Polski 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
العربية 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Română 
Ελληνικά 
Türkçe 
Čeština 
Magyar 
Norsk bokmål 
Odsłonięcie innych 8 rodzajów zoptymalizowanych kamieni szlachetnych z pojedynczym kryształem
Optymalizacja i identyfikacja żółtego topazu, turmalinu, cyrkonu itp.
Kryształy klejnotów ułożone w okresowy wzór zgodnie z pewnymi zasadami przez atomy lub cząsteczki nazywane są klejnotami monokrystalicznymi. Istnieje wiele klejnotów monokrystalicznych, takich jak rubiny, szafiry, diamenty, szmaragdy, turmaliny, kryształy i cyrkonie. Pojedyncze kryształy mają zazwyczaj wysoką przezroczystość i silny połysk. Obróbka optymalizacyjna klejnotów monokrystalicznych jest stosowana głównie w celu poprawy koloru i przezroczystości klejnotów o barwie allochromatycznej. Większość klejnotów zabarwionych pierwiastkami śladowymi może poprawić swój kolor i zwiększyć przezroczystość poprzez obróbkę optymalizacyjną. Różne metody obróbki optymalizacyjnej są wybierane na podstawie składu chemicznego, struktury i mechanizmu koloru klejnotów monokrystalicznych. Na przykład, naturalne szmaragdy i rubiny z wieloma szczelinami często używają bezbarwnego lub kolorowego wtrysku oleju do wypełnienia. Istnieje wiele metod optymalizacji obróbki klejnotów korundowych i prawie wszystkie mogą być stosowane do klejnotów korundowych. Metody optymalizacji obróbki innych rodzajów klejnotów monokrystalicznych powinny być wybierane zgodnie z zasadą koloru klejnotów.
Ponadto niektóre monokrystaliczne klejnoty zabarwione przez ich składniki, takie jak granat, malachit i perydot, nie mogą wykorzystywać metod optymalizacji w celu zmiany koloru klejnotów.
Napromieniowany niebieski topaz
Spis treści
Sekcja I Żółty Topaz
1. Charakterystyka gemmologiczna żółtego topazu
Żółty topaz, znany również jako topaz, ma skład chemiczny Al2SiO4(F,OH)2 i może zawierać pierwiastki śladowe, takie jak Li i Be, Ga. Zwykle występuje w kolorze bezbarwnym, jasnoniebieskim, niebieskim, żółtym, różowym, różowym, czerwono-brązowym, zielonym i innych; różowy topaz może zawierać jony chromu.
W zależności od różnych składników, topaz dzieli się na topaz typu F i topaz typu OH. Kolory topazu typu F są głównie bezbarwne, jasnoniebieskie lub brązowe, produkowane w pegmatytach; kolory topazu typu OH są głównie żółte, złotożółte, różowe, czerwone itp. Występuje w skałach greisen lub dike, a czerwony topaz OH zawierający chrom jest bardzo cenną odmianą. Produkowany jest głównie w granitowych pegmatytach i greisenach. Obszary produkcyjne są rozmieszczone na całym świecie, w tym w Brazylii, Birmie, Stanach Zjednoczonych i na Sri Lance, a także w Yunnan, Guangdong i Mongolii Wewnętrznej w Chinach.
2. Zmiany koloru topazu przed i po ulepszeniu
Różne rodzaje topazu będą powodować różne zmiany po optymalizacji. Głównym celem optymalizacji topazu jest poprawa jego koloru. W zależności od typu, konkretne zmiany koloru są następujące:
(1) Topaz typu F
Bezbarwny lub brązowy topaz typu F po napromieniowaniu radioaktywnym zmienia się w ciemnobrązowy lub zielonkawo-brązowy, a po obróbce cieplnej w temperaturze około 200 ℃ można uzyskać piękny niebieski topaz o różnych odcieniach (rysunek 5-27).
Po ulepszeniu, żółty topaz typu F bardzo przypomina akwamaryn i stał się jego substytutem. Niebieski kolor ulepszonego żółtego topazu jest stabilny, a nadmierne ogrzewanie może przywrócić go do pierwotnego stanu.
(2) Żółty topaz typu OH
Żółty topaz typu OH występuje w różnych kolorach, z których najdroższym jest pomarańczowo-żółty topaz, znany jako "Imperial Topaz". Inne kolory żółtego topazu można również zoptymalizować, aby uzyskać kolor "Imperial Topaz".
Różowy lub purpurowo-żółty topaz zawierający chrom może zmienić kolor na pomarańczowo-czerwony i czerwony po napromieniowaniu i może zostać przywrócony do pierwotnego koloru po podgrzaniu.
Brazylijskie różowe i czerwone topazy są wytwarzane przez podgrzewanie żółtych i pomarańczowych topazów z tego regionu. Pewien rodzaj brazylijskiego niebieskiego topazu staje się czarny po napromieniowaniu radioaktywnym, a ekspozycja na światło słoneczne może przywrócić mu pierwotny kolor. Jeśli zastosuje się kontrolowaną obróbkę cieplną, można go przekształcić w różowy, a przy odpowiednim promieniowaniu można uzyskać złoty kolor, ale niebieski się nie pojawi. Zmianę koloru topazu typu OH po napromieniowaniu pokazano na rysunku 5-28.
3. Typowe metody optymalizacji obróbki topazu
Istnieje wiele metod optymalizacji obróbki topazu; najbardziej powszechną i komercyjnie cenną metodą jest napromieniowanie. Większość niebieskich topazów jest najpierw poddawana napromieniowaniu z bezbarwnego topazu, a następnie obróbce cieplnej w celu usunięcia żółtych i brązowych odcieni. Ta metoda zmiany koloru skutkuje żywymi kolorami, które są bardzo stabilne. Niebieski topaz typu F, który został poddany napromieniowaniu, jest bardzo popularny na rynku, ale radioaktywność resztkowa musi być poniżej norm krajowych, zanim będzie można go sprzedać. Inne metody obróbki, takie jak obróbka cieplna, powlekanie i dyfuzja, są powszechnymi metodami optymalizacji topazu.
Stabilność niebieskiego koloru niebieskiego topazu po obróbce kolorystycznej zawsze była głównym przedmiotem zainteresowania branży jubilerskiej i konsumentów. Symulowane eksperymenty blaknięcia i ekspozycji na światło słoneczne przez prawie 5 lat pokazują, że napromieniowany niebieski topaz blaknie tylko 2%-3% w ciągu 5 lat, co oznacza, że w ciągu 5 lat nie można zaobserwować znaczącego blaknięcia.
(1) Technologia i sprzęt do napromieniania
Powszechnie stosowaną metodą obróbki topazu na rynku jest obróbka napromieniowaniem, a napromieniowany topaz zyskał duże uznanie na przestrzeni lat. Poprzez napromieniowanie i/lub obróbkę cieplną można wzmocnić lub wytworzyć różowe, żółte, brązowe i niebieskie odcienie topazu. Każde urządzenie, które może generować promienie radioaktywne, może napromieniować topaz. Powszechnie stosowane urządzenia obejmują urządzenia napromieniowujące ze źródłem kobaltu, reaktory na neutrony prędkie oraz akceleratory elektronów o wysokiej i niskiej energii. Reaktor na neutrony prędkie jest obecnie głównym urządzeniem do ulepszania topazu.
Charakterystyczną cechą napromieniania za pomocą reaktorów na neutrony prędkie jest wysoka wydajność i silna zdolność penetracji, co pozwala uzyskać topaz o głębokim niebieskim wykończeniu. Ze względu na wiele kanałów i dużą objętość reaktora, wiele próbek może być napromieniowanych jednocześnie.
Akceleratory elektronów o wysokiej i niskiej energii pozwalają uzyskać głębsze kolory, ale muszą być również poddane obróbce cieplnej w celu usunięcia żółtych odcieni. Metoda ta może prowadzić do pozostałości radioaktywności, więc topaz poddany obróbce nie może być natychmiast wprowadzony na rynek. Napromieniowanie topazu za pomocą reaktora może zmienić jego kolor na niebieski bez konieczności późniejszego podgrzewania. Najbardziej typowym kolorem napromieniowania reaktora jest średni do głębokiego szaro-niebieskiego, często o wyglądzie "atramentu". Czasami obróbka cieplna jest stosowana w celu usunięcia tego atramentowego wyglądu, co skutkuje jaśniejszym i bardziej nasyconym kolorem (rysunek 5-29). Jednak każdy kamień szlachetny poddany działaniu reaktora ma resztkową radioaktywność. Dlatego napromieniowany topaz musi być przechowywany przez pewien czas, aż radioaktywność spadnie do określonego poziomu, zanim będzie można go wykorzystać komercyjnie.
Czasami łączy się kilka metod obróbki, aby uzyskać głębsze kolory bez atramentowego wyglądu topazu. Ta połączona obróbka wykorzystuje napromieniowanie reaktora, przyspieszenie elektronów i obróbkę cieplną, co skutkuje jasnym, wysoce nasyconym topazem.
Po napromieniowaniu kolor niebieskiego topazu jest stabilny, szeroko stosowany w dziedzinie kamieni szlachetnych i uwielbiany przez wielu.
(2) Obróbka cieplna
Celem obróbki cieplnej jest usunięcie słabo zabarwionych i niestabilnych centrów koloru, pozostawiając dobry kolor i stabilne centra koloru. Podgrzewanie usuwa brązowe i brązowawe centra koloru w topazie typu F, odsłaniając niebieskie centrum koloru.
Powszechnie stosowanym sprzętem do obróbki cieplnej jest piec lub piec muflowy o temperaturze ogrzewania 180-300 ℃, która musi być dokładnie kontrolowana. Niebieskie centrum koloru topazu pojawia się w określonej temperaturze; poniżej tej temperatury kolor pozostaje niezmieniony, a powyżej tej temperatury niebieski zanika do bezbarwnego.
(3) Powierzchnia filmowanie
Powlekanie powierzchni jest powszechną metodą obróbki topazu, w której warstwa kolorowej folii jest nakładana na bezbarwny lub jasny topaz w celu uzyskania różnych kolorów. Powłoka powierzchniowa jest zazwyczaj kolorowa, z bardzo cienką warstwą, a najczęściej stosowaną jest folia z tlenku metalu.
(4) Obróbka dyfuzyjna
Ogólnie rzecz biorąc, obróbka dyfuzyjna przy użyciu Co2+ może produkować niebieski topaz. Proces dyfuzji jest podobny do dyfuzji szafiru, z wykorzystaniem ogrzewania w wysokiej temperaturze. Bezbarwny lub jasny topaz może po dyfuzji wytwarzać niebieski topaz kobaltowy.
4. Charakterystyka identyfikacyjna topazu poddanego optymalnej obróbce
Po obróbce optymalizacyjnej topaz powinien być rozróżniany na podstawie jego właściwości. Z wyjątkiem obróbki cieplnej, która jest uważana za optymalizację, wszystkie inne są klasyfikowane jako obróbka, a metoda obróbki powinna być odnotowana w nazewnictwie. Cechy identyfikacyjne poddanego obróbce topazu są podsumowane w następujący sposób.
(1) Metody identyfikacji napromieniowanego topazu
Większość napromieniowanych topazów wykazuje różne odcienie niebieskiego. Chociaż taka intensywność i głębia niebieskiego koloru nie została znaleziona w naturze, obecnie nie ma nieniszczącej metody dokładnego udowodnienia, czy kolor niebieskiego topazu został napromieniowany. Jeśli jednak zostanie potwierdzone, że został napromieniowany, powinno to zostać odnotowane w certyfikacie identyfikacyjnym. Dodatkowo, niektóre żółte i brązowe topazy, zarówno naturalnie, jak i sztucznie barwione, mogą blaknąć pod wpływem światła.
Niebieski topaz typu F powstaje w wyniku zewnętrznego napromieniowania, tworząc niebieskie centrum koloru. Różnica w stosunku do naturalnego topazu polega na tym, że napromieniowane próbki powstają w wyniku sztucznego, krótkotrwałego napromieniowania wysokimi dawkami i ogrzewania; naturalne próbki powstają w wyniku długotrwałego napromieniowania niskimi dawkami i ekspozycji na światło w naturze. Kolor napromieniowanego niebieskiego topazu jest stabilny, więc generalnie nie ma potrzeby określania, czy jest on naturalny, ale w przypadku napromieniowanego topazu należy przeprowadzić testy radioaktywności resztkowej.
Próbki napromieniowane za pomocą reaktora neutronowego nieuchronnie wytwarzają radioaktywność resztkową. W związku z tym wymagany jest dłuższy czas chłodzenia i umieszczenia w celu zmniejszenia radioaktywności resztkowej. Napromieniowany topaz musi być przechowywany przez co najmniej rok przed wprowadzeniem na rynek, ponieważ radioaktywność resztkowa topazu ma okres półtrwania wynoszący około stu dni i musi upłynąć trzy okresy półtrwania, aby upewnić się, że nie zaszkodzi ludzkiemu ciału przed wprowadzeniem na rynek.
Obecnie normy dotyczące maksymalnej radioaktywności resztkowej napromieniowanego topazu różnią się w zależności od kraju. Większość krajów i regionów przyjmuje 70 Bq jako standard, co oznacza, że radioaktywność resztkowa w kamieniu szlachetnym musi być niższa niż 70 Bq, aby można go było wprowadzić do obrotu, przy czym normy w Stanach Zjednoczonych i Hongkongu są jeszcze niższe.
(2) Cechy identyfikacyjne nakręcony
Topaz pokryty powłoką wykazuje bardzo jasne kolory tęczy na swojej powierzchni [Rysunek 5-30(a)]. Po powiększeniu na powierzchni widoczne są rysy, które są spowodowane niską twardością materiału do powlekania.
(3) Charakterystyka identyfikacyjna topazu poddanego obróbce dyfuzyjnej
Obróbka dyfuzyjna topazu jest podobna do obróbki dyfuzyjnej niebieskiego szafiru, polegającej na wprowadzeniu jonów barwiących do sieci lub szczelin kamienia szlachetnego w warunkach ogrzewania. Po obróbce dyfuzyjnej główne cechy identyfikacyjne topazu są następujące:
① Kolor topazu wykazuje charakterystyczny niebiesko-zielony odcień Co2+, a niebiesko-zielony kolor jest ograniczony do powierzchni, o ogólnej grubości nie większej niż 5 μm.
② Po powiększeniu kolor powierzchni topazu wydaje się nierówny, często wykazując skupiska brązowo-zielonych plam, które są bardziej widoczne, gdy kamień jest obserwowany w cieczy zanurzeniowej.
③ Ze względu na dużą ilość Co2+ w poddanym obróbce dyfuzyjnej żółtym szafirze, wydaje się pomarańczowo-czerwony pod filtrem Chelsea.
④ Widmo absorpcyjne może pokazywać zawartość Co2+ widmo absorpcji.
Sekcja II Turmalin
1. Gemmologiczna charakterystyka turmalinu
Turmalin o jakości klejnotu nazywany jest turmalinem, a jego skład chemiczny jest złożony. Turmalin należy do złożonego minerału krzemianu boru o wzorze chemicznym Na(Mg, Fe, Mn, Li, A1)3A16 (Si6O18)(BO3)3(OH, F)4. W zależności od składników dzieli się głównie na cztery odmiany: dravite, schorlite, elbaite i tsilaisite. Pierwiastki śladowe, takie jak żelazo, magnez, lit, mangan i aluminium, mogą się wzajemnie zastępować, a różna zawartość jonów może wpływać na kolor i rodzaj turmalinu.
Istnieją dwie serie kompletnych roztworów stałych między dravitem i schorlitem oraz między schorlitem i elbaitem. Jednocześnie istnieje niekompletny roztwór stały między dravitem a elbaitem. Te o jasnych kolorach i wyraźnej przezroczystości mogą być używane jako kamienie szlachetne. Turmalin bogaty w żelazo jest czarny i zielony; im wyższa zawartość żelaza, tym ciemniejszy kolor; turmalin bogaty w magnez jest żółty lub brązowy; turmalin litowy, manganowy i cezowy jest różowoczerwony, różowy, czerwony lub niebieski; turmalin bogaty w chrom jest zielony do ciemnozielonego. Wśród nich najlepsze kolory to błękitny i jasny różowoczerwony turmalin, a wysokiej jakości, ciężki turmalin jest wyceniany podobnie do rubinów tego samego gatunku.
W tym samym krysztale turmalinu nierównomierność rozmieszczenia składników również prowadzi do różnic w kolorze, z dwukolorowym turmalinem, wielokolorowym turmalinem lub arbuzowym turmalinem z wewnętrzną zielenią podczerwieni pojawiającą się wzdłuż turmalinu. Odmiany turmalinu są głównie klasyfikowane według koloru na serię czerwoną, niebieską, zieloną i dwukolorową. Odmiany i przyczyny kolorów turmalinu przedstawiono w tabeli 5-8.
Tabela 5-8 Odmiany turmalinu i przyczyny ich koloru
| Nazwa kamienia szlachetnego | Główny skład chemiczny | Kolor | Przyczyna koloru |
|---|---|---|---|
| Czerwony turmalin | Na(Li,Al)3Al6B3(Si6O27) | Różowy do czerwonego | Litowo-jonowe i manganowo-jonowe |
| (OH, F)4NaMn3Al6B3(Si6O27)(OH, F)4 | |||
| Zielony Turmalin | Na(Mg, Fe)3Al6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | Żółto-zielony do ciemnozielonego, a także niebiesko-zielony i brązowo-zielony | Mała ilość jonów żelaza, więcej jonów żelaza może powodować czarny kolor |
| Niebieski turmalin | Na(Fe, CU)3Al6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | Jasnoniebieski do ciemnoniebieskiego | Jony żelaza i niewielka ilość jonów miedzi |
| Turmalin Paraíba | Na(Cr, Mn)3Al6B3 (Si6O27)(OH, F)4 | Zielony do niebieskiego | Jony miedzi i jony manganu |
Turmalin jest bogaty w inkluzje i ma rozwinięte szczeliny. Ogólnie rzecz biorąc, podczas obróbki kamieni półszlachetnych fabryki wstrzykują żywicę przed cięciem, aby uniknąć pękania surowców i zwiększyć wydajność. Służy to poprawie przyczepności, a także zwiększa przejrzystość. Nawet po wstrzyknięciu żywicy wydajność wynosi tylko 10%-20%; bez wstrzyknięcia żywicy wydajność może być mniejsza niż 5%. Prawie wszystkie turmaliny są poddawane wtryskowi żywicy przed cięciem, aby obniżyć koszty i poprawić wydajność.
2. Optymalizacja obróbki i metody identyfikacji turmalinu
Typowe zabiegi optymalizacyjne dla turmalinu obejmują obróbkę cieplną, wypełnianie, barwienie, filmowanie, napromieniowanie i dyfuzję.
(1) Obróbka cieplna
Obróbka cieplna może być stosowana w celu poprawy koloru turmalinu, generalnie podgrzewając ciemniejszy turmalin, aby rozjaśnić jego kolor, zwiększając w ten sposób przezroczystość i podnosząc jakość kamienia szlachetnego.
Ze względu na liczne pęknięcia w naturalnym turmalinie, wymagana jest obróbka wstępna przed podgrzaniem i ukształtowaniem turmalinu do pożądanej formy bez dokładnego szlifowania i polerowania. Temperatura ogrzewania nie powinna być zbyt wysoka, a prędkość ogrzewania powinna być stopniowa, aby zapobiec pękaniu kamienia szlachetnego. Po obróbce termicznej turmalin będzie wykazywał następujące cechy:
① Obróbka cieplna turmalinu jest sklasyfikowana jako optymalizacja w normie krajowej i może nie być określona w certyfikacie. Obróbka cieplna może zmienić kolor turmalinu i poprawić jego czystość.
② Zmiany koloru mogą rozjaśnić niebiesko-zielony kolor po podgrzaniu, zwiększyć przezroczystość, wzmocnić zieleń i wyeliminować niebieski; usunąć czerwone odcienie z koloru turmalinu; niektóre brązowe zmieniają kolor na różowy lub bezbarwny; fioletowo-czerwone odcienie zmieniają kolor na niebieski; pomarańczowe odcienie zmieniają kolor na żółty itp. Kolor jest stosunkowo stabilny po obróbce cieplnej.
③ Po obróbce cieplnej wewnętrzne wtrącenia turmalinu często wykazują znaczące zmiany, a powiększona inspekcja ujawnia niektóre wtrącenia gazowo-cieczowe, które pękły, powodując ciemnienie.
(2) Napełnianie
Ze względu na liczne szczeliny w naturalnym turmalinie, ich wypełnienie może zwiększyć wydajność turmalinu i poprawić stabilność kamieni szlachetnych. Dlatego też obróbka wypełniająca jest szeroko stosowaną metodą optymalizacji turmalinu.
① Celem wypełnienia jest zapobieganie pękaniu surowego kamienia podczas przetwarzania, dzięki czemu jego struktura jest bardziej solidna. Ogólnie rzecz biorąc, materiały organiczne lub szkło są wypełniane w bogatych szczelinach turmalinu.
② Typowe materiały wypełniające obejmują substancje organiczne i szkło, podzielone między innymi na bezbarwny klej, bezbarwny olej, kolorowy klej, kolorowy olej, bezbarwne szkło i kolorowe szkło.
Obróbka wypełniająca jest powszechnie stosowana w przypadku turmalinu średniej i niskiej jakości, często spotykanego w bransoletkach, rzeźbach i przedmiotach dekoracyjnych. Na rynku ponad 90% biżuterii z turmalinu średniej i niskiej jakości zostało poddanych różnym stopniom wypełnienia (rysunek 5-31). Wysokiej jakości turmalin może być również poddawany obróbce wypełniającej, ale jego ilość jest na ogół bardzo mała i trudna do zidentyfikowania.
③ Charakterystyka identyfikacji wypełnienia: Po wypełnieniu, połysk powierzchni odsłoniętej części wypełnionego turmalinu różni się od połysku głównego kamienia szlachetnego, a w miejscu wypełnienia widoczne są błyski i pęcherzyki.
- W konwencjonalnych przyrządach do testowania klejnotów, materiał wypełniający w wypełnionym turmalinie można zaobserwować jako białe substancje włókniste, żółte substancje włókniste, niebieskie błyski i płynne struktury wewnątrz turmalinu.
- Materiał wypełniający wypełnia otwarte szczeliny. Podczas identyfikacji turmalinu wypełnionego olejem i klejem ważne jest, aby obserwować różnicę między połyskiem powierzchni turmalinu a połyskiem materiału wypełniającego; ogólnie można zobaczyć żółto-brązowy materiał wypełniający. Podczas identyfikacji turmalinu wypełnionego szkłem, podczas procesu potrząsania turmalinu pojawi się efekt migania (Rysunek 5-32).
Oprócz konwencjonalnych instrumentów, duże instrumenty, takie jak spektroskopia w podczerwieni, mogą ujawnić spektrum absorpcji właściwości materiału wypełniającego, a analiza obrazu luminescencji (taka jak instrumenty do obserwacji fluorescencji w ultrafiolecie) może obserwować stan dystrybucji materiału wypełniającego.
④ Klasyfikacja poziomów napełnienia: Jest on podzielony na bardzo lekki, lekki, umiarkowany i ciężki w oparciu o ilość wypełnienia na rynku, z cechami identyfikacyjnymi każdego poziomu przedstawionymi w Tabeli 5-9.
Tabela 5-9 Klasyfikacja i cechy identyfikacyjne ilości napełnienia na rynku
| Charakterystyka | Niezwykle lekki | Światło | Umiarkowany | Ciężki |
|---|---|---|---|---|
| Charakterystyka napełniania | Bardzo mały i bardzo płytki obszar | Stosunkowo mały i płytki obszar | Mały i płytki obszar | Większy i głębszy obszar |
| Charakterystyka wypełnienia gruczołu szczelinowego | Szczelina jest bardzo płytka, trudno odróżnić materiał wypełniający. | Szczelina jest stosunkowo płytka, część wypełniająca jest mniejsza niż 1/2 próbki. | Wyraźne pęknięcia, wypełniona część zamknięta dla próbki 1/2 | Wyraźne pęknięcia, wypełniona część przekracza próbkę 1/2 |
| Pozycja napełniania | Brak ograniczeń | Głównie na krawędziach próbki | Brak widocznych otwartych szczelin | Na środku znajduje się zauważalne pęknięcie |
| Mikroskop Gem | Niezwykle trudne do wykrycia | Niełatwe do wykrycia | Stosunkowo łatwe do wykrycia | Łatwo wykrywalny |
| Widmo w podczerwieni | Nie można zidentyfikować | Nie można zidentyfikować | Możliwe do zidentyfikowania cechy częściowe | Potrafi zidentyfikować wszystkie funkcje |
(3) Barwienie
Barwienie jest powszechnie stosowane w przypadku turmalinu, który ma wiele pęknięć i jest często spotykany w czerwonych, zielonych i niebieskich koralikach. Ogólnie rzecz biorąc, jaśniejsze kolory są barwione na ciemniejsze, a bezbarwne na kolorowe. Podczas procesu barwienia zwykle stosuje się ogrzewanie, aby zapewnić równomierne przenikanie koloru przez szczeliny w turmalinie.
Cechy identyfikacyjne barwionego turmalinu: Obserwowany gołym okiem lub przez dziesięciokrotne szkło powiększające, rozkład kolorów barwionego turmalinu jest nierównomierny, często skoncentrowany w szczelinach lub zagłębieniach powierzchni, bez wyraźnego pleochroizmu. Zjawisko nierównomiernego koloru jest jeszcze bardziej widoczne pod mikroskopem.
(4) Leczenie napromieniowaniem
Bezbarwny lub lekko zabarwiony, wielokolorowy turmalin jest poddawany działaniu promieniowania o wysokiej energii, które prezentuje różne kolory w zależności od czasu naświetlania, dawki promieniowania i innych czynników. Bombardowanie elektronami może również zmienić bezbarwny lub różowy turmalin w jasnoczerwony turmalin, tworząc wiele pęknięć.
(5) Obróbka powłoki
Obróbka ta jest ogólnie odpowiednia dla bezbarwnego lub prawie bezbarwnego turmalinu. Po obróbce powlekania można uzyskać różne jasne kolory, a czasami nakładana jest również warstwa kolorowej folii (rysunek 5-33).
Cechy identyfikacyjne: Powiększona inspekcja ujawnia nienormalny połysk i miejscowe złuszczanie się powłoki. Większość powlekanych turmalinów wykazuje tylko jeden odczyt na refraktometrze, a zakres zmienności RI wzrasta, nawet przekraczając 1,70, bez wyraźnego pleochroizmu. Testy spektroskopii w podczerwieni lub Ramana mogą ujawnić charakterystyczne piki warstwy powłoki. Po nałożeniu powłoki można zaobserwować efekt halo unoszący się na powierzchni.
(6) Obróbka dyfuzyjna
① Obróbka dyfuzyjna to najnowsza proponowana metoda, która po raz pierwszy pojawiła się w turmalinie produkowanym w Afryce.
② Zwykle pojawia się bardziej w niebieskim turmalinie, rozpraszając jasną powierzchnię na ciemniejszy kolor, zauważając, że mogą występować pęknięcia spowodowane nierównomiernym ogrzewaniem turmalinu.
Ta metoda obróbki występuje głównie w wysokiej klasy turmalinie, a konwencjonalne instrumenty muszą pomóc w odróżnieniu turmalinu poddanego obróbce dyfuzyjnej od naturalnego turmalinu, wymagając dużych instrumentów do badania jego składu powierzchniowego. Ze względu na wysokie stężenie jonów chromoforowych wytwarzanych przez barwnik, spektrometria mas jonowych może wykryć wyższą zawartość jonów chromoforowych niż w naturalnym turmalinie.
Sekcja III Cyrkon
1. Charakterystyka gemmologiczna cyrkonii
Cyrkon to średniej i niskiej jakości kamień szlachetny składający się głównie z krzemianu cyrkonu. Oprócz cyrkonu często zawiera pierwiastki ziem rzadkich, niob, tantal i tor. Naturalna cyrkonia występuje w różnych kolorach, w tym bezbarwnym, niebieskim, żółtym, czerwonym, pomarańczowo-żółtym, zielonym, jasnozielonym, ciemnozielonym, brązowo-żółtym i brązowym. Wśród kamieni szlachetnych najczęściej występują bezbarwne, niebieskie i pomarańczowo-żółte, a odcienie kolorów są na ogół ciemniejsze (rysunek 5-34). Gdy zawartość ZrO2, SiO2 jest stosunkowo niski, jego właściwości fizyczne również ulegają zmianie, wraz ze spadkiem twardości i gęstości względnej. Cyrkon ogólnie ma słabą radioaktywność, a niektóre cyrkony wykazują silniejszą radioaktywność i amorfizację ze względu na obecność U, Th itp. co może zmniejszyć twardość do 6 i gęstość względną do 3,8, tworząc w ten sposób różne odmiany.
Cyrkon jest szeroko rozpowszechniony w Chinach i występuje głównie w różnych miejscach wzdłuż południowo-wschodniego wybrzeża, takich jak Wenchang w Hainan, Mingxi w Fujian i Liuhe w Jiangsu.
Naturalne cyrkonie dzielą się pod względem mineralogicznym na cyrkony typu wysokiego i niskiego, a te pomiędzy nimi określane są jako cyrkony typu pośredniego. Istnieją różnice we właściwościach fizycznych tych trzech typów cyrkonu: typu wysokiego, niskiego i pośredniego.
Cyrkonia wysokiej jakości jest dobrze skrystalizowana, o wyższym współczynniku załamania światła, twardości i gęstości niż pozostałe dwa typy cyrkonii. Cyrkonia o jakości klejnotu to głównie cyrkonia wysokiego typu.
Cyrkon niskiego typu często zawiera pewną ilość U3O8, HfO2 zanieczyszczenia radioaktywne, które zmniejszają względną zawartość ZrO2 i SiO2uszkadzają wewnętrzną siatkę, powodują, że kryształ staje się amorficzny i prowadzą do zmniejszenia współczynnika załamania światła, gęstości względnej, twardości itp. Cyrkonia o całkowicie niskim typie może osiągnąć stan amorficzny i generalnie nie nadaje się do stosowania w kamieniach szlachetnych.
Zawartość radioaktywnych zanieczyszczeń w cyrkonie średniego typu nie jest zbyt wysoka, uszkodzenie wewnętrznej sieci krystalicznej jest nieznaczne, a kryształ nie osiągnął stanu amorficznego cyrkonu niskiego typu. Cyrkon średniego typu jest często żółto-zielony lub brązowo-zielony.
Właściwości fizyczne trzech rodzajów cyrkonu, takie jak twardość, gęstość i współczynnik załamania światła, znacznie się różnią; konkretne parametry fizyczne można znaleźć w tabeli 5-10.
Tabela 5-10 Porównanie właściwości fizycznych trzech rodzajów cyrkonu
| Kategorie | Wysoki typ | Typ pośredni | Niski typ |
|---|---|---|---|
| System kryształów | Tetragonalny układ krystaliczny | Tetragonalny układ krystaliczny | Amorficzne ciała stałe |
| Formularz wyjściowy | Kwadratowe, kolumnowe i kwadratowe, dwustożkowe kształty żwiru itp. | Kolumnowy lub żwirowy | |
| Twardość | 7 ~ 7.5 | 6.5 ~ 7 | 6.5 |
| Gęstość/ (g/cm3) | 4.60 ~ 4.80 | 4.10 ~ 4.60 | 3.90 ~ 4.10 |
| Złamanie | W kształcie muszli | W kształcie muszli | W kształcie muszli |
| Współczynnik załamania światła | 1.925 ~ 1.984 | 1.875 ~ 1.905 | 1.810 ~ 1.815 |
| Dwójłomność | 0.054 | 0.008 ~ 0.043 | 0 ~ 0.008 |
| Wartość rozproszenia | 0.039 | 0.039 | 0.039 |
| Polichromatyczność | Niebieski ma wyraźny dichroizm, podczas gdy inne mają słaby dichroizm | Słaby dichroizm | Słaby dichroizm, całkowicie niski typ bez polichromatyzmu |
Naturalne cyrkonie należą do kamieni szlachetnych średniej klasy, przy czym najbardziej powszechne na rynku są cyrkonie bezbarwne i niebieskie. Oba kolory cyrkonii występują w naturze, ale w ograniczonych ilościach; większość z nich uzyskuje się poprzez sztuczną obróbkę cieplną. Cyrkonia ma współczynnik załamania światła ustępujący tylko diamentowi wśród naturalnych kamieni szlachetnych i ma bardzo wysoką wartość dyspersji. Bezbarwna przezroczysta cyrkonia przypomina diament i jest odmianą kamienia szlachetnego najbardziej podobną do diamentu w naturze, często używaną jako substytut diamentów. Cyrkonia jest często poddawana obróbce cieplnej w celu poprawy jej jakości, zmiany koloru lub zmiany rodzaju cyrkonii. Ponieważ podczas procesu optymalizacji nie są dodawane żadne inne substancje, jest on nadal uznawany za naturalny kamień szlachetny podczas oceny biżuterii.
2. Cechy wyróżniające cyrkonię i diament
Cyrkon jest bardzo dobrym substytutem diamentu o podobnym wyglądzie i właściwościach. Główne różnice między nimi są następujące:
(1) Wykazuje podwójne załamanie światła:
Cyrkon o jakości klejnotu to cyrkon wysokiej jakości. Cyrkon jest materiałem heterogenicznym o współczynniku podwójnego załamania światła wynoszącym 0,054. Obserwując fasety korony cyrkonu, można zobaczyć podwójny obraz na sąsiednich fasetach; diament jest materiałem jednorodnym i nie wykazuje zjawiska podwójnego obrazu.
(2) Charakterystyczne widmo absorpcyjne cyrkonów:
Często wykazują dwie bardzo wyraźne czerwone linie widmowe, z silną linią przy 653,5 nm i często widoczną towarzyszącą linią widmową przy 659 nm (rysunek 5-35).
(3) Gęstość względna:
Gęstość względna bezbarwnej cyrkonii wynosi 4,70, podczas gdy gęstość względna diamentu wynosi około 3,52.
(4) Eksperyment liniowy:
Diamenty i cyrkonie można odróżnić na podstawie ich widoczności na linii prostej. Umieść cyrkonię i diament na białej kartce papieru z narysowaną linią prostą i obserwuj z góry prostopadle do papieru. Diament po lewej stronie wykazuje całkowite wewnętrzne odbicie, więc linia nie jest widoczna, podczas gdy cyrkonia po prawej stronie wykazuje zakrzywioną linię (Rysunek 5-36).
3. Optymalizacja obróbki i metody identyfikacji cyrkonu
(1) Obróbka cieplna cyrkonu
Obróbka cieplna może zmienić kolor i rodzaj cyrkonu. Eksperymenty z modyfikacją koloru cyrkonu rozpoczęły się w latach 80-tych. Ze względu na niski koszt obróbki cieplnej i stabilny kolor cyrkonu po obróbce, stała się ona najpopularniejszą metodą optymalizacji cyrkonu. Prawie wszystkie niebieskie cyrkonie uzyskuje się poprzez obróbkę cieplną.
① Zmiana koloru
Obróbka cieplna w warunkach redukujących może prowadzić do powstania niebieskiej lub bezbarwnej cyrkonii. Cyrkonie różnego pochodzenia będą wykazywać różne kolory po obróbce cieplnej. Na przykład brązowo-czerwone surowce cyrkonowe z Wietnamu mogą po obróbce cieplnej wytwarzać bezbarwne, niebieskie i złoto-żółte cyrkonie; czerwone i brązowe cyrkonie z prowincji Hainan w Chinach mogą stać się bezbarwne. Bezbarwny i niebieski to najczęściej spotykane rodzaje cyrkonu.
Etapy obróbki cieplnej są następujące: Po pierwsze, próbka jest umieszczana w zamkniętym tyglu i wkładana do pieca, podgrzewana do 900-1000 ℃ w warunkach obniżonego ciśnienia i redukcji, co pozwala próbce osiągnąć kolor jakości klejnotu. Obróbka cieplna usuwa brązowe odcienie cyrkonu, aby uzyskać bezbarwny cyrkon, tworząc jednocześnie efekt białej mgiełki.
Obróbka cieplna w warunkach utleniania może wytworzyć złotożółtą i bezbarwną cyrkonię, gdy temperatura osiągnie 900 ℃. Niektóre próbki mogą wydawać się czerwone, a próbki, które nie osiągają koloru klejnotu, można również poddać obróbce cieplnej w warunkach utleniania, aby uzyskać bezbarwną lub złotożółtą cyrkonię.
Obróbka cieplna może dać bezbarwną i niebieską cyrkonię. Pozostała niebieska cyrkonia, która ma słaby kolor, ale dobrą przejrzystość, może być dalej podgrzewana w celu uzyskania bezbarwnej, żółtej i pomarańczowo-czerwonej cyrkonii. Proces optymalizacji obróbki cieplnej cyrkonii nie obejmuje dodawania żadnych innych substancji i nadal jest rozpoznawany jako naturalny kamień szlachetny podczas identyfikacji biżuterii.
② Typ zmiany
Podgrzewanie surowców cyrkonowych do temperatury 1450°C przez dłuższy czas może spowodować rekrystalizację krzemu i cyrkonu, przekształcając cyrkon niskiego typu w cyrkon wysokiego typu. Dzięki tej obróbce cyrkon o niskiej, średniej i wysokiej gęstości może zwiększyć swoją gęstość (do 4,7 g/cm).3 ), mają wyższy współczynnik załamania światła i wyraźne linie absorpcji oraz poprawiają przejrzystość i jasność. Rekrystalizacja spowodowana obróbką cieplną może również wytwarzać włókniste mikrokryształy, tworząc kocie oko. Na przykład większość cyrkonii ze Sri Lanki to zielone cyrkonie niskiego typu, które po obróbce cieplnej stają się znacznie jaśniejsze, zamieniając się w kamienie szlachetne cyrkonii wysokiego typu.
(2) Obróbka napromieniowaniem cyrkonem
Ze względu na ciemniejszy kolor naturalnej cyrkonii jest ona często napromieniowywana w celu uzyskania bezbarwnej i niebieskiej cyrkonii o wyższej jasności.
Napromieniowanie cyrkonu jest procesem odwrotnym do obróbki cieplnej. Prawie wszystkie wysokiej jakości ulepszenia cyrkonu uzyskane w wyniku obróbki cieplnej można przywrócić do koloru sprzed obróbki cieplnej poprzez napromieniowanie (promieniowanie rentgenowskie, promienie γ, wysokoenergetyczne elektrony itp.), a kolor może nawet stać się głębszy. Naturalna cyrkonia również ulega zmianom koloru pod wpływem napromieniowania; na przykład bezbarwna cyrkonia może stać się ciemnoczerwona, brązowo-czerwona lub fioletowa, pomarańczowo-żółta cyrkonia pod wpływem promieniowania rentgenowskiego; niebieska cyrkonia może stać się brązowa do czerwonawo-brązowej cyrkonii pod wpływem promieniowania rentgenowskiego. Jednak proces zmiany koloru tych napromieniowanych cyrkonów jest odwracalny i może powrócić do pierwotnego stanu w ekstremalnie wysokich temperaturach i ciśnieniu.
Copywrite @ Sobling.Jewelry - Producent biżuterii na zamówienie, fabryka biżuterii OEM i ODM
Sekcja IV Kryształ
Kwarc jest najobficiej występującym minerałem w skorupie ziemskiej, a także rodziną klejnotów o najbogatszej różnorodności. Kwarcowe kamienie szlachetne można podzielić na różne formy krystaliczne, takie jak makrokrystaliczne i mikrokrystaliczne, wśród których kwarc monokrystaliczny nazywany jest w gemmologii kryształem. Głównym składnikiem chemicznym kryształu jest SiO2Czysty kryształ jest bezbarwny i przezroczysty. Zawiera różne pierwiastki śladowe, takie jak żelazo, mangan, tytan itp. które mogą wytwarzać różne kolory (Rysunek 5-37). Gdy obecne są pierwiastki śladowe, takie jak aluminium lub żelazo, napromieniowanie powoduje, że te pierwiastki śladowe tworzą różne rodzaje centrów kolorów, co skutkuje różnymi kolorami, takimi jak dymny, fioletowy, żółty itp.
1. Główne odmiany i cechy identyfikacyjne kryształów
W zależności od koloru kryształu można go podzielić na różne odmiany kamieni szlachetnych: bezbarwny kryształ, ametyst, cytryn, kwarc dymny, kwarc różowy itp. Zgodnie z charakterystyką wtrąceń (zwanych "wtrąceniami") wewnątrz kryształu, można go również podzielić na odmiany, takie jak kwarc rutylowy i woda w krysztale, jak pokazano w tabeli 5-11.
Tabela 5-11 Główne rodzaje i cechy kryształów
| Kolor | Charakterystyka | Jon powodujący zabarwienie |
|---|---|---|
| Bezbarwny kryształ | Skład chemiczny to pojedynczy SiO2produkowany w czystych warunkach, jest całkowicie bezbarwny i przezroczysty | Brak |
| Ametyst | Kolor waha się od jasnofioletowego do ciemnofioletowego, przy czym najlepszy jest głęboki fiolet, charakteryzujący się mocnym i jasnym kolorem oraz wysoką przezroczystością. | Zawiera śladowe ilości żelaza, z którego powstaje [FeO4]5- centrum koloru powodujące kolor z powodu napromieniowania. |
| Cytryn | Znany również jako kamień cytrynowy, występuje w kolorze jasnożółtym, żółtym i pomarańczowo-żółtym, przy czym najlepsze są jasne i głębokie kolory. Naturalny cytryn jest niezwykle rzadki i drogi. | Głównym jonem powodującym kolor jest Fe2+ |
| Dymiący kryształ | Kryształ w kolorze dymnym do brązowawego, o nierównomiernym kolorze, znany również jako "cytryn w kolorze herbaty", o stosunkowo niskiej wartości. | Al3+ zastępuje Si4+ , wytwarzając [AlO4]5- wolne centra kolorów po napromieniowaniu |
| Rose Crystal | Kwarc o barwie od jasnoróżowej do fioletoworóżowej, zwykle z jaśniejszym odcieniem, znany również jako "Ross Crystal". | Głównymi jonami powodującymi zabarwienie są jony manganu i tytanu |
| Niebieski kryształ | Jasnoniebieski, ciemnoniebieski; naturalne niebieskie kryształy są rzadkie i zazwyczaj są syntetyczne | Jony żelaza i tytanu |
| Zielony kryształ | Zielony do żółto-zielonego; naturalne zielone kryształy są rzadkie i zazwyczaj są syntetyczne. | Jony powodujące zabarwienie to głównie Fe2+ |
| Kwarc rutylowany | Bezbarwny, jasnobrązowy, jasnożółty, z różnymi wtrąceniami mineralnymi, które dają różne kolory | Wtrącenia powodujące zabarwienie |
(1) Bezbarwny kryształ
Bezbarwne, przezroczyste i czyste kryształy dwutlenku krzemu mogą zawierać bogate wtrącenia, w tym zwykle wtrącenia ujemne, płynne i stałe. Rodzaje wtrąceń stałych w kryształach są zróżnicowane, a powszechnymi wtrąceniami stałymi są rutyl, turmalin i aktynolit.
(2) Ametyst
Kolor ametystu waha się od jasnofioletowego do głębokiego fioletu i może mieć różne odcienie brązu, czerwieni i niebieskiego. Wysokiej jakości ametyst z Brazylii wykazuje głębszy fioletowy kolor, podczas gdy ametyst z Afryki ma zwykle silny niebieski odcień. Ametyst produkowany w miejscach takich jak Henan w Chinach ma jaśniejszy kolor, dzieląc cechy kolorystyczne z jaśniejszym ametystem z Brazylii, oba są jasnofioletowe z lekkim brązowawym odcieniem i wysoką przezroczystością.
Rozkład kolorów ametystu jest nierównomierny, a najczęstszą cechą są kolorowe paski. Fioletowe pasma są ułożone równolegle do siebie, a czasami dwa zestawy pasm przecinają się pod pewnym kątem; można również zobaczyć kolorowe plamy z prostymi krawędziami na granicach, tworząc nieregularne kształty geometryczne.
Po napromieniowaniu kryształy zawierające śladowe ilości żelaza mają elektrony w Fe3+ warstwa elektronowa wzbudzona, wytwarzająca kolorowe centra wakancji [FeO4]5-. Wolne centra barwne absorbują głównie światło o długości fali 550 nm w widmie widzialnym, powodując, że kryształ wydaje się fioletowy. Podczas ogrzewania lub ekspozycji na światło słoneczne centra kolorów w ametystach mogą zostać uszkodzone, co prowadzi do blaknięcia.
(3) Cytryn
Cytryn odnosi się do żółtych kryształów powszechnie występujących w kolorze jasnożółtym, żółtym, złotożółtym i brązowożółtym. Skład chemiczny zawiera śladowe ilości żelaza i wody strukturalnej. Kolor może być związany ze sparowanym obłożeniem Fe2+ w krysztale. Cytryn ma zazwyczaj wysoką przezroczystość, a jego wewnętrzne cechy przypominają ametyst. Cytryn jest stosunkowo rzadki w przyrodzie i często występuje w połączeniu z ametystami i kwarcami. Większość cytrynów dostępnych na rynku jest poddawana obróbce cieplnej z ametystu lub cytrynu syntetycznego.
(4) Smoky Kryształ
Rodzaj kryształu o barwie od dymnej do brązowawej, o nierównomiernym zabarwieniu, znany również jako "cytryn w kolorze herbaty". Skład chemiczny zawiera śladowe ilości Al3+Al2+ zastępując Si4+a po napromieniowaniu wytwarza [A104]5- puste centra kolorów, co powoduje dymny wygląd kryształu. Kwarc dymny może zmienić się w bezbarwny kryształ po podgrzaniu.
(5) Róża Kryształ
Rodzaj kryształu o barwie od jasnoróżowej do różowoczerwonej, znany również jako "Rosy Crystal", który zawdzięcza swój kolor śladowym ilościom Mn i Ti w swoim składzie. Rose Crystal ma stosunkowo niską przezroczystość, często występuje w masywnej formie, a jego kolor nie jest zbyt stabilny; może blaknąć po podgrzaniu, a jeśli zostanie wystawiony na działanie promieni słonecznych przez długi czas, jego kolor będzie stopniowo się rozjaśniał.
(6) Niebieski kryształ
Niebieski kryształ odnosi się głównie do kryształów o barwie od jasnoniebieskiej do ciemnoniebieskiej. Naturalne niebieskie kryształy są rzadkie i prawie wszystkie są sztucznie syntetyzowane.
(7) Zielony kryształ
Kolor zielonego kryształu waha się od zielonego do żółto-zielonego. Powstawanie koloru jest związane z Fe2+I prawie nie ma naturalnie występującego zielonego kryształu na rynku; zwykle jest to produkt pośredni powstały podczas podgrzewania ametystu do cytrynu.
(8) Kwarc rutylowany
Typowe kolory rutylu kwarcowego obejmują bezbarwny, jasnożółty, jasnobrązowy itp. Może wydawać się złotożółty lub czerwonawo-brązowy ze względu na obecność rutylu i szaro-czarny ze względu na turmalin; często wydaje się szaro-zielony, gdy zawiera aktynolit.
2. Metody optymalizacji, obróbki i identyfikacji kryształów
Powszechnie stosowane metody optymalizacji obróbki kryształów obejmują głównie obróbkę cieplną, napromieniowanie, barwienie i filmowanie.
(1) Obróbka cieplna
Obróbka cieplna jest często stosowana w przypadku słabo zabarwionego ametystu; podgrzanie go do 400-500 ℃ może przekształcić go w cytryn lub produkt przejściowy - zielony kwarc. Po obróbce cieplnej cytryn może mieć pasma kolorów (pasma kolorów mogą pozostać niezmienione podczas procesu ogrzewania) i nie wykazuje pleochroizmu.
Innym rodzajem produktu poddanego obróbce cieplnej jest ametryna. Fioletowy i żółty tworzą odpowiednie plamy lub plamy koloru, często bez wyraźnych granic, a czasami tworzą odrębne strefy kolorów związane z obszarami wzrostu romboedru. Naturalny ametryn występuje tylko w Boliwii, ale tę cechę koloru można uzyskać poprzez obróbkę cieplną ametystu (lub syntetycznego ametystu) i obecnie nie ma skutecznej metody odróżnienia ametrynu poddanego obróbce od naturalnego ametrynu.
Ta obróbka cieplna została powszechnie zaakceptowana i jest uważana za optymalizację, nazwaną bezpośrednio od naturalnego kamienia szlachetnego.
(2) Leczenie napromieniowaniem
Obróbka napromieniowaniem jest stosowana do przekształcania bezbarwnego kwarcu w kwarc dymny lub ametyst. W tym przypadku bezbarwny kwarc jest najpierw napromieniowywany, aby stał się ciemnobrązowy lub czarny, a następnie poddawany obróbce cieplnej, aby zmienić jego kolor w celu uzyskania pożądanego odcienia. Zasada jest taka, że kwarc tworzy wolne centra kolorów poprzez napromieniowanie. Zasada jest taka, że kryształ jest zabarwiony przez tworzenie wolnych centrów koloru poprzez napromieniowanie. W bezbarwnych kryształach zanieczyszczenie Al3+ musi być obecny, a gdy Al3+ zastępuje Si4+, niektóre zasady (takie jak Na+ lub H+) musi być obecny wokół Al3+ aby utrzymać neutralność elektryczną kryształu.
Gdy kryształ jest napromieniowany przez źródła takie jak promienie rentgenowskie i promienie γ, energia sąsiednich atomów tlenu do Al3+ wzrasta i jeden z elektronów w parze może zostać wyrzucony ze swojej normalnej pozycji. Jeśli intensywność napromieniowania jest wysoka i jest wystarczająca ilość Al3+ w krysztale, kryształ może stać się czarny po napromieniowaniu. Schemat pustego centrum koloru kwarcu dymnego pokazano w rozdziale 3, rysunek 3-18.
Główną zasadą barwienia ametystu jest obecność śladowych ilości jonów żelaza i manganu. Ametyst może być również formowany poprzez napromieniowanie i obróbkę cieplną, ale zasada formowania różni się nieco od kwarcu dymnego. Ametyst ma te same centra kolorów dla wakansu, ale jego zanieczyszczeniem jest żelazo zamiast aluminium. Kryształy zawierające zanieczyszczające jony żelaza poddawane są napromieniowaniu, a elektrony w Fe3+ są wzbudzane w celu wytworzenia centrów koloru wakansu, powodując, że kryształ wydaje się fioletowy. Po podgrzaniu napromieniowanego ametystu, centra koloru znikają, a fiolet zanika. Po obróbce cieplnej fioletowy ametyst może zregenerować centra kolorów poprzez napromieniowanie i przywrócić fioletowy kolor.
Po podgrzaniu ametystu jego kolor zmienia się na żółty lub zielony. W tym momencie kolor nie jest już powodowany przez centra kolorów, ale przez pozycję i stan walencyjny żelaza metalu przejściowego. Napromieniowane kryształy są klasyfikowane jako zoptymalizowane przez normy krajowe i nie muszą być oznaczane w certyfikatach identyfikacyjnych.
(3) Zabieg barwienia
Proces barwienia kryształów obejmuje najpierw ogrzewanie i hartowanie bezbarwnych kryształów, a następnie zanurzenie ich w przygotowanym kolorowym roztworze, pozwalając kolorowemu roztworowi wniknąć w szczeliny powstałe podczas hartowania, barwiąc w ten sposób kryształy na różne kolory. Zabarwione kryształy mają wyraźne linie pęknięć, z kolorami skoncentrowanymi w szczelinach, co ułatwia ich identyfikację pod lupą lub mikroskopem. Inna sytuacja polega na zanurzeniu podgrzanych i wygaszonych bezbarwnych kryształów w bezbarwnym roztworze, gdzie bezbarwny roztwór wypełnia szczeliny, a ze względu na efekt interferencji ciekłego filmu w szczelinach, ten pierwotnie bezbarwny kryształ nabiera kolorowej opalizacji.
(4) Obróbka powłoki
Ogólnie rzecz biorąc, warstwa kolorowej folii jest nakładana na bezbarwne kryształy w celu zwiększenia połysku powierzchni kryształu; inną metodą jest nałożenie warstwy kolorowej folii na pawilon jasnych kryształów w celu wzmocnienia koloru kryształu. Powlekane kryształy są generalnie łatwiejsze do zidentyfikowania; czasami tęczowa cienka warstwa na powierzchni jest widoczna gołym okiem. Kryształy z powłokami na pawilonie nie są łatwe do zidentyfikowania i zwykle wymagają powiększenia, aby zaobserwować zmiany koloru i połysku między pawilonem a koroną (Rysunek 5-38).
Sekcja V Spinel
1. Charakterystyka gemmologiczna spinelu
Skład chemiczny spinelu to MgAl2O4. Czysty spinel jest bezbarwny, ale gdy zawiera pierwiastki śladowe Cr, Fe, Zn i Mn, może wytwarzać kolory takie jak czerwony, pomarańczowo-czerwony, różowy, fioletowo-czerwony, żółty, pomarańczowo-żółty, brązowy, niebieski, zielony i fioletowy (rysunek 5-39). Jony chromu mogą wytwarzać jaskrawoczerwony kolor, a najdrobniejszy czerwony spinel jest podobny do czerwonych rubinów gołębiej krwi, co czyni go bardzo drogim. Współczynnik załamania światła spinelu wynosi zazwyczaj około 1,718, stopniowo wzrastając do powyżej 1,78 wraz ze wzrostem zawartości żelaza, cynku i chromu.
2. Optymalizacja obróbki i metody identyfikacji spinelu
Typowe metody optymalizacji obróbki spinelu obejmują obróbkę cieplną, wypełnianie, barwienie i obróbkę dyfuzyjną.
(1) Obróbka cieplna
Niewiele spineli można wykorzystać do obróbki cieplnej i są one ograniczone do poprawy różowego spinelu. Różowy spinel z Tanzanii, poprzez obróbkę cieplną, zmienia kolor z jasnoróżowego na ciemnoróżowy lub z różowego na czerwony, ale ogólna korekta koloru jest zwykle ciemniejsza (Rysunek 5-40). Po obróbce w wysokiej temperaturze 1400 ℃ kolor spinelu wyraźnie ciemnieje. Jeśli temperatura ogrzewania jest niższa niż 1400 ℃, może to zmienić tylko przejrzystość spinelu, a nie jego kolor.
(2) Napełnianie
Metoda wypełniania spinelu jest podobna do tej stosowanej w przypadku rubinów i szmaragdów, z wykorzystaniem bezbarwnego oleju, kolorowego oleju lub materiałów takich jak plastik i wosk. Po wypełnieniu, szczeliny w naturalnym spinelu są redukowane, poprawiając jego kolor i przejrzystość.
Napełnianie spinelu odbywa się w warunkach próżniowych, ze wstępną obróbką i zgrubnym szlifowaniem spinelu w celu nadania mu odpowiedniego kształtu, a następnie płukaniem kwasem w celu usunięcia zanieczyszczeń ze szczelin. Następnie wysuszony spinel jest umieszczany wraz z materiałem wypełniającym w urządzeniu grzewczym w celu wypełnienia, a po wypełnieniu poddawany jest drobnemu szlifowaniu i polerowaniu.
Cechy identyfikacyjne wypełnionego spinelu: Powiększona inspekcja ujawnia różnice w połysku powierzchni między odsłoniętymi częściami wypełnienia a głównym kamieniem szlachetnym, z efektami błysku widocznymi w miejscach wypełnienia, a czasami widoczne są pęcherzyki powietrza. Badanie spektroskopowe w podczerwieni wykazuje charakterystyczne piki absorpcji w podczerwieni materiału wypełniającego.
(3) Barwienie
Barwienie spinelu jest stosowane głównie w przypadku jasnych spineli naturalnych z wieloma szczelinami, z których większość jest barwiona na czerwono, aby imitować rubiny. Środkiem barwiącym jest sól chromu, która może w pełni penetrować szczeliny spinelu w warunkach ogrzewania.
Charakterystyka identyfikacyjna barwionego spinelu: W powiększeniu rozkład kolorów barwionego spinelu jest nierównomierny, często skoncentrowany w szczelinach lub zagłębieniach powierzchni; w ultrafioletowym świetle fluorescencyjnym fluorescencja jest silna, a testy spektroskopii w podczerwieni ujawniają obecność środka barwiącego.
(4) Obróbka dyfuzyjna
Obróbka dyfuzyjna spinelu zazwyczaj wykorzystuje jony kobaltu do barwienia, umożliwiając jonom kobaltu wejście do sieci powierzchniowej spinelu poprzez ogrzewanie, tworząc charakterystyczny niebieski kobalt, który jest używany do poprawy koloru jasnego i mocno popękanego niebieskiego spinelu.
Cechy identyfikacyjne spinelu poddanego obróbce dyfuzyjnej: inspekcja w powiększeniu ujawnia gojące się szczeliny spowodowane wysoką temperaturą i częściowo stopione wtrącenia krystaliczne; inspekcja w powiększeniu lub obserwacja zanurzeniowa w oleju pokazuje wzbogacenie koloru w szczelinach, z jaśniejszymi kolorami klejnotów w gęstych obszarach strukturalnych i ciemniejszymi kolorami w obszarach szczelin; analiza składowa wskazuje na wysokie stężenie jonów chromoforowych w warstwie dyfuzyjnej (warstwa powierzchniowa) i niskie stężenie jonów chromoforowych wewnątrz; wydaje się czerwony pod filtrem Chelsea; widmo absorpcji pokazuje charakterystyczne linie absorpcji jonów kobaltu, a fotoluminescencja laserowa (taka jak widmo UV) może również odróżnić spinel dyfuzyjny od naturalnego spinelu.
Sekcja VI Granat
Istnieje wiele izomorficznych zjawisk substytucji wśród minerałów szlachetnych z grupy granatów, które można podzielić na kilka odmian granatu w oparciu o różne składy chemiczne, co skutkuje znacznymi różnicami w kolorze, składzie chemicznym i właściwościach fizycznych dla każdego rodzaju granatu.
1. Charakterystyka gemmologiczna grupy granatów
Ogólny wzór składu chemicznego granatu to A3B2(SiO4)3gdzie A reprezentuje kationy dwuwartościowe, głównie Mg2+Fe2+, Mn2+, Ca2+B reprezentuje kationy trójwartościowe, głównie Al3+, Cr3+Fe3+, Ti3+, V3+i Zr3+. Ze względu na znaczne różnice w promieniach kationów wchodzących do sieci, ta izomorficzna substytucja jest podzielona na dwie główne serie: jedna seria jest zdominowana przez trójwartościowy kation Al3+ w pozycji B, podczas gdy pozycja A składa się z dwuwartościowych kationów o mniejszym promieniu, takich jak Mg2+Fe2+, Mn2+tworząc szereg glinowy, który jest również znany jako szereg czerwony, z powszechnymi odmianami, w tym piropem, almandynem i spessartytem (Rysunek 5-41); drugi szereg jest zdominowany przez dwuwartościowy kation Ca o największym promieniu.2+ w pozycji A, podczas gdy pozycja B składa się z trójwartościowych kationów, takich jak Al3+, Cr3+Fe3+tworząc serię wapniową, z powszechnymi odmianami, w tym essonitem, andradytem i uvarovitem (Rysunek 5-42). Dodatkowo, niektóre granaty mają wtrącenia OH–, tworząc odmiany wodorozcieńczalne, takie jak hydrogrossular.
1.1 Seria aluminiowa Garnet
(1) Pyrope
Pirop o jakości klejnotu jest zwykle fioletowo-czerwony, różowy, brązowo-czerwony, pomarańczowo-czerwony itp. Głównym składnikiem chemicznym jest Mg3Al2(SiO4)3. Zmienność głębi koloru jest związana z zawartością jonów żelaza w piropie; im wyższa zawartość jonów żelaza, tym głębszy kolor. Pomarańczowy odcień piropu jest związany z obecnością Cr2O3; gdy Cr2O3 jest wysoka, czerwony odcień pogłębia się, a gdy zawartość Cr2O3 zawartość jest niska, pomarańczowy odcień pogłębia się. Widmo absorpcyjne piropu: szerokie pasmo absorpcyjne przy 564 nm, linia absorpcyjna przy 505 nm, a pirop zawierający chrom ma charakterystyczną absorpcję chromu w obszarze czerwonym, z liniami absorpcyjnymi przy 685 nm, 687 nm i pasmami absorpcyjnymi przy 670 nm, 650 nm (rysunek 5-43). Powszechne wewnętrzne wtrącenia igiełkowe i mineralne.
(2) Almandine
Typowe kolory almandynu o jakości klejnotu to brązowo-czerwony, różowy i pomarańczowo-czerwony; główny skład chemiczny to Fe3Al2(SiO4)3w którym Fe2+ jest często zastępowany przez Mg2+, Mn2+tworząc serię roztworów stałych. Jony chromoforowe almandyny są głównie żelazne, a absorpcja Fe2+ powoduje charakterystyczne widmo absorpcyjne almandynu. Widmo absorpcyjne almandynu pokazuje silne pasmo absorpcyjne przy 573 nm, a dwa węższe silne pasma absorpcyjne przy 504 nm i 520 nm są określane jako "okno almandynowe". Mogą również występować słabe pasma absorpcji w obszarze czerwonym i niebiesko-fioletowym. (Rysunek 5-43). Siła linii absorpcyjnych almandynu jest związana z zastąpieniem roztworu stałego Mg2+im więcej Mg2+ zastępuje Fe2+im słabsza absorpcja. Wewnątrz mogą być widoczne wtrącenia przypominające igły, a gdy są ułożone regularnie, mogą tworzyć efekt gwiazdy, a także mogą pojawić się wtrącenia mineralne.
(3) Spessartite
Typowe kolory spessartytu o jakości klejnotu obejmują brązowo-czerwony, różowo-czerwony, żółty i żółto-brązowy. Główny skład chemiczny to Mn3Al2(SiO4)3w którym Mn2+ jest zwykle częściowo zastępowany przez Fe2+i Fe3+ często zastępuje Al3+. Widmo absorpcyjne spessartytu pokazuje trzy silne pasma absorpcyjne przy 410nm, 420nm i 430nm oraz trzy słabe pasma absorpcyjne przy 520nm, 480nm i 460nm (Rysunek 5-43). Wewnątrz mogą występować faliste, zaokrąglone lub nieregularne kryształy lub wtrącenia cieczy.
1.2 Seria wapniowa Garnet
Typowe rodzaje obejmują essonit, andradyt i uvarovit. Ponadto niektóre granaty mają dodatkowe OH– w ich sieci, tworząc odmiany uwodnione, takie jak hydrogrossular.
(1) Essonite
Kolory essonitu są zróżnicowane, głównie zielone, żółto-zielone, żółte i brązowo-czerwone. Essonit jest najczęstszym rodzajem granatu w serii wapniowej, a jego główny skład chemiczny to Ca3Al2(SiO4)3. Essonit i andradyt tworzą kompletną serię roztworów stałych, co oznacza, że Al3+ i Fe3+ może całkowicie zastąpić. Gdy ilość Al3+ przekracza Fe3+nazywany jest essonitem.
Essonit zwykle nie ma charakterystycznego widma absorpcji. Mimo to, gdy zawiera składniki almandynu, może również wykazywać słabe cechy widma absorpcji. Istnieją dwa pasma absorpcji przy 407nm i 430nm.
(2) Andradyt
Typowe kolory granatów szlachetnych to żółty, zielony, brązowy i czarny. Głównym składnikiem chemicznym jest Ca3Fe2(SiO4)3w którym Mg2+ i Mn2+ często zastępują Ca2+i Al3+ często zastępuje Fe3+; gdy Cr3+ zastępuje część Fe3+nazywany jest demantoidem. Demantoid ma bardzo charakterystyczne inkluzje przypominające ogon, które składają się z włóknistego azbestu. Najważniejszym źródłem jest Ural w Rosji, gdzie czarny granat o wyższej zawartości Ti jest określany jako czarny granat.
(3) Uvarovite
Uvarovit jest podobny do demantoidu, powszechnie występującego w jasnozielonych i niebiesko-zielonych kolorach, często nazywanego szmaragdowozielonym granatem. Głównym składnikiem chemicznym uvarovitu jest Ca3Cr2(SiO4)3w którym znajduje się niewielka ilość Fe3+ zazwyczaj zastępuje Cr3+. Czysty uvarovit ma jasne kolory, a niebieskie odcienie nasilają się wraz ze wzrostem zawartości jonów żelaza.
Ze względu na rozległą substytucję izomorficzną, skład chemiczny granatu jest zwykle dość złożony, z główną klasyfikacją gatunków klejnotów przedstawioną w Tabeli 5-12. Skład naturalnego granatu jest zwykle stanem przejściowym podstawienia izomorficznego i rzadko występują granaty ze składnikami końcowymi.
Tabela 5-12 Klasyfikacja kamieni szlachetnych z grupy granatów
| Nazwa | Kolor | Współczynnik załamania światła | Skład chemiczny | Jony powodujące zabarwienie | |
|---|---|---|---|---|---|
| Seria aluminiowa | Pyrope | Fioletowo-czerwony, brązowo-czerwony, różowy, pomarańczowo-czerwony itp. | 1.740 ~ 1.760 | Mg3Al2(SiO4)3 | Fe2+, Mn2+, Cr3+ |
| Almandine | Brązowo-czerwony, różowy, pomarańczowo-czerwony itp. | 1.760 ~ 1.820 | Fe3Al2(SiO4)3 | Fe2+ , Mn2+ | |
| Spessartine | Brązowo-czerwony, różowo-czerwony, żółty i żółto-brązowy itp. | 1.790 ~ 1.814 | Mn3Al2(SiO4)3 | Mn2+Fe2+Fe3+ | |
| Seria Calcium | Essonite | Zielony, żółto-zielony, żółty, brązowo-czerwony, mlecznobiały itp. | 1.730 ~ 1.760 | Ca3Al2(SiO4)3 | Niewielka ilość Fe3+ zastępuje Al3+ |
| Andradyt | Żółty, zielony, brązowy, czarny itp. | 1.855 ~ 1.895 | Ca3Fe2(SiO4)3 | Fe3+, Cr3+, Ti3+ | |
| Uvarovite | Jasnozielony, niebiesko-zielony | 1.820 ~ 1.880 | Ca3Cr2(SiO4)3 | Cr3+Fe3+ | |
| Hydrogrossular | Zwykle zielony, z niewielkimi ilościami niebiesko-zielonego, białego i różowego. | 1.670 ~ 1.730 | Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x | Fe2+, Cr3+ | |
2. Optymalizacja obróbki i metody identyfikacji granatu
Ze względu na to, że mechanizm powodujący zabarwienie granatu jest przypisywany jego składnikom mineralnym, obecnie istnieje potrzeba większej liczby zabiegów optymalizacyjnych dla granatu, głównie obejmujących obróbkę cieplną, dyfuzję i kombinowane metody optymalizacji.
(1) Obróbka cieplna
Celem obróbki cieplnej granatu jest poprawa jego koloru. Po optymalizacji kolor granatu może zmienić się z jasnożółtego na pomarańczowo-żółty lub zielony. Po obróbce cieplnej powierzchnia piropu, almandynu i spessartynu zmienia się z żółtej na pomarańczowo-żółtą; po obróbce cieplnej essonitu i demantoidu poprawia się ich kolor i przezroczystość oraz następuje lekkie stopienie wewnętrznych wtrąceń przypominających ogon. Zdolność obróbki cieplnej do poprawy koloru granatu wynika z obecności śladowych jonów zanieczyszczeń w szczelinach granatu, które mogą zmieniać zawartość i stan walencyjny jonów zanieczyszczeń poprzez ogrzewanie, poprawiając w ten sposób kolor granatu.
Cechy identyfikacyjne granatu poddanego obróbce cieplnej: Po obróbce cieplnej wewnętrzne wtrącenia granatu ulegną zmianie, takiej jak pęknięcie pęcherzyków w granacie i częściowe stopienie wtrąceń mineralnych.
(2) Obróbka dyfuzyjna
Obróbka dyfuzyjna granatu jest ukierunkowana na jasny essonit. Jony żelaza i chromu są stosowane jako barwniki, a dyfuzja jest przeprowadzana przez ogrzewanie, co pozwala na poprawę jasnożółtego granatu do pomarańczowo-żółtego; użycie jonów kobaltu jako barwników może poprawić jasnożółty granat na zielony lub żółto-zielony.
Charakterystyka identyfikacyjna granatu poddanego obróbce dyfuzyjnej: Kolor po obróbce dyfuzyjnej występuje tylko na powierzchni granatu. Kolor powierzchni jest głęboki, podczas gdy kolor wewnętrzny jest jasny, skoncentrowany na powierzchni i w szczelinach. Po ponownym cięciu lub polerowaniu rozproszony kolor staje się mniej zauważalny.
(3) Obróbka złożona
Obróbka kompozytowa jest powszechną metodą optymalizacji granatu. Typowa metoda kompozytowa obejmuje dwie warstwy kamienia. Górna warstwa to zwykle granat, a dolna to szkło, określane jako kamień kompozytowy z granatem. Typowy kamień kompozytowy ma czerwony granat na górze i zielone szkło na dole, które jest używane do imitacji naturalnych szmaragdów.
Podstawową cechą identyfikacyjną kamienia kompozytowego granatu jest obserwacja obecności efektu "czerwonego pierścienia" (rysunek 5-44). Metoda obserwacji polega na umieszczeniu kamienia spiczastym końcem na białym tle i oświetleniu go punktowym źródłem światła. Jeśli wokół talii kamienia widoczny jest czerwony pierścień, można potwierdzić, że jest to kamień kompozytowy. Dodatkowo, dokładne zbadanie obszaru złożonego może ujawnić szew, a pęcherzyki powietrza mogą być również obecne w szwie.
Sekcja VII Tanzanit
Mineralogiczna nazwa tanzanitu to zoisyt, należący do grupy epidotu w mineralogii. W 1962 roku George Kruchiuk po raz pierwszy odkrył tanzanit, który początkowo był używany głównie jako materiał dekoracyjny. Po odkryciu niebiesko-fioletowych przezroczystych kryształów w Tanzanii w 1967 roku, stopniowo znalazły one zastosowanie w dziedzinie kamieni szlachetnych. Później kamień ten został nazwany tanzanitem od jego pochodzenia z Tanzanii.
1. Charakterystyka gemmologiczna tanzanitu
Tanzanit jest uwodnionym krzemianem wapniowo-glinowym z Ca2Al3(SiO4)3(OH), zawierający pierwiastki śladowe, takie jak V, Cr i Mn. Pierwiastek V zastępuje 41 w sieci, nadając tanzanitowi niebiesko-fioletowy kolor, podczas gdy różowa, nieprzezroczysta odmiana zawierająca Mn nazywana jest zoisytem manganowym. Ponadto ziarniste agregaty zoisytu współistniejące z nieprzezroczystymi rubinami i czarną hornblendą są sprzedawane jako "Ruby-Zoisite", podczas gdy te współistniejące z plagioklazem są określane jako "Dushan Jade".
Zawierający wanad zoisyt ma ortorombowy układ krystaliczny, z kryształami często wydłużonymi wzdłuż osi c, wyglądającymi na kolumnowe lub płaskie, z równoległymi paskami kolumnowymi i o przekroju zbliżonym do sześciokątnego. Inne odmiany zoisytu często pojawiają się jako ziarniste agregaty, o wspólnych odcieniach, w tym zielono-niebieskim z brązowymi odcieniami, a także szarym, brązowym, żółtym, zielonym i jasnoróżowym. Po obróbce cieplnej można usunąć brązowo-zielony do szaro-żółtego, uzyskując kolory niebieski i niebiesko-fioletowy. Niebieski zoisyt ma silne pasmo absorpcji przy 595 nm i słabe pasmo absorpcji przy 528 nm. Żółty zoisyt ma absorpcyjną linię widmową przy 455 nm (rysunek 5-45).
2. Optymalizacja obróbki i metody identyfikacji tanzanitu
Ze względu na zróżnicowane kolory naturalnego tanzanitu, który rzadko wykazuje czarujący jasny niebiesko-fioletowy kolor, często poddawany jest sztucznej obróbce cieplnej. Powszechne metody obejmują ogrzewanie w niskiej lub średniej temperaturze, a następnie filmowanie, podczas gdy obróbka dyfuzyjna jest mniej powszechna.
(1) Obróbka cieplna
Około 95% fioletowo-niebieskich tanzanitów dostępnych na rynku zostało poddanych obróbce cieplnej w temperaturze 600-650 C. Ta temperatura obróbki cieplnej może przekształcić brązowe, żółte i zielone kolory tanzanitu w niebieski. Analiza danych pokazuje, że tanzanit traci wodę i denaturuje od 965°C, zmieniając swoją wewnętrzną strukturę. Dlatego temperatura obróbki cieplnej tanzanitu powinna być niższa niż 965 ℃, aby zapewnić, że obróbka odbywa się w stabilnym zakresie faz tanzanitu, zapobiegając zmianom strukturalnym.
Wanad jest trójwartościowy w brązowych i innych rodzajach kryształów zoisytu, podczas gdy w tanzanicie jest czterowartościowy. Ogrzewanie w średnich i niskich temperaturach zmienia stan walencyjny wanadu z trójwartościowego na czterowartościowy, tworząc fioletowo-niebieski kolor, który jest stabilny. Jednak zielony zoisyt o jakości klejnotu jest zwykle sprzedawany bezpośrednio na rynku bez obróbki cieplnej.
Ze względu na to, że temperatura obróbki cieplnej tanzanitu znajduje się w średnim i niskim zakresie, charakterystyka wtrąceń wewnętrznych tanzanitu na ogół nie wykazuje bardzo oczywistych zmian, w przeciwieństwie do powszechnych wtrąceń stopionych kryształów i złamanych, wygiętych igieł rutylowych występujących w korundzie poddanym obróbce w wysokiej temperaturze. Dodatkowo, nie ma znaczących zmian w widmach podczerwieni i Ramana tanzanitu przed i po obróbce cieplnej, wykazując naturalne właściwości nieobrobionego tanzanitu.
Jednak w przypadku tanzanitu z silnym trichroizmem i znacznymi różnicami w kolorze, zmiana trichroizmu po podgrzaniu jest najbardziej wyraźna, przechodząc od żółto-zielono-fioletowo-niebieskiego do fioletowo-niebieskiego.
(2) Obróbka filmowania
Filmowanie to zabieg optymalizacji kamieni szlachetnych, fizyczna metoda modyfikacji w optymalizacji kamieni szlachetnych, w której materiały cienkowarstwowe są odparowywane lub napylane w próżni przy użyciu odparowywania termicznego lub napylania katodowego i osadzane jako cienka warstwa na powierzchni kamienia szlachetnego. Celem filmowania tanzanitu jest wzmocnienie jego niebieskiego odcienia.
Nakładanie powłok na tanzanit jest znacznie mniej powszechne niż obróbka cieplna. Shane F. McClure i inni donieśli w 2008 r. o wykryciu powlekanego tanzanitu zawierającego pierwiastki takie jak kobalt (Co), cynk (Zn) i cyna (Sn); Amy Cooper i Nathan Renfro donieśli w 2014 r. o filmowanym tanzanicie zawierającym pierwiastki tytanu (Ti).
Charakterystyka identyfikacyjna tanzanitu po obróbce filmowej:
① Kolor nadwozia jest żywy, ale nie dynamiczny, z wyraźną granicą kolorów;
② Różnice przed i po leczeniu są oczywiste, z silnym połyskiem w filmowanych obszarach, któremu towarzyszą tęczowe kolory;
③ Krawędzie są podatne na zużycie, spowodowane odpadaniem powłoki powierzchniowej (Rysunek 5-46);
④ Kolor ponownie wypolerowanego obszaru wyraźnie się rozjaśni;
⑤ Pod powiększeniem mikroskopowym powierzchnia ma wiele małych otworów i dużą liczbę chaotycznych zadrapań;
⑥ Testy spektroskopii fluorescencji rentgenowskiej wykazują nieprawidłową zawartość pierwiastków metalicznych, takich jak Ti lub Co;
⑦ Analiza spektroskopii ultrafioletowo-widocznej: piki absorpcji naturalnego niebieskiego tanzanitu znajdują się przy 528nm i 595nm, podczas gdy tanzanitowi powlekanemu pierwiastkiem Ti brakuje pasma absorpcji przy 528nm naturalnego niebieskiego tanzanitu, a pasmo absorpcji przy 595nm przesunęło się do 620nm.
Spektroskopia w podczerwieni próbek pokrytych tytanem nie wykazała pików innych substancji, więc niemożliwe jest zidentyfikowanie tanzanitu pokrytego tytanem za pomocą spektroskopii w podczerwieni; spektrometry Ramana i Diamond View nie nadają się do wykrywania tanzanitu pokrytego tytanem. Powlekany tanzanit może wyblaknąć po długotrwałym czyszczeniu ultradźwiękowym.
(3) Obróbka dyfuzyjna
W optymalizacji kamieni szlachetnych, obróbka dyfuzyjna jest powszechną metodą ulepszania kamieni szlachetnych poprzez infiltrację jonów powodujących kolor do kamienia szlachetnego, wzmacniając fioletowo-niebieski kolor tanzanitu. Jednak ta optymalizacja jest rzadka w przypadku tanzanitu; ciemnoniebiesko-fioletowy tanzanit poddany obróbce dyfuzyjnej został odkryty w Nowym Jorku w 2003 roku. W przeciwieństwie do zwykłych kamieni szlachetnych poddanych obróbce dyfuzyjnej, ten dyfuzyjny tanzanit nie wykazuje zjawiska "pajęczej sieci" podczas obserwacji zanurzeniowej. Jednak nadal można go przetestować pod kątem nienormalnej zawartości pierwiastków przy użyciu dużych instrumentów, takich jak sondy elektronowe, w celu ustalenia, czy tanzanit został poddany obróbce dyfuzyjnej.
Sekcja VIII Skaleń
Minerały skaleniowe występują w skałach różnego pochodzenia, stanowiąc około 50% masy skorupy ziemskiej i są jednym z najważniejszych minerałów skałotwórczych. Skaleń należy do grupy minerałów glinokrzemianowych. Jego ogólny wzór chemiczny można przedstawić jako XAlSi3O8, gdzie X to Na, Ca, k, Ba wraz z niewielkimi ilościami Li, Rb, Cs, Sr itp. które są jednowartościowymi lub dwuwartościowymi jonami metali alkalicznych o większych promieniach jonowych, Si można zastąpić AI i niewielkimi ilościami B, Ge, Pe, Ti itp. które są głównie jonami czterowartościowymi lub trójwartościowymi o mniejszych promieniach jonowych.
1. Powszechne odmiany kamieni szlachetnych skalenia i ich cechy gemmologiczne
Grupa minerałów skaleniowych jest zróżnicowana, a jako kamienie szlachetne mogą być używane wszystkie minerały o jasnych kolorach, wysokiej przezroczystości, wolne od pęknięć i stosunkowo duże. Ważne kamienie szlachetne ze skalenia, takie jak kamień księżycowy, kamień słoneczny i labradoryt, również wykazują specjalne efekty optyczne. Kamienie skaleniowe występują powszechnie w przyrodzie. Po powiększeniu w skaleniu można zobaczyć małe stałe wtrącenia, kryształy bliźniacze, wtrącenia rozszczepione, wzory bliźniacze, wtrącenia gazowo-cieczowe i wtrącenia przypominające igły. Główne odmiany kamieni szlachetnych skalenia obejmują kamień księżycowy, amazonit, labradoryt i kamień słoneczny.
(1) Kamień księżycowy
Kamień księżycowy jest minerałem szlachetnym składającym się z dwóch składników, ortoklazu (KAISi3O8) i albit (NaAlSi3O8), ułożone w warstwowy przerost. Zwykle wydaje się bezbarwny do białego, ale może być również czerwono-brązowy, zielony, ciemnobrązowy i w innych kolorach, przezroczysty lub półprzezroczysty, zwykle wykazujący niebieską, bezbarwną, żółtą i inną opalizację, z charakterystycznym efektem światła księżyca (rysunek 5-47).
Kamień księżycowy wykazuje dobrze rozwinięte łupanie, z dwoma zestawami łupania przecinającymi się prawie prostopadle, tworząc inkluzje "stonogi", inkluzje przypominające odciski palców, inkluzje przypominające igły itp. Pod pewnym kątem można zaobserwować efekt luminescencyjny od białego do niebieskiego, przypominający zamglone światło księżyca. Jest to spowodowane tym, że albit rozpuszczony w ortoklazie jest zorientowany wewnątrz kryształu ortoklazu, a warstwowe mikrokryształy dwóch skaleni są równolegle zrośnięte. Niewielka różnica w współczynniku załamania światła powoduje rozpraszanie światła widzialnego, tworząc fizyczny efekt optyczny. Gdy obecne są płaszczyzny rozszczepienia, mogą mu towarzyszyć zjawiska interferencji lub dyfrakcji, a połączony wpływ skalenia na światło tworzy niebieskie światło unoszące się na powierzchni skalenia.
(2) Amazonit
Amazonit lub "kamień amazoński" to mikroklin zawierający rubid (Rb). Jego typowe kolory wahają się od zielonego do niebiesko-zielonego, a powierzchnia kamienia może odbijać płaszczyzny łupliwości. Amazonit to odmiana mikroklinu o barwie od zielonej do niebiesko-zielonej (rysunek 5-48).
Skład chemiczny amazonitu to KAISi3O8zawierający Rb i Cs, z ogólną zawartością Rb2O wynosi 1,4%-3,3%, a Cs2O wynosi 0,4%-0,6%. Jedna z teorii mówi, że za jego zabarwienie odpowiada Rb. Z kolei inni uważają, że śladowe ilości Pb zastępującego K w strukturze powodują defekty strukturalne, powodując centra kolorów. Amazonit ma stosunkowo wysoką przezroczystość, ogólnie od przezroczystej do półprzezroczystej, często zawiera agregaty plagioklazu lub przerosty, prezentując zielono-białą szachownicę, paski lub cętkowane wzory z widocznymi błyskami z płaszczyzn dekoltu. Wykazuje żółto-zieloną fluorescencję w długofalowym świetle ultrafioletowym, brak reakcji w świetle krótkofalowym i słaby zielony kolor po długotrwałej ekspozycji na promieniowanie rentgenowskie.
(3) Sunstone
Kamień słoneczny, znany również jako "kamień słoneczny", jest najważniejszą odmianą skalenia sodowego, powszechnie występującą w kolorach od złocistoczerwonego do czerwonawo-brązowego i ogólnie jest półprzezroczysty. Najbardziej typową cechą kamienia słonecznego jest jego efekt kamienia słonecznego, znany również jako aventurescence, który jest spowodowany z grubsza zorientowanymi metalicznymi płatkami mineralnymi (takimi jak hematyt i goethyt) wewnątrz kamienia (Rysunek 5-49). Gdy kamień się obraca, może emitować czerwone lub złote refleksy.
(4) Labradoryt
Labradoryt, znany również jako spektrolit, ma skład chemiczny składający się z albitu (NaAlSi3O7) i anortyt (CaAl2Si2O8), należący do grupy banalsytów. Najbardziej typową cechą identyfikacyjną labradorytu jest jego niebieski i spektralny efekt zmiany koloru (Rysunek 5-50).
Gdy próbka kamienia szlachetnego zostanie obrócona pod pewnym kątem, może wykazywać niebieską, zieloną, pomarańczową, żółtą, złotą, żółtą, fioletową i czerwoną opalizację. Przyczyną opalizacji jest interferencja światła między cienkimi warstwami bliźniaczych kryształów plagioklazu lub drobnymi, łuszczącymi się wtrąceniami hematytu i niektórymi igłopodobnymi wtrąceniami wewnątrz plagioklazu, powodującymi interferencję wewnątrz plagioklazu. Ze względu na wtrącenia przypominające igły, plagioklaz może wydawać się ciemny, tworząc niebieską opalizację. Cięcie i polerowanie w określony sposób może czasami dawać efekt kociego oka.
2. Optymalizacja obróbki i metody identyfikacji kamieni szlachetnych ze skaleniem
Kamienie szlachetne ze skaleniem często mają rozszczepienia lub pęknięcia, a głównym celem obróbki optymalizacyjnej jest ukrycie tych pęknięć, dzięki czemu struktura kamienia szlachetnego jest bardziej wytrzymała i zwiększa stabilność. Typowe metody obróbki optymalizacyjnej obejmują wypełnianie i powlekanie, zanurzanie w wosku, napromieniowanie i dyfuzję.
(1) Napełnianie i Filmowanie
Ze względu na rozwinięte rozszczepienie kamieni księżycowych, często tworzą się specjalne warstwowe szczeliny, wpływające na ich wygląd. Do wypełnienia stosuje się bezbarwny olej lub żywicę, a następnie na powierzchnię nakłada się warstwę przypominającą żywicę. Metoda identyfikacji sprawdza, czy kolory interferencyjne powstające w szczelinach mają specjalne odbicia, a następnie jest to zjawisko powlekania na powierzchni. Ponieważ współczynnik załamania światła żywicy i skalenia jest bardzo zbliżony, konieczne jest sprawdzenie, czy występują jakieś specjalne zjawiska w dwójłomności. Niebieska lub czarna powłoka jest nakładana na powierzchnię innych rodzajów kamieni szlachetnych ze skalenia w celu wytworzenia opalizacji, a po powiększeniu można zobaczyć, że folia się odkleja. Jeśli charakterystyka tych metod obróbki jest jasna, do identyfikacji można użyć spektroskopii w podczerwieni.
(2) Woskowanie
W przypadku skalenia z wieloma szczelinami, bezbarwny lub kolorowy wosk może wypełnić szczeliny na powierzchni. Stabilność wypełnionego kamienia szlachetnego jest na ogół średnia, a zjawisko wosku można wykryć poprzez sondowanie gorącą igłą; skład wosku można również zmierzyć za pomocą spektroskopii w podczerwieni.
(3) Napromieniowanie
Biały mikroklin może zostać przekształcony w niebieski amazonit poprzez napromieniowanie. Taka obróbka kamieni szlachetnych jest rzadka i trudna do wykrycia.
(4) Dyfuzja
Czerwony skaleń należy do grupy plagioklazów i jest nowym rodzajem kamienia szlachetnego w ostatnich latach. Kolor jest często związany z miedzią i żelazem. Obecnie większość czerwonych skaleni powstaje w warunkach utleniania w wysokiej temperaturze z dyfuzją pierwiastków miedzi i żelaza. Cechy identyfikacyjne obejmują wysoką zawartość pierwiastków miedzi i żelaza, a powierzchnia kamienia wykazuje oznaki spiekania w wysokiej temperaturze.
