Avduking av andre 8 typer optimaliserte edelstener med én krystall
Optimalisering og identifikasjon for gul topas, turmalin, zirkon osv.
Edelkrystaller som er ordnet i et periodisk mønster etter bestemte regler av atomer eller molekyler, kalles enkrystall-edelstener. Det finnes mange enkeltkrystall-edelstener, for eksempel rubiner, safirer, diamanter, smaragder, turmalin, krystaller og zirkon. Enkeltkrystallperler har generelt høy gjennomsiktighet og sterk glans. Optimaliseringsbehandlingen av enkeltkrystallperler brukes hovedsakelig for å forbedre fargen og gjennomsiktigheten til allokromatisk fargede perler. De fleste perler farget av sporstoffer kan forbedre fargen og øke gjennomsiktigheten gjennom optimaliseringsbehandling. Ulike optimaliseringsbehandlingsmetoder velges basert på enkeltkrystallperlers kjemiske sammensetning, struktur og fargemekanisme. For eksempel bruker naturlige smaragder og rubiner med mange sprekker ofte fargeløs eller farget oljeinjeksjon for fylling. Det er mange optimaliseringsbehandlingsmetoder for korundperler, og nesten alle kan brukes på korundperler. Optimaliseringsbehandlingsmetodene for andre typer enkeltkrystallperler bør velges i henhold til fargeprinsippet til perlene.
I tillegg kan enkelte enkeltkrystallperler som er farget av sine komponenter, for eksempel granat, malakitt og peridot, ikke bruke optimaliseringsbehandlingsmetoder for å endre fargen på edelstenene.
Bestrålt blå topas
Innholdsfortegnelse
Seksjon I Gul topas
1. Gemmologiske kjennetegn ved gul topas
Gul topas, også kjent som topas, har en kjemisk sammensetning av Al2SiO4(F,OH)2 og kan inneholde sporelementer som Li og Be, Ga. Den forekommer ofte i fargeløse, lyseblå, blå, gule, rosa, rosa, rødbrune, grønne og andre farger; rosa topas kan inneholde kromioner.
I henhold til forskjellige komponenter er topas delt inn i F-type topas og OH-type topas. Fargene på topas av F-type er hovedsakelig fargeløse, lyseblå eller brune, produsert i pegmatitt; fargene på OH-type topas er hovedsakelig gule, gylden gule, rosa, røde osv. Den finnes i greisen eller dike bergarter, og den kromholdige røde OH-typen topas er et veldig dyrebart utvalg. Den produseres hovedsakelig i granittpegmatitt og greisen. Produksjonsområdene er fordelt over hele verden, inkludert Brasil, Myanmar, USA og Sri Lanka, og det er også utganger i Yunnan, Guangdong og Indre Mongolia i Kina.
2. Endringer i fargen på topas før og etter forbedring
Ulike typer topas vil gi forskjellige endringer etter optimaliseringsbehandling. Hovedformålet med å optimalisere topas er å forbedre fargen. Avhengig av type er de spesifikke fargeforandringene som følger:
(1) F-type topas
Fargeløs eller brun topas av F-typen blir etter radioaktiv bestråling til mørkebrun eller grønnbrun, og etter varmebehandling ved rundt 200 °C kan man få vakker blå topas i ulike nyanser (figur 5-27).
Etter forbedring ligner gul topas av F-type akvamarin og har blitt en erstatning for den. Den blå fargen på den forbedrede gule topasen er stabil, og overdreven oppvarming kan gjenopprette den til sin opprinnelige tilstand.
(2) OH-type gul topas
Gul topas av OH-typen finnes i ulike farger, der den dyreste er oransjegul topas, kjent som "Imperial Topaz". Andre farger av gul topas kan også optimaliseres for å oppnå fargen "Imperial Topaz".
Rosa eller lilla-gult topasholdig krom kan bli oransjerødt og rødt etter bestråling og kan få tilbake sin opprinnelige farge etter oppvarming.
Brasiliansk rosa og rød topas lages ved å varme opp gul og oransje topas fra regionen. En type brasiliansk blå topas blir svart etter radioaktiv bestråling, og sollyseksponering kan gjenopprette den til sin opprinnelige farge. Ved kontrollert varmebehandling kan den omdannes til rosa, og med passende stråling kan man oppnå en gyllen farge, men blå vil ikke vises. Fargeendringen av OH-type topas etter bestråling er vist i figur 5-28.
3. Vanlige metoder for optimaliseringsbehandling av topas
Det finnes mange metoder for optimalisering av topas, men den vanligste og kommersielt mest verdifulle metoden er bestråling. De fleste blå topaser blir først behandlet med bestråling fra fargeløs topas, etterfulgt av varmebehandling for å fjerne gule og brune toner. Denne fargeforandringsmetoden resulterer i livlige farger som er svært stabile. Blå topas av F-typen som har gjennomgått bestrålingsbehandling, er svært populær på markedet, men restradioaktiviteten må være under nasjonale standarder før den kan selges. Andre behandlingsmetoder, som varmebehandling, belegg og diffusjon, er vanlige optimaliseringsmetoder for topas.
Stabiliteten til den blå fargen på blå topas etter fargebehandling har alltid vært en stor bekymring for smykkeindustrien og forbrukerne. Simulerte falming- og eksponeringseksperimenter under sollys i nesten 5 år viser at bestrålt blå topas bare falmer 2%-3% på 5 år, noe som betyr at ingen betydelig falming kan observeres i løpet av 5 år.
(1) Bestrålingsteknologi og -utstyr
Den mest brukte behandlingsmetoden for topas på markedet er bestrålingsbehandling, og bestrålt topas har fått stor anerkjennelse opp gjennom årene. Ved hjelp av bestråling og/eller varmebehandling kan topasens rosa, gule, brune og blå toner forsterkes eller produseres. Topas kan bestråles med alle apparater som kan generere radioaktive stråler. Vanlig brukt utstyr omfatter bestrålingsenheter med koboltkilder, hurtige nøytronreaktorer og høy- og lavenergi-elektronakseleratorer. Hurtignøytronreaktoren er for tiden det viktigste utstyret for å forbedre topas.
Bestråling med hurtige nøytronreaktorer kjennetegnes av høy effektivitet og sterk gjennomtrengningsevne, noe som kan gi dypblå topas. På grunn av reaktorens mange kanaler og store volum kan mange prøver bestråles samtidig.
Elektronakseleratorer med høy og lav energi kan gi dypere farger, men må også varmebehandles for å fjerne de gule tonene som oppstår. Denne metoden kan føre til gjenværende radioaktivitet, så behandlet topas kan ikke umiddelbart slippes ut på markedet. Bestråling av topas med en reaktor kan gjøre den blå uten at det er nødvendig med påfølgende oppvarmingstrinn. Den mest typiske fargen ved reaktorbestråling er middels til dyp gråblå, ofte med et "blekkaktig" utseende. Noen ganger brukes varmebehandling for å fjerne dette blekkutseendet, noe som resulterer i en lysere og mer mettet farge (figur 5-29). Alle edelstener som er behandlet med en reaktor, har imidlertid rester av radioaktivitet. Derfor må bestrålte topaser lagres i en viss periode til radioaktiviteten har sunket til et visst nivå før de kan brukes kommersielt.
Noen ganger kombineres flere behandlingsmetoder for å gi dypere farger uten det blekklignende utseendet til topas. Denne kombinerte behandlingen bruker reaktorbestråling, elektronakselerasjon og varmebehandling, noe som resulterer i lys, svært mettet topas.
Etter bestrålingsbehandling er fargen på blå topas stabil, mye brukt i edelstenfeltet og elsket av mange.
(2) Varmebehandling
Hensikten med varmebehandling er å fjerne dårlig fargede og ustabile fargesentre, slik at man får en god farge og stabile fargesentre. Oppvarming fjerner de brune og brunlige fargesentrene i topas av F-typen, slik at det blå fargesenteret kommer til syne.
Det ofte brukte utstyret for varmebehandling er en ovn eller muffelovn, med en oppvarmingstemperatur på 180-300 ℃, som må kontrolleres nøyaktig. Det blå fargesenteret i topas vises ved en bestemt øyeblikkstemperatur; under denne temperaturen forblir fargen uendret, og over denne temperaturen blekner det blå til fargeløst.
(3) Overflate filming
Overflatefilming er en vanlig behandlingsmetode for topas, der et lag med farget film påføres over fargeløs eller lys topas for å gi forskjellige fargeutseende. Overflatefilmingen er vanligvis farget, med en svært tynn film, og den mest brukte er metalloksidfilm.
(4) Diffusjonsbehandling
Generelt er diffusjonsbehandling med Co2+ kan produsere blå topas. Diffusjonsprosessen ligner safirdiffusjon, ved hjelp av høy temperaturoppvarming. Fargeløs eller lys topas kan produsere koboltblå topas etter diffusjon.
4. Identifikasjonsegenskaper for optimalt behandlet topas
Etter optimaliseringsbehandling bør topas skilles ut basert på dens egenskaper. Bortsett fra varmebehandling, som regnes som optimalisering, klassifiseres alle andre som behandlinger, og behandlingsmetoden bør noteres i navngivningen. Identifikasjonsegenskapene til behandlet topas er oppsummert som følger.
(1) Identifikasjonsmetoder for bestrålt topas
De fleste bestrålte topaser har varierende nyanser av blått. Selv om denne blå fargeintensiteten og -dybden ikke er funnet i naturen, finnes det for øyeblikket ingen ikke-destruktiv metode for å nøyaktig bevise om fargen på blå topas har blitt bestrålt. Men hvis det bekreftes at den er bestrålt, bør det noteres på identifikasjonssertifikatet. I tillegg kan noen gule og brune topaser, enten de er naturlig eller kunstig farget, falme under lyseksponering.
Fargedannelsen av blå topas av F-type skyldes ekstern bestråling, noe som skaper et blått fargesenter. Forskjellen fra naturlig topas er at bestrålte prøver dannes gjennom kunstig høydose, kortvarig bestråling og oppvarming; naturlige prøver er resultatet av lavdose, langvarig bestråling og lyseksponering i naturen. Fargen på bestrålt blå topas er stabil, så generelt er det ikke nødvendig å identifisere om den er naturlig, men testing av gjenværende radioaktivitet bør utføres på bestrålt topas.
Prøver som bestråles med en nøytronreaktor, produserer uunngåelig restradioaktivitet. Derfor er det nødvendig med en lengre nedkjølings- og plasseringstid for å redusere restradioaktiviteten. Bestrålt topas må plasseres i minst ett år før den slippes ut på markedet, ettersom restradioaktiviteten i topas har en halveringstid på rundt hundre dager, og man må vente til tre halveringstider har gått for å sikre at den ikke skader menneskekroppen før den kan markedsføres.
I dag varierer standardene for maksimal restradioaktivitet i bestrålte topaser fra land til land. De fleste land og regioner har 70 Bq som standard, noe som betyr at restradioaktiviteten i edelstenen må være under 70 Bq for å kunne markedsføres, og standardene i USA og Hong Kong er enda lavere.
(2) Identifikasjonsegenskaper for filmet
Topasen som er behandlet med en filming, viser svært lyse regnbuefarger på overflaten [figur 5-30(a)]. Ved forstørret inspeksjon kan man se riper på overflaten, noe som skyldes den lave hardheten til filmmaterialet.
(3) Identifikasjonsegenskaper for diffust behandlet topas
Diffusjonsbehandlingen av topas ligner den for diffusjonsbehandlet blå safir, begge involverer innføring av fargeioner i gitteret eller sprekkene i edelstenen under oppvarmingsforhold. Etter diffusjonsbehandling er de viktigste identifikasjonsfunksjonene til topas som følger:
① Topasens farge viser en karakteristisk blågrønn fargetone av Co2+og den blågrønne fargen er begrenset til overflaten, med en generell tykkelse på ikke mer enn 5 μm.
② Ved forstørret inspeksjon ser overflatefargen på topas ujevn ut og viser ofte klynger av brungrønne flekker, som er tydeligere når edelstenen observeres i nedsenket væske.
③ På grunn av en stor mengde Co2+ i diffusjonsbehandlet gul safir, ser den oransjerød ut under et Chelsea-filter.
④ Absorpsjonsspekteret kan vise Co2+ absorpsjonsspektrum.
Seksjon II Turmalin
1. Gemmologiske kjennetegn ved turmalin
Turmalin av edelstenekvalitet kalles turmalin, og den kjemiske sammensetningen er kompleks. Turmalin tilhører et komplekst borsilikatmineral med den kjemiske formelen Na(Mg, Fe, Mn, Li, A1)3A16 (Si6O18)(BO3)3(OH, F)4. Avhengig av komponentene er den hovedsakelig delt inn i fire varianter: dravitt, schorlit, elbaitt og tsilaisitt. Sporelementer som jern, magnesium, litium, mangan og aluminium kan erstatte hverandre, og det varierende ioninnholdet kan påvirke fargen og typen turmalin.
Det finnes to serier med fullstendig fast oppløsning mellom dravitt og schorlite og mellom schorlite og elbaite. Samtidig er det en ufullstendig fast løsning mellom dravitt og elbaitt. De med lyse farger og klar gjennomsiktighet kan brukes som edelstener. Jernrik turmalin vises svart og grønn; jo høyere jerninnhold, jo mørkere farge; magnesiumrik turmalin viser gul eller brun; litium-, mangan- og cesiumturmalin viser rosenrød, rosa, rød eller blå; kromrik turmalin viser grønn til dypgrønn. Blant dem er de beste fargene himmelblå og lys rosenrød turmalin, og tung turmalin av høy kvalitet er priset på samme måte som rubiner av samme klasse.
I den samme turmalinkrystallen har ujevnheten i fordelingen av komponentene også en tendens til å føre til variasjoner i farge, med tofarget turmalin, flerfarget turmalin eller vannmelonturmalin med indre infrarødt grønt som vises langs turmalinen. Turmalinvariantene er hovedsakelig klassifisert etter farge i rød serie, blå serie, grønn serie og tofarget serie. Varianter og fargeårsaker til turmalin er vist i tabell 5-8.
Tabell 5-8 Turmalinvarianter og deres fargeårsaker
| Navn på edelsten | Viktigste kjemiske sammensetning | Farge | Farge Årsak |
|---|---|---|---|
| Rød turmalin | Na(Li,Al)3Al6B3(Si6O27) | Rosa til rød | Litium-ion og mangan-ion |
| (OH, F)4NaMn3Al6B3(Si6O27)(OH, F)4 | |||
| Grønn Turmalin | Na(Mg, Fe)3Al6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | Gulgrønn til mørkegrønn samt blågrønn og brungrønn | Liten mengde jernioner, mer jernioner kan forårsake svart farge |
| Blå turmalin | Na(Fe, CU)3Al6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | Lyseblå til mørkeblå | Jernioner og en liten mengde kobberioner |
| Paraíba Turmalin | Na(Cr, Mn)3Al6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | Grønn til blå | Kobberioner og manganioner |
Turmalinen er rik på inneslutninger og har utviklet sprekker. Vanligvis injiserer fabrikkene harpiks i bearbeidingen av halvedelstener før kutting for å unngå brudd på råmaterialene og øke utbyttet. Dette bidrar til å forbedre vedheftingen og øker også gjennomsiktigheten. Selv etter harpiksinjeksjon er utbyttet bare 10%-20%; uten harpiksinjeksjon kan utbyttet være mindre enn 5%. Nesten all turmalin gjennomgår harpiksinjeksjon før kutting for å redusere kostnadene og forbedre utbyttet.
2. Metoder for optimalisering av behandling og identifisering av turmalin
Vanlige optimaliseringsbehandlinger for turmalin inkluderer varmebehandling, fyllingsbehandling, fargestoffbehandling, filmbehandling, bestrålingsbehandling og diffusjonsbehandling.
(1) Varmebehandling
Varmebehandling kan brukes til å forbedre fargen på turmalin, vanligvis ved å varme opp mørkere turmalin for å gjøre fargen lysere, og dermed øke gjennomsiktigheten og kvaliteten på edelstenen.
På grunn av de mange sprekkene i naturlig turmalin er det nødvendig med forbehandling før turmalinen varmes opp og formes til ønsket form uten finsliping og polering. Oppvarmingstemperaturen bør ikke være for høy, og oppvarmingshastigheten bør være gradvis for å forhindre at edelstenen sprekker. Etter termisk behandling vil turmalin ha følgende egenskaper:
Varmebehandlingen av turmalin er klassifisert som optimalisering i den nasjonale standarden og er kanskje ikke spesifisert i sertifikatet. Varmebehandling kan endre fargen på turmalin og forbedre dens renhet.
Fargeendringer kan lette den blågrønne fargen etter oppvarming, øke gjennomsiktigheten, forbedre grønt og eliminere blått; fjern de røde tonene fra turmalinfargen; noen brune blir rosa eller fargeløse; purpurrøde toner blir blå; oransje toner blir gule osv. Fargen er relativt stabil etter varmebehandling.
③ Etter varmebehandling viser de indre inneslutningene i turmalin ofte betydelige endringer, og forstørret inspeksjon avslører noen gass-væske-inneslutninger som har sprukket, noe som resulterer i mørkfarging.
(2) Behandling av fylling
På grunn av de mange sprekkene i naturlig turmalin kan fylling av dem øke utbyttet av turmalin og forbedre stabiliteten til edelstenene. Derfor er fyllingsbehandling en mye brukt optimaliseringsmetode for turmalin.
① Formålet med en fylling er å forhindre at råsteinen sprekker under bearbeiding, og gjøre strukturen mer solid. Vanligvis fylles organiske materialer eller glass inn i de rike sprekkene i turmalin.
② Vanlige fyllmaterialer inkluderer organiske stoffer og glass, inndelt i blant annet fargeløst lim, fargeløs olje, farget lim, farget olje, fargeløst glass og farget glass.
Fyllingsbehandling er vanlig for turmalin av middels til lav kvalitet, som ofte finnes i armbånd, utskjæringer og pyntegjenstander. På markedet har over 90% av turmalinsmykker av middels til lav kvalitet gjennomgått varierende grad av fylling (figur 5-31). Turmalin av høy kvalitet kan også ha gjennomgått fyllingsbehandling, men mengden er generelt svært liten og vanskelig å identifisere.
③ Kjennetegn ved identifikasjon av fyllingsbehandling: Etter fylling er overflateglansen på den eksponerte delen av den fylte turmalinen forskjellig fra den for den viktigste edelstenen, og blink og bobler kan sees på fyllingsstedet.
- Under konvensjonelle edelstenetestinstrumenter kan fyllmaterialet i fylt turmalin observeres som hvite fibrøse substanser, gule fibrøse substanser, blå glimt og flytende strukturer i turmalinen.
- Fyllmaterialet er fylt i åpne sprekker. Ved identifisering av olje- og limfylt turmalin er det viktig å observere forskjellen mellom turmalinens overflateglans og fyllmaterialets glans; vanligvis kan man se det gulbrune fyllmaterialet. Ved identifisering av glassfylt turmalin vil det oppstå en blinkende effekt under ristingen av turmalinen (figur 5-32).
I tillegg til konvensjonelle instrumenter kan store instrumenter som infrarød spektroskopi avsløre absorpsjonsspekteret til fyllmaterialets egenskaper, og luminescensbildeanalyse (for eksempel instrumenter for ultrafiolett fluorescensobservasjon) kan observere fordelingstilstanden til fyllmaterialet.
④ Klassifisering av fyllingsgradnivåer: Det er delt inn i ekstremt lett, lett, moderat og alvorlig basert på mengden fylling i markedet, med identifikasjonsegenskapene til hvert nivå vist i Tabell 5-9.
Tabell 5-9 Klassifisering og identifikasjon av fyllmengder i markedet
| Kjennetegn | Ekstremt lett | Lys | Moderat | Alvorlig |
|---|---|---|---|---|
| Fyllingsegenskaper | Svært lite og svært grunt område | Relativt lite og grunt område | Lite og grunt område | Større og dypere område |
| Egenskaper for fylling av sprekkekjertler | Fissuren er svært grunn, vanskelig å skille ut fyllmaterialet | Sprekken er relativt grunn, og fyllingsdelen er mindre enn prøvens 1/2 | Tydelige sprekker, den fylte delen lukket for prøve 1/2 | Tydelige sprekker, den fylte delen overstiger prøven 1/2 |
| Påfyllingsposisjon | Ingen begrensninger | For det meste i utkanten av prøven | Ingen åpenbare åpne sprekker | Det er en merkbar sprekk i midten |
| Edelstensmikroskop | Ekstremt vanskelig å oppdage | Ikke lett å oppdage | Relativt lett å oppdage | Lett å oppdage |
| Infrarødt spektrum | Kan ikke identifiseres | Kan ikke identifiseres | Identifiserbare delfunksjoner | Kan identifisere alle funksjoner |
(3) Farging behandling
Farging er vanlig for turmalin, som har mange sprekker og ofte ses i røde, grønne og blå perler. Vanligvis farges lysere farger mørkere, eller fargeløse farger farges fargerike. Under fargeprosessen brukes vanligvis oppvarming for å sikre at fargen trenger jevnt inn i sprekkene i turmalinen.
Identifikasjonstrekk ved farget turmalin: Observeres med det blotte øye eller et tifoldig forstørrelsesglass, er fargefordelingen på farget turmalin ujevn, ofte konsentrert i sprekker eller overflatefordypninger, uten noen åpenbar pleokroisme. Det ujevne fargefenomenet er enda mer uttalt under et perlemikroskop.
(4) Bestrålingsbehandling
Fargeløs eller lett farget, flerfarget turmalin behandles med høyenergistråling, som gir forskjellige farger avhengig av bestrålingstid, stråledose og andre faktorer. Elektronbombardement kan også gjøre fargeløs eller rosa turmalin til knallrød turmalin, noe som gir mange sprekker.
(5) Behandling av belegg
Denne behandlingen er generelt egnet for fargeløs eller nesten fargeløs turmalin. Etter beleggbehandlingen kan det dannes forskjellige lyse farger, og noen ganger påføres også et lag med farget film (figur 5-33).
Identifikasjonsfunksjoner: Forstørret inspeksjon avslører unormal glans og lokal avskalling av filmen. De fleste belagte turmaliner viser bare én avlesning på refraktometeret, og RI-variasjonsområdet øker, til og med over 1,70, uten noen åpenbar pleokroisme. Infrarøde eller Raman-spektroskopitester kan avsløre karakteristiske topper i filmlaget. Etter belegg kan det observeres en glorieeffekt som flyter på overflaten.
(6) Diffusjonsbehandling
Diffusjonsbehandling er den siste foreslåtte metoden, som først dukket opp i afrikanskprodusert turmalin.
② Det vises generelt mer i blå turmalin, og diffunderer den lyse overflaten til en mørkere farge, og legg merke til at det kan være sprekker på grunn av ujevn oppvarming i turmalinen.
Denne behandlingsmetoden forekommer for det meste i eksklusiv turmalin, og konvensjonelle instrumenter trenger hjelp til å skille diffusjonsbehandlet turmalin fra naturlig turmalin, noe som krever store instrumenter for å teste overflatesammensetningen. På grunn av den høye konsentrasjonen av kromoforioner som produseres av fargestoffet, kan ionemassespektrometri detektere et høyere innhold av kromoforioner enn i naturlig turmalin.
Seksjon III Zirkon
1. Gemologiske egenskaper ved zirkon
Zirkon er en middels til lavverdig edelsten som hovedsakelig består av zirkoniumsilikat. I tillegg til zirkon inneholder den ofte sjeldne jordartsmetaller, niob, tantal og thorium. Naturlig zirkon finnes i ulike farger, blant annet fargeløs, blå, gul, rød, oransjegul, grønn, lysegrønn, mørkegrønn, brungul og brun. Blant edelstener er fargeløs, blå og oransjegul de vanligste, og fargetonene er generelt mørkere (figur 5-34). Når innholdet av ZrO2, SiO2 er relativt lav, endres også de fysiske egenskapene, med redusert hardhet og relativ tetthet. Zirkon har generelt svak radioaktivitet, og noen zirkoner viser sterkere radioaktivitet og amorfisering på grunn av tilstedeværelsen av U, Th, etc. noe som kan redusere hardheten til 6 og den relative tettheten til 3,8, og dermed danne forskjellige varianter.
Zirkon er vidt utbredt i Kina og finnes hovedsakelig på forskjellige steder langs den sørøstlige kysten, som Wenchang i Hainan, Mingxi i Fujian og Liuhe i Jiangsu.
Naturlig zirkon klassifiseres i høy- og lavtype i mineralogi, mens de mellomliggende typene omtales som mellomtype. Det er forskjeller i de fysiske egenskapene til disse tre typene zirkon: høytype, lavtype og mellomtype.
Zirkon av høy type er godt krystallisert, med høyere brytningsindeks, hardhet og tetthet enn de to andre zirkontypene. Zirkon av edelstenekvalitet er for det meste zirkon av høy type.
Zirkon av lav type inneholder ofte noe U3O8, HfO2 radioaktive urenheter, noe som reduserer det relative innholdet av ZrO2 og SiO2Dette kan skade det indre gitteret, gjøre krystallen amorf og føre til en reduksjon i brytningsindeks, relativ tetthet, hardhet osv. Helt lav type zirkon kan nå en amorf tilstand og er generelt uegnet for edelstenbruk.
Innholdet av radioaktive urenhetselementer i zirkon av middels type er ikke for høyt, skaden på det indre krystallgitteret er ubetydelig, og krystallet har ikke nådd den amorfe tilstanden til zirkon av lav type. Medium-type zirkon er ofte gulgrønn eller brungrønn.
De fysiske egenskapene til de tre zirkontypene, som hardhet, tetthet og brytningsindeks, er svært forskjellige; spesifikke fysiske parametere kan ses i Tabell 5-10.
Tabell 5-10 Sammenligning av de fysiske egenskapene til de tre zirkontypene
| Kategorier | Høy type | Mellomliggende type | Lav type |
|---|---|---|---|
| Krystallsystem | Tetragonalt krystallsystem | Tetragonalt krystallsystem | Amorfe faste stoffer |
| Utgangsskjema | Firkantede søyleformede og firkantede dobbelkoniske grusformer osv. | Søyleformet eller grusaktig | |
| Hardhet | 7 ~ 7.5 | 6.5 ~ 7 | 6.5 |
| Tetthet/ (g/cm3) | 4.60 ~ 4.80 | 4.10 ~ 4.60 | 3.90 ~ 4.10 |
| Brudd | Skallformet | Skallformet | Skallformet |
| Brytningsindeks | 1.925 ~ 1.984 | 1.875 ~ 1.905 | 1.810 ~ 1.815 |
| Birefringence | 0.054 | 0.008 ~ 0.043 | 0 ~ 0.008 |
| Spredningsverdi | 0.039 | 0.039 | 0.039 |
| Polykromatisitet | Blå har en tydelig dikroisme, mens andre har svak dikroisme | Svak dikroisme | Svak dikroisme, helt lav type uten polykromatisme |
Naturlig zirkon tilhører mellomklassen av edelstener, der fargeløs og blå zirkon er de vanligste på markedet. Begge zirkonfargene finnes i naturen, men i begrensede mengder; de fleste er fremstilt gjennom kunstig varmebehandling. Zirkon har en brytningsindeks som bare overgås av diamant blant naturlige edelstener, og den har en svært høy dispersjonsverdi. Fargeløs, gjennomsiktig zirkon ligner diamant og er den edelsteinsvarianten som ligner mest på diamant i naturen, og den brukes ofte som erstatning for diamanter. Zirkon varmebehandles ofte for å forbedre kvaliteten, endre fargen eller endre typen zirkon. Siden det ikke tilsettes andre stoffer under optimaliseringsprosessen, anerkjennes den fortsatt som en naturlig edelsten under smykkevurdering.
2. Kjennetegn som skiller zirkon og diamant
Zirkon er en meget god diamanterstatning med lignende utseende og egenskaper. De viktigste forskjellene mellom de to har følgende egenskaper:
(1) Utviser dobbel refraksjon:
Zirkon av edelstenekvalitet er zirkon av høy kvalitet. Zirkon er et heterogent materiale med en dobbel brytningshastighet på 0,054. Når man observerer kronfasettene til zirkon, kan man se det doble bildet på de tilstøtende fasettene; diamant er et homogent materiale og viser ikke dobbeltbildefenomenet.
(2) Det karakteristiske absorpsjonsspekteret til zirkoner:
De viser ofte to svært tydelige røde spektrallinjer, med en sterk linje ved 653,5 nm og en ofte synlig ledsagende spektrallinje ved 659 nm (Figur 5-35).
(3) Relativ tetthet:
Den relative tettheten til fargeløs zirkon er 4,70, mens den relative tettheten til diamant er ca. 3,52.
(4) Linjeeksperiment:
Diamanter og zirkoner kan skilles fra hverandre ved at de er synlige på en rett linje. Plasser zirkonen og diamanten med bordflatene ned på et stykke hvitt papir med en rett linje tegnet, og observer ovenfra vinkelrett på papiret. Diamanten til venstre viser total indre refleksjon, slik at linjen ikke er synlig, mens zirkonen til høyre viser en buet linje (Figur 5-36).
3. Metoder for optimalisering av behandling og identifisering av zirkon
(1) Varmebehandling av zirkon
Varmebehandling kan endre fargen og typen av zirkon. Fargemodifiseringseksperimentene for zirkon begynte på 1980-tallet. På grunn av de lave kostnadene ved varmebehandling og den stabile fargen på zirkon etter behandling, har det blitt den vanligste optimaliseringsmetoden for zirkon. Nesten all blå zirkon oppnås gjennom varmebehandling.
① Endring av farge
Varmebehandling under reduserende forhold kan gi blå eller fargeløs zirkon. Zirkon fra forskjellige opprinnelser vil vise forskjellige farger etter varmebehandling. For eksempel kan brunrøde zirkonråvarer fra Vietnam produsere fargeløs, blå og gyllengul zirkon etter varmebehandling; rød og brun zirkon fra Hainan-provinsen i Kina kan bli fargeløs. Fargeløs og blå er de vanligste fargetypene av zirkon.
Varmebehandlingstrinnene er som følger: Først plasseres prøven i en lukket smeltedigel og settes inn i ovnen, som varmes opp til 900-1000 °C under redusert trykk og reduksjonsforhold, noe som gjør at prøven oppnår farge av edelstenkvalitet. Varmebehandlingen fjerner de brune tonene i zirkon for å produsere fargeløs zirkon, samtidig som den skaper en hvit, tåkete effekt.
Varmebehandling under oksidasjonsforhold kan produsere gullgul og fargeløs zirkon når temperaturen når 900 ℃. Noen prøver kan virke røde, og prøver som ikke oppnår edelstenekvalitet, kan også varmebehandles under oksidasjonsforhold for å bli fargeløs eller gyllengul zirkon.
Varmebehandling kan gi fargeløs og blå zirkon. Den gjenværende blå zirkonen, som har dårlig farge, men god klarhet, kan varmes opp ytterligere for å produsere fargeløs, gul og oransjerød zirkon. Optimaliseringsprosessen for varmebehandling av zirkon innebærer ikke tilsetning av andre stoffer, og den er fortsatt anerkjent som en naturlig edelsten under identifisering av smykker.
② Endre type
Oppvarming av zirkonråvarer til 1450 ℃ i en lengre periode kan forårsake omkrystallisering av silisium og zirkon, og forvandle zirkon av lav type til zirkon av høy type. Gjennom denne behandlingen kan zirkon av lav, middels og høy type alle øke i tetthet (opp til 4,7 g/cm3 ), har en høyere brytningsindeks og klare absorpsjonslinjer, og forbedrer gjennomsiktigheten og lysstyrken. Rekrystalliseringen forårsaket av varmebehandling kan også produsere fibrøse mikrokrystaller og danne et katteøye. For eksempel er de fleste zirkoner fra Sri Lanka grønne zirkoner av lav type, som blir betydelig lysere i fargen etter varmebehandling, og blir til edelstener av høy type zirkon.
(2) Zirkon-bestrålingsbehandling
På grunn av den mørkere fargen på naturlig zirkon blir den ofte bestrålt for å produsere fargeløs og blå zirkon med høyere lysstyrke.
Bestrålingsbehandlingen av zirkon er en omvendt reaksjonsprosess til varmebehandling. Nesten alle høyverdige zirkonforbedringer oppnådd gjennom varmebehandling kan gjenopprettes til fargen før varmebehandling gjennom bestråling (røntgenstråler, γ-stråler, høyenergielektroner, etc.), og fargen kan til og med bli dypere. Naturlig zirkon gjennomgår også fargeendringer under bestråling; for eksempel kan fargeløs zirkon bli dyp rød, brunrød eller lilla, oransjegul zirkon under røntgenbestråling; blå zirkon kan bli brun til rødbrun zirkon under røntgenbestråling. Fargeforandringsprosessen til disse bestrålte zirkonene er imidlertid reversibel og kan gå tilbake til sin opprinnelige tilstand under ekstremt høye temperaturer og trykk.
Copywrite @ Sobling.jewelry - Tilpasset smykkeprodusent, OEM og ODM smykkefabrikk
Seksjon IV Krystall
Kvarts er det mineral som det finnes mest av i jordskorpen, og det er også den edelsteinfamilien som har den rikeste variasjonen. Kvarts kan klassifiseres i ulike krystallinske former, som makrokrystallinsk og mikrokrystallinsk, der enkeltkrystallinsk kvarts kalles krystall i gemologi. Den viktigste kjemiske komponenten i krystall er SiO2og ren krystall er fargeløs og gjennomsiktig. Det inneholder forskjellige sporstoffer som jern, mangan, titan osv. som kan gi forskjellige farger (Figur 5-37). Når sporstoffer som aluminium eller jern er til stede, fører bestråling til at disse sporstoffene danner forskjellige typer fargesentre, noe som resulterer i ulike farger som røykaktig, lilla, gul osv.
1. Hovedvarianter og identifikasjonsegenskaper for krystaller
I henhold til krystallens farge kan den deles inn i forskjellige edelstenvarianter: fargeløs krystall, ametyst, sitrin, røykkvarts, rosenkvarts osv. I henhold til egenskapene til inneslutningene (kalt "inneslutninger") inne i krystallen, kan den også deles inn i varianter som rutilert kvarts og vann-i-krystall, som vist i tabell 5-11.
Tabell 5-11 Hovedtyper og egenskaper ved krystaller
| Farge | Karakteristisk | Fargefremkallende ion |
|---|---|---|
| Fargeløs krystall | Den kjemiske sammensetningen er en enkelt SiO2produsert under rene forhold, og er helt fargeløs og gjennomsiktig | Ingen |
| Ametyst | Fargen varierer fra lys lilla til mørk lilla, med dyp lilla som den beste, kjennetegnet av en sterk og lys farge og høy gjennomsiktighet. | Inneholder sporelementer av jern, som produserer [FeO4]5- fargesenter som forårsaker farge på grunn av bestråling. |
| Citrin | Den er også kjent som sitrinstein og finnes i lys gul, gul og oransjegul, med lyse og dype farger som de beste. Naturlig sitrin er ekstremt sjelden og dyr. | Det viktigste fargeskapende ionet er Fe2+ |
| Røykfylt krystall | Røykfarget til brunlig krystall, med ujevn farge, også kjent som "tefarget sitrin", relativt lav verdi | Al3+ erstatter Si4+ og produserer [AlO4].5- ledige fargesentre etter bestråling |
| Rose Crystal | Lys rosa til lilla rosa kvarts, vanligvis med en lysere tone, også kjent som "Ross Crystal" | De viktigste fargeskapende ionene er mangan- og titanioner |
| Blå krystall | Lyseblå, mørkeblå; naturlige blå krystaller er sjeldne og er vanligvis syntetiske | Jern- og titanioner |
| Grønn krystall | Grønn til gulgrønn; naturlige grønne krystaller er sjeldne og er vanligvis syntetiske | De fargeskapende ionene er hovedsakelig Fe2+ |
| Kvarts Rutilert | Fargeløs, lysebrun, lysegul, med forskjellige mineralinneslutninger som gir forskjellige farger | Inneslutninger som forårsaker farge |
(1) Fargeløs krystall
Fargeløse, gjennomsiktige og rene silisiumdioksidkrystaller kan inneholde mange inneslutninger, vanligvis negative, flytende og faste inneslutninger. Det finnes mange forskjellige typer faste inneslutninger i krystaller, men vanlige faste inneslutninger er rutil, turmalin og aktinolitt.
(2) Ametyst
Fargen på ametyst varierer fra lys lilla til dyp lilla, og den kan ha varierende grad av brune, røde og blå toner. Ametyst av høy kvalitet fra Brasil har en dypere lilla farge, mens ametyst fra Afrika har en tendens til å ha en sterk blå tone. Ametyst som produseres på steder som Henan i Kina, er lysere i fargen og deler fargekarakteristika med Brasils lysere ametyst, som begge er lyslilla med en svak brunaktig tone og høy gjennomskinnelighet.
Fargedistribusjonen i ametyst er ujevn, og det vanligste trekket er fargebånd. De lilla fargebåndene er arrangert parallelt med hverandre, og noen ganger krysser to sett med fargebånd hverandre i en viss vinkel; fargeflekker kan også sees, med rette kanter i kantene, og danner uregelmessige geometriske former.
Når krystaller som inneholder spor av jern bestråles, har elektroner i Fe3+ elektronisk lag eksitert, noe som produserer ledige fargesentre [FeO4].5-. De ledige fargesentrene absorberer først og fremst lys ved 550 nm i det synlige spekteret, noe som får krystallen til å se lilla ut. Under oppvarming eller sollys kan fargesentrene i ametyst bli skadet, noe som fører til falming.
(3) Citrin
Citrin er en betegnelse på gulfargede krystaller som ofte finnes i lys gul, gul, gyllengul og brungul. Den kjemiske sammensetningen inneholder spormengder av jern og strukturelt vann. Fargen kan ha sammenheng med den parvise forekomsten av Fe2+ i krystallen. Citrin har generelt høy gjennomskinnelighet, og de indre trekkene ligner ametystens. Sitrin er relativt sjelden i naturen og finnes ofte i forbindelse med ametyst- og kvartsklynger. Det meste av sitrinen som er tilgjengelig på markedet, er varmebehandlet fra ametyst eller syntetisk sitrin.
(4) Røykfylt Krystall
En krystalltype som varierer fra røykfarget til brunlig, med ujevn farge, også kjent som "tefarget sitrin". Den kjemiske sammensetningen inneholder spor av Al3+, Al2+ erstatter Si4+, og ved bestråling produserer den [A104]5- ledige fargesentre, noe som resulterer i det røykfylte utseendet til krystallen. Røykkvarts kan bli til fargeløs krystall når den varmes opp.
(5) Rose Krystall
En type lys rosa til rosenrød krystall, også kjent som "Rosy Crystal", som får fargen sin fra spormengder av Mn og Ti i sammensetningen. Rosakrystall har relativt lav gjennomsiktighet, finnes ofte i massiv form, og fargen er ikke særlig stabil; den kan falme ved oppvarming, og hvis den utsettes for sollys over lengre tid, vil fargen gradvis bli lysere.
(6) Blå krystall
Blue Crystal refererer hovedsakelig til krystaller som er lyseblå til mørkeblå. Naturlig blå krystall er sjelden, og nesten alt er kunstig syntetisert.
(7) Grønn krystall
Fargen på grønn krystall varierer fra grønn til gulgrønn. Fargedannelsen er relatert til Fe2+og det finnes nesten ingen naturlig forekommende grønn krystall på markedet; den er vanligvis et mellomprodukt som dannes under oppvarmingen av ametyst til sitrin.
(8) Kvarts Rutilert
De vanlige fargene på rutilert kvarts inkluderer fargeløs, lysegul, lysebrun osv. Den kan se gyllengul eller rødbrun ut på grunn av rutil og gråsvart på grunn av turmalin; den ser ofte grågrønn ut når den inneholder aktinolitt.
2. Optimaliseringsbehandling og identifikasjonsmetoder for krystaller
De vanligste metodene for optimalisering av krystaller omfatter varmebehandling, bestråling, farging og filming.
(1) Varmebehandling
Varmebehandling brukes ofte for dårlig farget ametyst; oppvarming til 400-500 °C kan forvandle den til sitrin eller overgangsproduktet grønn kvarts. Etter varmebehandling kan sitrinen ha fargebånd (fargebåndene kan forbli uendret under oppvarmingsprosessen) og viser ikke pleokroisme.
En annen type varmebehandlet produkt er ametrin. De lilla og gule fargene danner sine respektive fargeflekker eller flekker, ofte uten klare grenser, og noen ganger danner de distinkte fargesoner relatert til rhomboederens vekstområder. Naturlig ametrin finnes bare i Bolivia, men denne fargeegenskapen kan oppnås gjennom varmebehandling av ametyst (eller syntetisk ametyst), og det finnes i dag ingen effektiv metode for å skille behandlet ametrin fra naturlig ametrin.
Denne varmebehandlingen har blitt allment akseptert og regnes som optimalisering, oppkalt direkte etter den naturlige edelstenen.
(2) Bestrålingsbehandling
Bestrålingsbehandling brukes til å forvandle fargeløs kvarts til røykkvarts eller ametyst. I dette tilfellet bestråles fargeløs kvarts først slik at den blir dypbrun eller svart, og deretter varmebehandles den for å endre fargen slik at man oppnår ønsket fargetone. Prinsippet er at kvarts danner ledige fargesentre gjennom bestråling. Prinsippet er at krystall farges ved at det dannes ledige fargesentre gjennom bestråling. I fargeløse krystaller kan urenheten Al3+ må være til stede, og når Al3+ erstatter Si4+, noen alkalier (for eksempel Na+ eller H+) må være til stede rundt Al3+ for å opprettholde krystallens elektriske nøytralitet.
Når krystallen bestråles av kilder som røntgenstråler og γ-stråler, vil energien til de tilstøtende oksygenatomene til Al3+ øker, og ett av elektronene i paret kan bli slynget ut fra sin normale posisjon. Hvis bestrålingsintensiteten er høy og det er nok Al3+ i krystallen, kan krystallen bli svart etter bestråling. Et skjematisk diagram over vakansfargesenteret i røykkvarts er vist i kapittel 3, figur 3-18.
Det viktigste fargeprinsippet i ametyst er tilstedeværelsen av spormengder av jern- og manganioner. Ametyst kan også dannes gjennom bestråling og varmebehandling, men dannelsesprinsippet skiller seg litt fra røykkvarts. Ametyst har de samme fargesentrene for vakanse, men urenheten er jern i stedet for aluminium. Krystaller som inneholder jernioner, blir bestrålt, og elektronene i Fe3+ blir eksitert til å produsere vakansfargesentre, noe som får krystallen til å se lilla ut. Når bestrålt ametyst varmes opp, forsvinner de ledige fargesentrene, og den lilla fargen blekner. Etter varmebehandling kan den lilla ametysten regenerere fargesentre gjennom bestråling og gjenopprette den lilla fargen.
Når ametyst varmes opp, skifter fargen til gult eller grønt. På dette tidspunktet er fargen ikke lenger forårsaket av fargesentre, men av posisjonen og valenstilstanden til overgangsmetallet jern. Bestrålte krystaller klassifiseres som optimaliserte etter nasjonale standarder og trenger ikke å merkes på identifikasjonssertifikater.
(3) Fargebehandling
Farging av krystaller foregår ved at de fargeløse krystallene først varmes opp og slukkes, for deretter å senkes ned i en farget løsning, slik at den fargede løsningen siver inn i sprekkene som dannes under slukkingen, og dermed farges krystallene i ulike farger. De fargede krystallene har tydelige bruddlinjer, og fargene er konsentrert i sprekkene, noe som gjør dem lette å identifisere i et forstørrelsesglass eller mikroskop. I en annen situasjon senkes de oppvarmede og slukkede fargeløse krystallene ned i en fargeløs løsning, der den fargeløse løsningen fyller sprekkene, og på grunn av interferenseffekten av væskefilmen i sprekkene får denne opprinnelig fargeløse krystallen et fargerikt iriserende utseende.
(4) Behandling av belegg
Vanligvis legges et lag med farget film på fargeløse krystaller for å forsterke glansen på krystalloverflaten; en annen metode er å legge et lag med farget film på paviljongen til lyse krystaller for å forsterke fargen på krystallen. Belagte krystaller er som regel lettere å identifisere; noen ganger er den regnbuelignende tynne filmen på overflaten synlig for det blotte øye. Krystaller med belegg på paviljongen er ikke lette å identifisere og krever vanligvis forstørrelse for å observere endringene i farge og glans mellom paviljongen og kronen (figur 5-38).
Seksjon V Spinell
1. Gemmologiske kjennetegn ved spinell
Den kjemiske sammensetningen av spinell er MgAl2O4. Ren spinell er fargeløs, men når den inneholder sporelementene Cr, Fe, Zn og Mn, kan den gi farger som rød, oransjerød, rosa, purpurrød, gul, oransjegul, brun, blå, grønn og lilla (figur 5-39). Kromioner kan gi en knallrød farge, og den fineste røde spinellen kan sammenlignes med dueblodsrøde rubiner, noe som gjør den svært kostbar. Brytningsindeksen til spinell ligger vanligvis rundt 1,718, og øker gradvis til over 1,78 med økningen av jern-, sink- og kromelementer.
2. Metoder for optimalisering av behandling og identifisering av spinell
Vanlige metoder for optimaliseringsbehandling av spinell omfatter varmebehandling, fylling, farging og diffusjonsbehandling.
(1) Varmebehandling
Få spineller kan brukes til varmebehandling, og de er begrenset til å forbedre rosa spinell. Rosa spinell fra Tanzania endrer farge fra lys rosa til mørkrosa eller fra rosa til rød gjennom varmebehandling, men den generelle fargejusteringen har en tendens til å bli mørkere (Figur 5-40). Etter høytemperaturbehandling ved 1400 ℃ blir fargen på spinellen merkbart mørkere. Hvis oppvarmingstemperaturen er under 1400 ℃, kan den bare endre spinellens klarhet, ikke fargen.
(2) Fylling
Fyllingsmetoden for spinell ligner på den for rubiner og smaragder, og bruker fargeløs olje, farget olje eller materialer som plast og voks til fylling. Etter fylling reduseres sprekkene i naturlig spinell, noe som forbedrer fargen og gjennomsiktigheten.
Fyllingen av spinellen fullføres under vakuumforhold, med forbehandling og grovsliping av spinellen for å forme den etter behov, etterfulgt av syrevasking for å fjerne urenheter fra sprekkene. Deretter plasseres den tørkede spinellen sammen med fyllmaterialet i en varmeenhet for fylling, og etter fylling gjennomgår den finsliping og polering.
Identifikasjonstrekk ved fylt spinell: Ved forstørret inspeksjon kan man se forskjeller i overflateglans mellom de eksponerte delene av fyllingen og hovedsteinen, med synlige blinkeffekter på fyllingsstedene, og noen ganger kan man se bobler. Infrarød spektroskopi viser karakteristiske infrarøde absorpsjonstopper for fyllmaterialet.
(3) Farging
Farging av spinell brukes hovedsakelig til lyse naturlige spineller med mange sprekker, hvorav de fleste er farget røde for å imitere rubiner. Fargestoffet er kromsalt, som kan trenge helt inn i spinellsprekkene under oppvarmingsforhold.
Identifikasjonsegenskaper for farget spinell: Under forstørrelse er fargefordelingen av farget spinell ujevn, ofte konsentrert i sprekker eller overflatefordypninger; under ultrafiolett fluorescenslys er fluorescensen sterk, og infrarøde spektroskopitester avslører tilstedeværelsen av fargestoffet.
(4) Diffusjonsbehandling
Diffusjonsbehandlingen av spinell bruker vanligvis koboltioner til farging, slik at koboltioner kan komme inn i overflategitteret til spinellen gjennom oppvarming og danne et karakteristisk koboltblått, som brukes til å forbedre fargen på lys og sterkt sprukket blå spinell.
Identifikasjonstrekk ved diffusjonsbehandlet spinell: forstørret inspeksjon avslører helende sprekker forårsaket av varme og delvis smeltede krystallinske inneslutninger; forstørret inspeksjon eller observasjon ved nedsenking i olje viser fargeberikelse i sprekkene, med lysere edelstensfarger i tette strukturområder og mørkere farger i sprekkområder; komponentanalyse indikerer en høy konsentrasjon av kromoforioner i diffusjonslaget (overflatelaget) og en lav konsentrasjon av kromoforioner internt; fremstår som rød under et Chelsea-filter; absorpsjonsspektrum viser karakteristiske koboltionabsorpsjonslinjer, og laserfotoluminescens (for eksempel UV-synlig spektrum) kan også skille diffusjonsspinell fra naturlig spinell.
Seksjon VI Granat
Det finnes mange isomorfe substitusjonsfenomener blant granatgruppens edelstenmineraler, som kan deles inn i flere granatvarianter basert på ulike kjemiske sammensetninger, noe som resulterer i betydelige variasjoner i farge, kjemisk sammensetning og fysiske egenskaper for hver type granat.
1. Gemmologiske egenskaper ved granatgruppen
Den generelle kjemiske sammensetningsformelen for granat er A3B2(SiO4)3hvor A representerer divalente kationer, først og fremst Mg2+, Fe2+, Mn2+, Ca2+osv. ; B representerer treverdige kationer, for det meste Al3+, Cr3+, Fe3+, Ti3+, V3+, og Zr3+. På grunn av de betydelige forskjellene i radiene til kationene som kommer inn i gitteret, er denne isomorfe substitusjonen delt inn i to hovedserier: Den ene serien domineres av den treverdige kationen Al3+ i B-posisjon, mens A-posisjonen består av divalente kationer med mindre radius, slik som Mg2+, Fe2+, Mn2+og danner aluminiumserien, som også er kjent som den røde serien, med vanlige varianter som pyrop, almandin og spessartit (Figur 5-41); den andre serien domineres av det divalente kationet med størst radius Ca2+ i A-posisjon, mens B-posisjonen består av trivalente kationer som Al3+, Cr3+, Fe3+og danner kalsiumserien, med vanlige varianter som essonitt, andradit og uvarovitt (figur 5-42). I tillegg har noen granater gitterinneslutninger av OH–og danner vannholdige varianter, for eksempel hydrogrossulær.
1.1 Granat i aluminiumserien
(1) Pyrope
Pyrope av edelstenekvalitet er vanligvis purpurrød, rosa, brunrød, oransjerød osv. Den viktigste kjemiske komponenten er Mg3Al2(SiO4)3. Variasjonen i fargedybde er relatert til jernioninnholdet i pyrope; jo høyere jernioninnhold, desto dypere farge. Den oransje tonen i pyrope er relatert til tilstedeværelsen av Cr2O3; når Cr2O3 innholdet er høyt, blir den røde tonen dypere, og når Cr2O3 innholdet er lavt, blir den oransje tonen dypere. Absorpsjonsspekteret til pyrope: et bredt absorpsjonsbånd ved 564 nm, en absorpsjonslinje ved 505 nm, og kromholdig pyrope har karakteristisk kromabsorpsjon i det røde området, med absorpsjonslinjer ved 685 nm, 687 nm og absorpsjonsbånd ved 670 nm, 650 nm (Figur 5-43). Vanlige indre nålelignende og mineralske inneslutninger.
(2) Almandine
De vanligste fargene på almandin av edelstenskvalitet er brunrød, rosa og oransjerød; den viktigste kjemiske sammensetningen er Fe3Al2(SiO4)3, der Fe2+ blir ofte erstattet av Mg2+, Mn2+og danner en serie med fast løsning. Kromoforionene i almandin er hovedsakelig jernholdige, og absorpsjonen av Fe2+ forårsaker det karakteristiske absorpsjonsspekteret til almandin. Absorpsjonsspekteret til almandin viser et sterkt absorpsjonsbånd ved 573 nm, og to smalere sterke absorpsjonsbånd ved 504 nm og 520 nm omtales som "almandinvinduet". Det kan også være svake absorpsjonsbånd i de røde og blåfiolette områdene. (Figur 5-43). Styrken på absorpsjonslinjene i almandin henger sammen med at Mg2+; jo mer Mg2+ erstatter Fe2+jo svakere blir absorpsjonen. Innvendig kan det være synlige nålelignende inneslutninger, og når de er ordnet regelmessig, kan de gi en stjerneeffekt, og det kan også forekomme mineralinneslutninger.
(3) Spessartitt
De vanligste fargene på spessartit av edelstenskvalitet er brunrød, rosarød, gul og gulbrun. Den viktigste kjemiske sammensetningen er Mn3Al2(SiO4)3, der Mn2+ er vanligvis delvis erstattet av Fe2+, og Fe3+ erstatter ofte Al3+. Absorpsjonsspekteret til spessartit viser tre sterke absorpsjonsbånd ved 410 nm, 420 nm og 430 nm og tre svake absorpsjonsbånd ved 520 nm, 480 nm og 460 nm (Figur 5-43). Innvendig kan det være bølgete, avrundede eller uregelmessig formede krystaller eller væskeinneslutninger.
1.2 Granat i kalsiumserien
Vanlige typer er essonitt, andraditt og uvarovitt. I tillegg har noen granater ytterligere OH– i gitteret, og danner vannholdige varianter, for eksempel hydrogrossular.
(1) Essonitt
Fargene på essonitt er varierte, hovedsakelig inkludert grønn, gulgrønn, gul og brunrød. Essonitt er den vanligste typen granat i kalsiumserien, og den viktigste kjemiske sammensetningen er Ca3Al2(SiO4)3. Essonitt og andraditt danner en komplett fast løsningsserie, noe som betyr at Al3+ og Fe3+ kan erstatte helt. Når mengden Al3+ overstiger Fe3+kalles det essonitt.
Essonitt har vanligvis ikke karakteristiske absorpsjonsspektre. Når den inneholder komponenter av almandin, kan den likevel også vise svake absorpsjonsspektrale trekk. Det er to absorpsjonsbånd ved 407 nm og 430 nm.
(2) Andraditt
De vanligste fargene på granater av edelstenskvalitet er gul, grønn, brun og svart. Den viktigste kjemiske komponenten er Ca3Fe2(SiO4)3, der Mg2+ og Mn2+ erstatter ofte Ca2+, og Al3+ erstatter ofte Fe3+; når Cr3+ erstatter en del av Fe3+kalles den demantoid. Demantoid har svært karakteristiske halelignende inneslutninger, som består av fibrøst asbest. Den viktigste kilden er Uralfjellene i Russland, der svart granat med et høyere innhold av Ti omtales som svart granat.
(3) Uvarovitt
Uvarovitt ligner på demantoid, som ofte finnes i lysegrønne og blågrønne farger, ofte kalt smaragdgrønn granat. Den viktigste kjemiske komponenten i uvarovitt er Ca3Cr2(SiO4)3, der en liten mengde Fe3+ erstatter vanligvis Cr3+. Ren uvarovitt har klare farger, og de blå tonene intensiveres med økningen av jernioner.
På grunn av omfattende isomorf substitusjon er den kjemiske sammensetningen av granat vanligvis ganske kompleks, og klassifiseringen av de viktigste edelstenartene er vist i Tabell 5-12. Sammensetningen av naturlig granat er vanligvis en overgangstilstand av isomorf substitusjon, og det finnes sjelden granat med endestykker.
Tabell 5-12 Klassifisering av edelstener i granatgruppen
| Navn | Farge | Brytningsindeks | Kjemisk sammensetning | Fargefremkallende ioner | |
|---|---|---|---|---|---|
| Aluminium-serien | Pyrope | Lilla-rød, brun-rød, rosa, oransje-rød osv. | 1.740 ~ 1.760 | Mg3Al2(SiO4)3 | Fe2+, Mn2+, Cr3+ |
| Almandine | Brunrød, rosa, oransjerød osv. | 1.760 ~ 1.820 | Fe3Al2(SiO4)3 | Fe2+ , Mn2+ | |
| Spessartine | Brunrødt, rosenrødt, gult og gulbrunt osv. | 1.790 ~ 1.814 | Mn3Al2(SiO4)3 | Mn2+, Fe2+, Fe3+ | |
| Kalsium-serien | Essonitt | Grønn, gulgrønn, gul, brunrød, melkehvit osv. | 1.730 ~ 1.760 | Ca3Al2(SiO4)3 | En liten mengde Fe3+ erstatter Al3+ |
| Andraditt | Gul, grønn, brun, svart osv. | 1.855 ~ 1.895 | Ca3Fe2(SiO4)3 | Fe3+, Cr3+, Ti3+ | |
| Uvarovitt | Lysegrønn, blågrønn | 1.820 ~ 1.880 | Ca3Cr2(SiO4)3 | Cr3+, Fe3+ | |
| Hydrogrossulær | Vanligvis grønn, med små innslag av blågrønt, hvitt og rosa | 1.670 ~ 1.730 | Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x | Fe2+, Cr3+ | |
2. Optimalisering av behandling og identifikasjonsmetoder for granat
På grunn av at fargemekanismen til granat tilskrives mineralkomponentene, er det for tiden behov for flere optimaliseringsbehandlinger for granat, hovedsakelig inkludert varmebehandling, diffusjon og kombinasjonsoptimaliseringsmetoder.
(1) Varmebehandling
Formålet med varmebehandling for granat er å forbedre fargen. Etter optimalisering kan granatfargen endres fra lysegul til oransjegul eller grønn. Etter varmebehandling endres overflaten på pyrope, almandin og spessartin fra gul til oransjegul; etter varmebehandling av essonitt og demantoid forbedres fargen og gjennomsiktigheten, og det oppstår en liten smelting av de indre halelignende inneslutningene. Varmebehandlingens evne til å forbedre fargen på granat skyldes tilstedeværelsen av sporforurensningsioner i sprekkene i granaten, som kan endre innholdet og valenstilstanden til urenhetsionene gjennom oppvarming, og dermed forbedre fargen på granaten.
Identifikasjonsfunksjoner av varmebehandlet granat: Etter varmebehandling vil de indre inneslutningene av granat endre seg, for eksempel brudd på bobler i granat og delvis smelting av mineralinneslutninger.
(2) Diffusjonsbehandling
Diffusjonsbehandlingen av granat retter seg mot lys essonitt. Jernioner og kromioner brukes som fargestoffer, og diffusjon utføres gjennom oppvarming, slik at lys gul granat forbedres til oransjegul; ved bruk av koboltioner som fargestoffer kan lys gul granat forbedres til grønn eller gulgrønn.
Identifikasjonsegenskapene til diffusjonsbehandlet granat: Fargen etter diffusjonsbehandling eksisterer bare på overflaten av granaten. Overflatefargen er dyp, mens den indre fargen er lys, konsentrert på overflaten og i sprekkene. Hvis granaten slipes eller poleres på nytt, blir den diffuse fargen mindre merkbar.
(3) Sammensatt behandling
Komposittbehandling er en vanlig optimaliseringsmetode for granat. Den typiske komposittmetoden innebærer to lag med stein. Det øverste laget er vanligvis granat, og det nederste laget er av glass, også kalt granat-toppkomposittstein. En vanlig komposittstein har rød granat på toppen og grønt glass på bunnen, noe som brukes til å imitere naturlige smaragder.
Det viktigste kjennetegnet for å identifisere en granatkomposittstein er å observere tilstedeværelsen av en "rød ring"-effekt (figur 5-44). Observasjonsmetoden går ut på å plassere edelstenen med den spisse enden mot en hvit bakgrunn og belyse den med en punktlyskilde. Hvis en rød ring er synlig rundt steinens midje, kan det bekreftes at det dreier seg om en komposittstein. I tillegg kan en nøye undersøkelse av komposittområdet avsløre sømmen, og luftbobler kan også være til stede i sømmen.
Seksjon VII Tanzanitt
Det mineralogiske navnet på tanzanitt er Zoisite, som tilhører Epidote-gruppen i mineralogi. I 1962 oppdaget George Kruchiuk først tanzanitt, som i utgangspunktet hovedsakelig ble brukt som dekorativt materiale. Etter å ha oppdaget blåfiolette gjennomsiktige krystaller i Tanzania i 1967, fant de gradvis applikasjoner innen edelstenfeltet. Senere ble denne edelstenen kalt tanzanitt etter sin opprinnelse i Tanzania.
1. Gemmologiske kjennetegn ved tanzanitt
Tanzanitt er et vannholdig kalsiumaluminiumsilikat med Ca2Al3(SiO4)3(OH) kjemisk sammensetning, og inneholder sporelementer som V, Cr og Mn. V-elementet erstatter 41 i gitteret, noe som gir tanzanitt sin blåfiolette farge, mens den rosa, ugjennomsiktige varianten som inneholder Mn, kalles manganzoisitt. I tillegg markedsføres granulære aggregater av zoisitt som sameksisterer med ugjennomsiktige rubiner og svart hornblende som "rubin-zoisitt", mens de som sameksisterer med plagioklas omtales som "Dushan-jade".
Den vanadiumholdige zoisitten tilhører det ortorombiske krystallsystemet, med krystaller som ofte er langstrakte langs c-aksen, fremstår som søyleformede eller plateformede, med parallelle søyleformede striper og har et tverrsnitt som ligger nær sekskantet. Andre varianter av zoisitt opptrer ofte som granulære aggregater, med vanlige fargetoner som grønnblå med brune toner, samt grått, brunt, gult, grønt og lys rosa. Etter varmebehandling kan de brungrønne til grågule tonene fjernes, noe som resulterer i blå og blåfiolette farger. Blå zoisitt har et sterkt absorpsjonsbånd ved 595 nm og et svakt absorpsjonsbånd ved 528 nm. Gul zoisitt har en absorpsjonslinje ved 455 nm (figur 5-45).
2. Metoder for optimalisering av behandling og identifisering av tanzanitt
På grunn av de varierte fargene på naturlig tanzanitt, som sjelden viser den fortryllende lyse blå-lilla fargen, blir den ofte utsatt for kunstig varmebehandling. Vanlige metoder inkluderer oppvarming ved lav eller middels temperatur, etterfulgt av filming, mens diffusjonsbehandling er mindre vanlig.
(1) Varmebehandling
Omtrent 95% av den fiolettblå tanzanitten på markedet har gjennomgått varmebehandling ved 600-650 C. Denne varmebehandlingstemperaturen kan forvandle tanzanittens brune, gule og grønne farger til blå. Dataanalyser viser at tanzanitt mister vann og denaturerer fra 965 °C, noe som endrer den indre strukturen. Derfor bør varmebehandlingstemperaturen for tanzanitt være under 965 °C for å sikre at behandlingen skjer innenfor det stabile faseområdet for tanzanitt, noe som forhindrer strukturelle endringer.
Vanadiumet er treverdig i brune og andre typer zoisittkrystaller, mens det er tetraverdig i tanzanitt. Ved oppvarming ved middels til lave temperaturer endres vanadiumets valenstilstand fra treverdig til tetraverdig, noe som gir en fiolettblå farge, som er stabil. Zoisitt av grønn edelstenskvalitet selges imidlertid vanligvis direkte på markedet uten varmebehandling.
På grunn av at varmebehandlingstemperaturen for tanzanitt ligger i det middels lave området, viser de indre inneslutningskarakteristikkene til tanzanitt generelt ikke veldig tydelige endringer, i motsetning til de vanlige smeltede krystallinneslutningene og ødelagte, bøyde rutilnåler som finnes i høytemperaturbehandlet korund. I tillegg er det ingen vesentlige endringer i de infrarøde og Raman-spektrene til tanzanitt før og etter varmebehandling, noe som viser naturlige, ubehandlede tanzanittegenskaper.
For tanzanitt med sterk trikroisme og betydelige fargeforskjeller er imidlertid endringen i trikroisme etter oppvarming den mest uttalte, og skifter fra gulgrønn-lilla-blå til lilla-blå.
(2) Behandling av filmopptak
Filming er en fysisk modifikasjonsmetode i edelsteinsoptimering, der tynne filmmaterialer fordampes eller sputteres i vakuum ved hjelp av termisk fordampning eller katodisk sputtering og avsettes som et tynt lag på edelstenens overflate. Formålet med filming av tanzanitt er å forsterke den blå fargen.
Filming av tanzanitt er langt mindre vanlig enn varmebehandling. Shane F. McClure og andre rapporterte i 2008 om påvisning av belagt tanzanitt som inneholder elementer som kobolt (Co), sink (Zn) og tinn (Sn); Amy Cooper og Nathan Renfro rapporterte i 2014 om filmet tanzanitt som inneholder elementer av titan (Ti).
Identifikasjonsegenskaper for tanzanitt etter filmbehandling:
① Kroppsfargen er levende, men ikke dynamisk, med en tydelig avgrensning av farger;
Forskjellene før og etter behandling er åpenbare, med en sterk glans på de filmete områdene ledsaget av regnbuefarger;
③ Kantene er utsatt for slitasje, forårsaket av at overflatebelegget løsner (Figur 5-46);
④ Fargen på det etterpolerte området vil bli merkbart lysere;
⑤ Under forstørrelse med mikroskop har overflaten mange små hull og et stort antall kaotiske riper;
⑥ Røntgenfluorescensspektroskopi viser unormalt innhold av metallelementer som Ti eller Co;
⑦ Ultrafiolett-synlig spektroskopianalyse: absorpsjonstoppene til naturlig blå tanzanitt er ved 528 nm og 595 nm, mens tanzanitt filmet med Ti-element mangler absorpsjonsbåndet ved 528 nm av naturlig blå tanzanitt, og absorpsjonsbåndet ved 595 nm er forskjøvet til 620 nm.
Infrarød spektroskopi av Ti-belagte prøver viste ikke topper av andre stoffer, så det er umulig å identifisere titanbelagt tanzanitt ved hjelp av infrarød spektroskopi; Raman-spektrometre og Diamond View er uegnet til å oppdage tanzanitt behandlet med titanbelegg. Belagt tanzanitt kan falme etter langvarig ultralydrengjøring.
(3) Diffusjonsbehandling
Diffusjonsbehandling er en vanlig metode for å forbedre edelstener ved å infiltrere fargeforårsakende ioner i edelstenen, noe som forsterker den lilla-blå fargen til tanzanitten. Denne optimaliseringsbehandlingen er imidlertid sjelden i tanzanitt; en dyp blå-lilla diffusjonsbehandlet tanzanitt ble oppdaget i New York i 2003. I motsetning til vanlige diffusjonsbehandlede edelstener viser ikke denne diffusjonsbehandlede tanzanitten "edderkoppnett"-fenomenet ved observasjon under nedsenking. Den kan likevel testes for unormalt innhold av grunnstoffer ved hjelp av store instrumenter som elektronsonder for å avgjøre om tanzanitten har gjennomgått diffusjonsbehandling.
Seksjon VIII Feltspat
Feltspatmineraler finnes i bergarter av forskjellig opprinnelse, og utgjør omtrent 50% av jordskorpens masse, og er et av de viktigste bergartsdannende mineralene. Feltspat tilhører gruppen aluminiumsilikatmineraler. Den generelle kjemiske formelen kan representeres som XAlSi3O8, der X er Na, Ca, k, Ba sammen med små mengder Li, Rb, Cs, Sr osv. som er monovalente eller divalente alkalimetallioner med større ioniske radier, Si kan erstattes av AI og små mengder B, Ge, Pe, Ti osv. som for det meste er tetravalente eller trivalente ioner med mindre ionradier.
1. Vanlige feltspat-edelstenvarianter og deres gemmologiske egenskaper
Feltspatgruppen av mineraler er mangfoldig, og alle mineraler med lyse farger, høy gjennomsiktighet, fri for sprekker og relativt store kan brukes som edelstener. Viktige feltspat-edelstener, som månestein, solstein og labradoritt, har også spesielle optiske effekter. Feltspat edelstener finnes mye i naturen. Ved forstørret inspeksjon kan man se små faste inneslutninger, tvillingkrystaller, spaltningsinneslutninger, tvillingmønstre, gass-væske-inneslutninger og nålelignende inneslutninger i feltspat. De viktigste variantene av feltspat-edelstener inkluderer månestein, amazonitt, labradoritt og solstein.
(1) Månestein
Månestein er et edelstenmineral som består av to komponenter, ortoklas (KAISi3O8) og albit (NaAlSi3O8), ordnet i en lagvis sammenvoksing. Den er vanligvis fargeløs til hvit, men kan også være rødbrun, grønn, mørkebrun og andre farger, gjennomsiktig eller halvgjennomsiktig, ofte med blå, fargeløs, gul og annen irisering, med en karakteristisk måneskinnseffekt (Figur 5-47).
Månesteinen har en velutviklet spaltning, med to sett med spaltninger som krysser hverandre nesten vinkelrett og danner "tusenbein"-inneslutninger, fingeravtrykkslignende inneslutninger, nålelignende inneslutninger osv. Fra en viss vinkel kan man se en selvlysende effekt fra hvitt til blått, som minner om disig måneskinn. Dette skyldes at albit oppløst i ortoklas er orientert inne i ortoklaskrystallen, med de lagdelte mikrokrystallene av de to feltspatene parallelt sammenvokst. Den lille forskjellen i brytningsindeks fører til spredning av synlig lys, noe som gir en fysisk optisk effekt. Når det finnes spaltningsplan, kan det oppstå interferens- eller diffraksjonsfenomener, og den kombinerte effekten av feltspat på lys skaper et blått, flytende lys på overflaten av feltspaten.
(2) Amazonitt
Amazonitt, eller "Amazon Stone", er en mikroklin som inneholder rubidium (Rb). De vanlige fargene varierer fra grønn til blågrønn, og edelstenens overflate kan reflektere spaltningsplanene. Amazonitt er en variant av mikroklin som fremstår som grønn til blågrønn (figur 5-48).
Den kjemiske sammensetningen av amazonitt er KAISi3O8som inneholder Rb og Cs, med et generelt innhold av Rb2O er 1,4%-3,3% og Cs2O er 0,4%-0,6%. En teori for fargen er at den skyldes Rb. Andre mener derimot at spormengder av Pb som erstatter K i strukturen, forårsaker strukturelle defekter, noe som resulterer i fargesentre. Amazonitt har relativt høy gjennomskinnelighet, vanligvis fra gjennomsiktig til gjennomskinnelig, og inneholder ofte plagioklasaggregater eller mellomliggende bevoksninger, som gir grønne og hvite sjakkbrett-, stripete eller flekkete mønstre med synlige glimt fra spaltningsplanene. Den viser gulgrønn fluorescens under langbølget ultrafiolett lys, ingen reaksjon under kortbølget, og en svak grønn farge etter langvarig eksponering for røntgenstråler.
(3) Solstein
Solstein, også kjent som "solstein", er den viktigste varianten av natriumfeltspat, som vanligvis finnes i farger fra gyllenrød til rødbrun, og som vanligvis er halvgjennomsiktig. Det mest typiske trekket ved solstein er solsteineffekten, også kjent som aventurescens, som skyldes grovt orienterte metalliske mineralflak (for eksempel hematitt og goethitt) i steinen (figur 5-49). Når edelstenen roterer, kan den avgi røde eller gylne reflekser.
(4) Labradoritt
Labradoritt, også kjent som spektrolitt, har en kjemisk sammensetning som består av albit (NaAlSi3O7) og anortitt (CaAl2Si2O8), som tilhører banalsittgruppen. Det mest typiske kjennetegnet ved labradoritt er den blå og spektrale fargeendringseffekten (figur 5-50).
Når edelsteinsprøven roteres til en viss vinkel, kan den vise blå, grønn, oransje, gul, gyllen, gul, lilla og rød irisering. Årsaken til iriseringen er interferens av lys mellom de tynne lagene av plagioklas-tvillingkrystallene eller de fine, flassende hematittinneslutningene og noen nålelignende inneslutninger i plagioklasen, noe som forårsaker interferens inne i plagioklasen. På grunn av de nålelignende inneslutningene kan plagioklasen se mørk ut og gi blå irisering. Slipt og polert på en bestemt måte kan det noen ganger oppstå en katteøyeeffekt.
2. Metoder for optimalisering av behandling og identifisering av feltspat-edelstener
Feltspat-edelstener har ofte spaltninger eller brudd, og hovedformålet med optimaliseringsbehandling er å skjule disse sprekkene, noe som gjør edelstenens struktur mer robust og øker stabiliteten. Vanlige metoder for optimaliseringsbehandling omfatter fylling og belegg, voksdypping, bestråling og diffusjon.
(1) Påfylling og Filming
På grunn av den utviklede spaltningen av månesteiner dannes det ofte spesielle lagdelte sprekker som påvirker utseendet deres. Fargeløs olje eller harpiks brukes til fylling, og deretter påføres et lag med harpikslignende film på overflaten. Identifikasjonsmetoden sjekker om interferensfargene som dannes i sprekkene har spesielle refleksjoner, og er da et beleggfenomen på overflaten. Siden brytningsindeksen til harpiks og feltspat er veldig nær, er det nødvendig å se om det oppstår spesielle fenomener i dobbeltbrytning. På overflaten av andre typer feltspat-edelstener legges det en blå eller svart film for å skape irisering, og ved forstørret inspeksjon kan man se at filmen skaller av. Hvis disse behandlingsmetodene er tydelige, kan infrarød spektroskopi brukes til identifikasjon.
(2) Voksing
For feltspat med mange sprekker kan fargeløs eller farget voks fylle overflatespaltingshullene. Stabiliteten til den fylte edelstenen er generelt gjennomsnittlig, og et voksfenomen kan oppdages ved å sondere med en varm nål; voksens sammensetning kan også måles ved hjelp av infrarød spektroskopi.
(3) Bestråling
Hvit mikroklin kan forvandles til blå amazonitt gjennom bestrålingsbehandling. Denne behandlingen av edelstener er sjelden og vanskelig å oppdage.
(4) Diffusjon
Rød feltspat av edelstenskvalitet tilhører plagioklasgruppen og er en ny type edelsten de siste årene. Fargen er ofte relatert til kobber og jern. For tiden dannes det meste rød feltspat under oksidasjonsforhold ved høy temperatur med diffusjon av kobber- og jernelementer. Identifikasjonsegenskapene inkluderer et høyt innhold av kobber- og jernelementer, og edelstenens overflate viser tegn på sintring ved høy temperatur.