドがない
図1-2-41 ピットとリング（1）
図1-2-42 ピットとリング（II）
図1-2-43 ピットとリング（3つ）
図 1-2-44 リング・ベルト（I）
図1-2-45 リング・ベルト（II）
図1-2-46 突起、ピット、リング（I）
図1-2-47 突起、ピット、リング（II）
図1-2-48 真珠層のシワ（淡水養殖核入り真珠）
図1-2-49 真珠層のシワと損傷（淡水核養殖真珠）
図1-2-50 真珠層とリング・バンドの損傷
図1-2-51 パール層の損傷
ピットとは、真珠層の表面にある、他の部分よりも低い位置にある小さなくぼみや穴のことで、一般的に虹色の光沢を持つ。
白色無光沢点とは、真珠層上に現れる真珠光沢のない小さな斑点のことです。白色真珠であれ、着色真珠であれ、表面の非光沢斑は白色であり、これは真珠の色が天然であるかどうかを識別するための重要な特徴のひとつでもあります。また、淡水養殖真珠の中には、大きな非ラスタースポットが現れるものもあります。
一般に「スクリュー・パターン」として知られる渦巻き模様は、スクリューのネジ山に似た表面成長パターンで、成長テクスチャーは平行線、同心円状の層、フィッシュテール形状、渦巻き形状、不規則なストライプなど、さまざまな形態をとることができる。
1.9 顕微鏡観察
拡大すると、真珠層の表面は一般的に滑らかでデリケートであり、同心円状の放射状の層構造や様々な表面成長欠陥やテクスチャーを持つこともあり、層構造は地図上の等高線のようなテクスチャーを形成している。養殖真珠の穴から観察すると、真珠核と真珠層の層状成長構造を見ることができますが、無核真珠では観察することは容易ではありません（図1-2-52～1-2-55）。
図1-2-52 無核真珠の顕微鏡観察
図1-2-53 パール層の「輪郭線」テクスチャ
図1-2-54 真珠核と層構造を示す有核養殖真珠の穿孔部の顕微鏡観察
図1-2-55 真珠核層表面と真珠核に見られる層構造
2.フェーズ構成
真珠中の無機成分である炭酸カルシウムは、主に斜方晶系のアラゴナイトとして現れ、少量が三方晶系の方解石、六方晶系のベータライトとして現れる。真珠中の無機鉱物は、標準的なアラゴナイトの結晶パラメーターと完全に一致するわけではなく、不純物イオンがCa2+ 炭酸カルシウムで。
真珠に含まれる炭酸タングステンの相は、主にXRD、赤外分光法、ラマンなどの技術を用いた検査と分析によって決定されます。現在の研究では、淡水養殖真珠の相は主にアラゴナイトであり、一部の非ラスト淡水養殖真珠はバテライトを含むことを示しています。海水養殖真珠の主な鉱物相はアラゴナイトで、少量の方解石を含むことがある。方解石の含有量が増加するにつれて、表面の光沢は減少する。中国で生産される海水養殖真珠は、微量の炭酸化ハイドロキシアパタイトを含むこともある。
表1-2-5 培養真珠の相成分
| 項目 | 淡水養殖真珠 | 海水養殖真珠 |
|---|---|---|
| 主要フェーズ | (1)斜方晶アラゴナイト (2)六方晶ベテライト | (1) 斜方晶アラゴナイト (2) 三角方解石 |
3.構造
真珠は一般的に核と真珠層から構成されている。
養殖真珠の核は、核の部分に人工的に埋め込まれたもので、貝殻や貝の外套膜から採取された小さなビーズである。埋め込んだ外套膜を図1-2-64に、貝の核を図1-2-65に示す。
図1-2-64 核を挿入するための外膜
図1-2-65 有核養殖真珠の丸い貝核
真珠層は虹色の光沢を示す表面で、核のない真珠の内側から外側までと、核のある真珠の核の外側の部分を含む。炭酸カルシウム（主にアラゴナイト）、有機物（主に貝のタンパク質）、水で構成され、同心円状の層状または放射状の構造をしています。図1-2-66、図1-2-67のように、真珠を切ったり割ったりすると、はっきりとした層状構造が観察できます。
図1-2-66 真珠層の同心円状の層構造
図1-2-67 真珠層の同心円状の層構造（破断後）
無核養殖真珠の核となる部分は外套膜で、その上に白色または有色の層が真珠層として内側から外側に向かって順に並んでいます（図1-2-68～1-2-71参照）；
図1-2-68 無核養殖真珠の真珠層の同心円状の層構造(1)
図1-2-69 無核養殖真珠の同心円状の層構造(2)
図1-2-70 無核連結真珠の同心円状層構造(1)
図1-2-71 無核養殖真珠層の同心円状の層構造(2)
淡水核養殖真珠や海水養殖真珠の内部は一般に貝殻（白色）、外部は真珠層（黒色）で、真珠層の色は比較的均一である（図1-2-72、1-2-73参照）。
図1-2-72 有核養殖真珠の構造(1)
図1-2-73 有核養殖真珠の構造（2）
(1)微細構造
走査型電子顕微鏡（SEM）や透過型電子顕微鏡（TEM）などの装置を用いて真珠層を拡大して観察すると、真珠層の微細な同心円状の層構造を見ることができる。炭酸カルシウムの結晶がモザイクの大皿のように並んで1枚の真珠層を形成し、炭酸カルシウムの結晶の隙間や真珠層の単層の間に有機の硬タンパク質が存在している。この構造は、建築におけるレンガ積みに鮮やかに例えることができる。硬いタンパク質はセメントのような働きをし、炭酸カルシウムの結晶はレンガに似ている。炭酸カルシウムの結晶の大きさ、形、配列は真珠の品質に直接影響する。真珠のSEM画像を図1-2-74と1-2-75に示す。
図1-2-74 真珠層の層状構造（SEM）
図1-2-75 高光沢真珠層の表面構造（SEM）
また、真珠層の構造と光沢の関係を表1-2-11に示す。このように真珠層は高度に秩序化された層状構造をしており、これが真珠の高い強度と靭性の理由です。
表1-2-11 真珠層の構造と光沢の関係
| 真珠の種類 | ハイラスター真珠 | 光沢のない真珠 |
|---|---|---|
| 海水養殖真珠 | ラメラアラゴナイトの中央は凸状で、縁は低い。真珠層が薄く堆積し、リズミカルなリング効果を示す。 六方晶系アラゴナイトの平均粒径は1～8μmで、厚さは約0.3～0.6μmである。 | 表面の平らなアラゴナイトの中央は凹んでいるが、縁は比較的高い。 |
| 淡水養殖真珠 | アラゴナイトの結晶は整然としており、大きさも均一である。 直径1-4umの六角形のアラゴナイトは、表面が平らで、中央に突起がある。アラゴナイト微小層の厚さは約0.2～0.4umである。 | アラゴナイトの結晶の形や大きさは様々で、1m以下から数ミクロンまである。表面のアラゴナイト薄片の中央部は凹んでいる。 |
(2) 真珠層の形成メカニズム。
真珠層の成長メカニズムに関する研究はまだ完全ではなく、論争が続いている。
現在のところ、真珠層の成長には、有機マトリックスの集合、鉱物相の初期形成、個々のアラゴナイト小板の核形成、アラゴナイト小板の成長という、いくつかの主要なプロセスが含まれると一般的に考えられている。絹のような繊維はゲル状態で存在し、無機化領域にあらかじめ充填されている。キチンは配向しており、炭酸カルシウム結晶の成長方向を制御している。無機化プロセスにおいて、最初に形成される鉱物相はコロイド状の非晶質炭酸カルシウム（ACC）であり、結晶は非晶質炭酸カルシウム上に成長する。酸性高分子は、結晶成長において調節の役割を果たす。
パール層における積層とエピタキシーという2つの成長モードについては、主にミネラルブリッジ理論とテンプレート理論が用いられている。
ミネラルブリッジ理論は、アラゴナイト結晶が異なる真珠層間の有機物プレートの孔を通して成長し続けることを示唆している。新しく核生成したアラゴナイト結晶は、別の層の層間マトリックスに出会うまで、外膜の方向に沿って垂直に成長し、その時点で垂直成長は止まる。その後、プレートは横方向に成長し、新しいプレートを形成する。成長したプレートは、隣接する上層プレートの層間マトリックスの孔に出会うと、鉱物の橋のように孔を通り抜け、新しい小プレートが結晶化し続ける。下部プレートに対して、この新しいプレートは横方向にオフセットしている。古いプレートが横方向に成長するにつれて、新しいプレート間にはより多くのミネラルブリッジが形成され、その結果、複数の場所でプレートが同時に成長する。
テンプレート理論は、可溶性有機物が鉱物相の結晶化にテンプレートを提供する可能性を仮定している。無機相のある結晶面の結晶化サイクルが、活性基を有する有機マトリックスの構造サイクルと一致する場合、結晶がこの結晶面方向に沿って成長するように誘導し、結晶の秩序ある方向性構造、すなわちアラゴナイト結晶が（001）結晶面方向に沿って核生成するように誘導し、最終的に真珠層中のすべてのアラゴナイト板がそのc軸を真珠層面に対して垂直にする。さらに、溶液中に可溶性有機物が単独で存在する場合、格子整合によりアラゴナイトの（001）結晶面に選択的に吸着するため、その面に垂直な方向へのアラゴナイト結晶の成長が抑制され、その結果、アラゴナイト結晶は板状の形態を形成する。
4.カソードルミネッセンス特性
陰極線励起による淡水養殖真珠の発光強度は、ある範囲内の電圧で増加する。しかし、高電圧を長時間かけると、真珠の表面が高温になり、ダメージを受けることがあります。
淡水養殖真珠と淡水真珠層は陰極線励起で黄緑色に発光するが、海水養殖真珠、処理海水養殖真珠、海水貝は表1-2-12、1-2-76～1-2-79に見られるように一般に発光しない。
図1-2-76 淡水養殖真珠の陰極発光特性
図1-2-77 淡水真珠層の陰極発光特性
図1-2-78 白色海水真珠は陰極線励起では発光しない。
図1-2-79 陰極線励起下の黒色海水養殖真珠
表1-2-12 養殖真珠と最適化処理真珠のカソードルミネッセンス特性
| 種類 | カラー | カソードルミネセントカラー | カソードルミネッセンス下での顕微鏡観察 |
|---|---|---|---|
| 淡水養殖真珠 | ホワイト、ピンク、オレンジ、パープル | 黄緑色 | 緻密な構造、光沢、輝き、均一性 |
| 淡水養殖真珠 | ホワイト、ブラウン | 黄緑色 | 構造は均一で緻密、光沢があり、目に見えるリングと層状の構造を持ち、明るく輝いている。 |
| 海水養殖真珠 | ブラック、グレー、イエロー、ホワイト | 非発光 | 構造は均一で緻密、明るく光沢があり、青紫色の反射光が目に見える。 |
| 海水真珠層 | ホワイト | 非発光性 | 構造は均一で緻密、青と紫の光を反射する可視光線の束がある。 |
5.体色のメカニズム
真珠の体色発色のメカニズムは比較的複雑で、統一的な理解を欠いている。真珠では、無機炭酸カルシウムの中に有機マトリックスや構造的に多様な色素が分布しており、これらの多様で複雑な色素は、単独で、あるいは金属イオンと結合して発色することがある。さまざまな真珠について、体色のメカニズムには主にポルフィリン発色とカロテノイド発色の2つの理解がある。
5.1 ポルフィリンの発色
この理解を裏付ける実験的研究は、真珠のボディカラーの色相と光沢が蛍光性であることを示している。真珠のボディカラーは、タンパク質色素のポルフィリンと、蛍光色を誘発する金属元素によって引き起こされる。ポルフィリンと金属の組み合わせをポルフィリン体と呼びます。ポルフィリンと組み合わされる金属の種類が異なると色も異なり、ポルフィリンの含有量が異なると色合いも異なります。さまざまな色の真珠に含まれるポルフィリンを蛍光分析、比色分析、定量処理した結果、色のついた真珠は含有量が多いことがわかりました。対照的に、白色真珠は含有量が少なく、光沢の乏しい低品質真珠はさらに含有量が少ない。
有色真珠の微量元素イオン含量は一般に白色真珠のそれよりも高く、無機金属イオンが真珠の色形成と対応関係にある可能性を示している。有色真珠の有機物含量も白色真珠のそれよりも高く、無機金属イオンが有機分子と何らかの配位関係を形成している可能性があると一般に考えられている。真珠に含まれる微量元素がポルフィリン核中心部に入り込み、安定した錯体を形成すると、異なる体色の真珠は異なるポルフィリン体に対応する。したがって、真珠のボディカラーは、これらのイオンと金属ポルフィリン体の複合効果によって決定される。
海水で養殖された黒真珠の有機色素はアコヤガイの表皮細胞に由来し、可溶性有機タンパク質に関連していることを示唆する研究もあり、この色素はポルフィリンである可能性がある。タキダイの黒真珠や中国の灰黒斑真珠は有機色素で着色されており、一般に617nmと676nmの発光スペクトルはポルフィリンの存在を示していると考えられている。
5.2 カロテノイド色素沈着
カロテノイドは植物や天然細菌が合成する最も一般的な有機化合物色素である。600種類以上のカロテノイドが発見されており、動物、植物、微生物に広く存在し、主要な天然着色料の一つでもある。カロテノイドの構造と機能は非常に複雑で、g-カロテンはその主要な色素成分である。
カロテノイドは中国の淡水養殖真珠と貝殻の真珠層から発見された。淡水真珠の異なる色の有機ラマンピークは、1120cm-11132cm-11526センチ-11132cm-1 と1527cm-1 は典型的な全トランス型共役二重結合カロテノイド色素によるものである。-1 はC=C単結合の伸縮振動に属する(V2)、1527cm-1 はC=Cに属し、二重結合の伸縮振動(V1) , 1020cmの弱いラマンピーク-1 (V3)は、顔料分子の横方向のメチル基の面内スイングによるものと思われ、1296cmのピークは-1 は、分子内の横方向のメチル基と関係している可能性がある。色の明暗に伴い、有機物のラマンピーク強度は図1-2-81のように弱から強へと規則的に変化する。淡水養殖真珠の色の変化は、真珠中のカロテノイドの量に依存する。淡色真珠のカロテノイド濃度は低く、暗色真珠のカロテノイド濃度は高い。
さらに、Mn、Mg、Zn、Ti、Vなどの金属元素の含有量は、着色真珠では比較的高く、着色において重要な役割を果たすと考えられる。Mnなどの微量元素の含有量が徐々に増加すると、真珠の色も濃くなる。
