ДЕКОРАТИВНО-ЭСТЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЮВЕЛИРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В настоящее время известно более 3500 минералов и из разновидностей, но не все природные образования люди готовы носить в ювелирных изделиях, либо использовать в качестве украшения интерьера. Издавна камни ценились за красоту, совершенные формы кристаллов, их блеск и окраску. Позже стали использовать некоторые физические свойства камня – твердость, их абразивные качества. В более поздние времена их стали ценить за долговечность и редкость. В результате сформированы три основные положения, позволяющие считать природные камни – минералы ювелирными: красота, износостойкость и уникальность.

1. Красота большинства ювелирных камней в значительной степени зависит от их цвета.

1.1. Цвет минералов вызывается многими причинами. Главная из них – поглощение кристаллом, проходящих через него определенных длин волн света. Красивые чистые окраски таких камней, как изумруд, рубин, бирюза, превратились в название – изумрудный, рубиновый, бирюзовый.

Выделяют два типа окраски минералов - собственную и чужую. Собственная окраска обусловлена особенностями конституции минерала — его химическим составом и структурой_: Выделяется, прежде всего, окраска, вызываемая характером светопоглощения - это наиболее распространенная разновидность собственной окраски минералов. Она зависит как от общего состава, структуры минерала и химических связей в нем, так и от индивидуальной позиции изоморфных примесей в кристаллической решетке. Один и тот же химический элемент может вызывать (прямо или косвенно) разную окраску в зависимости от его структурной позиции и атомов - соседей. Причем нередко в одном и том же минерале имеются разные по своей природе центры окрасок. Редкие разновидности собственных окрасок обусловлены оптическими эффектами – интерференционными и дифракционными явлениями – это “игра” и переливы цвета минерала.

Чужие, или чужеродные окраски просты по своей природе. Они вызываются вростками пигментирующих частиц (т.е. других цветных минералов), цветными пленками разной природы и некоторыми другими причинами, не связанными с особенностями химической конституции минерала.

Одна из разновидностей такой окраски, связанная с микровключениями окрашенных минералов в бесцветную или белую кристаллическую матрицу характерна для минералов группы кремнезема. Цвет окрашенных разностей халцедона обусловлен присутст­вием тончайших включений минералов, имеющих ту или иную характерную окраску. Так, гетит, гематит и гидроокислы железа придают халцедонам и агатам желтоватый, красный и коричнева­тый цвет. Присутствие микровключений никель- и железосодержа­щих минералов — нонтронита, гарниерита, глауконита, актинолита и хлорита — окрашивает халцедоны в зеленый цвет различных от­тенков.

Яшмы красного цвета окрашены преимущественно пылевидными гематитом, пьемонтитом или их смесью; причиной зеленого цвета яшм являются включения пеннина, селадонита, эпидота, цоизита, пумпеллиита, а синий цвет при­дают яшмам включения амфибола глаукофан-рибекитового ряда и актинолит-асбеста.

Оптические спектры поглощения минералов с такой окраской идентичны спектрам минералов-включений, вызыва­ющих окраску минерала-хозяина. Поэтому исследование природы окраски в данном случае сводится к идентификации минерала-включения и установления причины его окраски.

Окраска, связанная с эффектами «игры света», определяет отнесение многих весьма обычных минералов к разряду ювелирных камней. В геммологической прак­тике различают следующие виды оптических цветовых эффектов минералов: астеризм (эффект звезды), коша­чий (соколиный, тигровый) глаз, опалесценцию, авантюресценцию, адуляресценцию, лабрадоресценцию, реже используется термин шиллересценция (цветовой эффект лунных камней). В отечествен­ной литературе последние четыре вида объединяются под общим названием иризации.

Звездчатые камни, или астерии, обнаруживают при соответст­вующем освещении четырех-, шести-, реже двенадцатилучевую звезду, обусловленную ориентированными относительно граней и ребер кристалла пластинчатыми или игольчатыми микроскопиче­скими включениями других минералов. Классическим примером таких камней могут служить звездчатый сапфир и звездчатый ру­бин. Бирманские рубины содержат тонкие ориентированные иглоподобные включения рутила. Эффектом астеризма обладают некоторые бериллы из Брази­лии, содержащие включения ильменита.

Эффект «кошачьего глаза» связан с волокнистым строением камня, придающим ему шелковистый блеск, или параллельными волокнистыми включениями других минералов или трубчатых пус­тот. Этот эффект встречается у хризобериллов, некоторых турмалинов, скаполи­та, нефрита. Широко известны кварцевые и кварц- халцедоновые разновид­ности, шелковистые переливы в которых вызваны параллельно-во­локнистыми включениями серовато-зеленого асбеста, синего крокидолита (соколиный глаз), лимонита, гетита, гематита, или окисного крокидолита (тигровый глаз).

Наиболее выразительна - опалесценция, характерная для драгоценных разновидностей опала которым присуща «бриллиантовая» игра различных цве­тов - красного, оранжевого, зеленого, голубого, проявляющаяся в виде искр, вспышек, бликов, переливов и отблесков. Как известно электронно-микроскопические исследования показали, ч­то цветовая игра в опалах вызвана дифракцией падающих лучей от трехмерной структуры составленной слоями мелких (порядка 150-400нм) глобулей кремнезема. Такая сложная структура представляет для световых лучей трехмерную дифракционную решетку, и лучи света, дифрагированные такой решеткой, обусловливают цветовую игру благородных опалов.

Авантюресценция (искристый блеск) наблюдается в основном в поликристаллических тонкозернистых кварцевых агрегатах, со­держащих тонкие включения других минералов, в зависимости от типа включений (слюды, хлориты, гематит или гетит) авантю­рины могут иметь зеленый, желтый или красно-коричневый цвет с мерцающим отливом. Авантюриновый полевой шпат, или солнечный камень, обязан своим красивым искристо-золотистым отливом отражению света от мелких пластиночек гематита, ориентированных в определенных плоскостях. Авантюресценция некоторых лабрадоров связана с включениями ильменита, магнетита и, изредка, са­мородной меди.

Для адуляресценции и шиллересценции характерна нежная голубовато-серая или голубая иризация прозрачных и полупроз­рачных лунных камней (адуляров и перистеритов). Самые знаме­нитые лунные камни из Бирмы и Шри-Ланки обладают перламут­ровой опалесценцией и цветовой игрой в жемчужно-белых и густо­голубых тонах. Причину иризации лунных камней связывают с интерференцией и рассеянием света на границах тончайших пертитовых или анти-пертитовых вростков (альбитовых в ортоклазе и ортоклазовых в альбите соответственно). Иризация (в том числе и лабрадоресценция) характерна для кислых и средних плагиоклазов, обладающих пластинчатым строе­нием.

1.2. Дисперсия – эффект, выражающийся в игре света в кристалле. Дисперсия характерна для минералов с высокими показателями преломления и обусловлена различиями в прохождении волн красного и фиолетового частей спектра. Наиболее высокая дисперсия характерна для алмаза.

1.3. Блеск минерала определяется показателем преломления и отражательной способностью. Для наиболее распространенных ювелирных камней привлекательными являются типы блеска, как: стеклянный, алмазный, перламутровый.

1.4. Прозрачность также является свойством, определяющим красоту камня. В зависимости от степени прозрачности ювелирные материалы, как и все другие, делятся на прозрачные, полупрозрачные, просвечивающие в тонких сколах и непрозрачные. Прозрачностью ювелирных камней в значительной степени определяется их применение и стоимость. Наиболее ценны прозрачные ювелирные камни (топаз, турмалин). Непрозрачные камни в основном относятся к поделочным или ювелирно-поделочным (нефрит, лазурит).

2. Износостойкость – объединяет определенные требования к физическим и некоторым химическим свойствам природных образований. Использование кристаллических тел в качестве ювелирного и поделочного материала, предполагает, помимо декоративности, их высокую механическую прочность. Сочетание этих признаков позволяет подвергать кристаллические образования определенным видам обработки (распиливать, резать, гранить, шлифовать и др.).

2.1. Твердость – способность минерала сопротивляться механическому воздействию (царапанью, резанию). При обработке камни классифицируют на мягкие – (твердость от 1 до 5); средние – (твердость от 5 до 6,5); твердые – (от 6,5 до 7,5) и высоко твердые – (свыше 7,5). Определение твердости происходит при сравнении с твердостью эталонных минералов шкалы Мооса. Твердость является одним из важнейших качественных признаков декоративных камней, определяющих диапазон их использования. Наиболее твердые минералы подвергают огранке и используют в качестве вставок в дорогие ювелирные украшения. Обработанные камни средней твердости также могут применяться в ювелирных изделиях, которые будут в меньшей степени подвержены бытовым механическим воздействиям (например, броши, серьги). Для полиминеральных цветных камней существенным показателем является однородность по твердости, поскольку различие в твердости породообразующих минералов усложняет процесс из обработки и проявляется в неровностях полированной поверхности в виде шагрени и других дефектах, снижающих качество изделий.

2.2. Вязкость – способность вещества изменять свою форму под воздействием деформирующих сил и вновь восстанавливать ее при их удалении. Это свойство обусловлено особенностями структуры минерального образования и обеспечивает их механическую прочность. По степени вязкости декоративные камни подразделяются на следующие группы: хрупкие (опал, обсидиан), средней вязкости (полевые шпаты), вязкие (яшма, халцедон) и высокой вязкости (жадеит, нефрит). В ювелирном и камнерезном производстве используют камни, обладающие достаточно высокой вязкостью, что гарантирует их сохранность при обработке и предохраняет от разрушения при ношении.

2.3. Спайность – способность минерала раскалываться по кристаллографическим плоскостям. Спайность связана со структурой кристалла и характером их атомных связей и играет большую роль при обработке кристаллов, облегчая получение плоской поверхности вдоль плоскостей спайности. Однако наличие спайности чрезвычайно затрудняет шлифовку и полировку других плоскостей, поскольку трещины спайности при обработке могут возникать многократно и неожиданно. Кроме того, спайность может стать причиной сколов на камнях в процессе их использования. По этой причине в качестве ювелирных камней стараются избегать использования кристаллов с отчетливо проявленной спайностью.

2.4. Дефектность (чистота камня) – определяется их относительной свободой от включений, пустот, трещин, следов более ранних стадий роста. В виде чистых кристаллов встречается лишь небольшое количество минеральных образований, которые подвергаются огранке и являются ювелирными камнями. Основная же масса декоративных образований содержит различные дефекты, которые не только портят их эстетический вид (хотя бывают и исключения, когда камень с включением приобретает неповторимый рисунок), но и снижает механическую прочность. Так, некоторые минеральные индивиды обладают таким свойством как отдельность – способность минерала раскалываться по структурно ослабленным плоскостям (включениям, трещинам, каналам роста).

2.5. Химическая устойчивость – способность природного образования не изменять своего внешнего вида и физических свойств под некоторыми химическими воздействиями. Большинство применяемых в ювелирном и камнерезном производстве минералов являются устойчивыми к воздействию влаги, некоторых органических и других бытовых жидкостей. Чаще всего реагируют на подобные воздействия изменением окраски, исчезновением блеска пористые минеральные агрегаты. Пористость обусловлена наличием в природном образовании различных по происхождению и характеру распределения пустот (пор, каверн, микротрещин). К числу в какой-то мере химически неустойчивых природных образований относятся и декоративные вещества органического происхождения: жемчуг, коралл, янтарь и др.

3. Уникальность декоративных природных образований очень часто определяет их стоимость. Достаточно сравнить одинаковые по цвету и игре ограненные природные, синтетические материалы или даже стразы, то на первый взгляд они будут выглядеть одинаково и могут часто заменять друг друга в ювелирных украшениях. Однако разница их в цене будет огромна, так как предпочтения отдадутся все же природным камням и главным приоритетом является уникальность природных образований. Но и между собой природные камни не равнозначны. Часто спрос на камнесамоцветное сырье формируется совокупностью таких факторов, как редкость месторождений, размеры монокристаллов, мода на определенные украшения.

3.1. С самых древних времен ценились красивые камни, встречающиеся крайне редко. И в настоящее время, появление новых месторождений или открытие уникальных разновидностей декоративных образований повышает интерес и, соответственно, спрос на эти материалы. Примером может служить открытие в середине 20-ого века в России уникального месторождения чароита, спрос на который достаточно велик и в сегодняшние дни. И даже на давно известных и разрабатываемых месторождениях не всегда удается обнаружить красивый каменный материал. Так, например, добыча бериллов, используемых в качестве руды на редкий щелочной элемент бериллий, исчисляется тысячами тонн, ювелирные же разновидности их почти того же химического состава – изумруды, аквамарины, гелиодоры и другие, встречающиеся лишь в некоторых местах земного шара, - измеряются каратами (1 кар.= 0,2 г) и их долями.

3.2. Уникальность того или иного камня состоит и в размерах (либо массе) встречаемого в природе индивида. Так, природный корунд ювелирного качества (прозрачный) чрезвычайно редок и стоит очень дорого, тогда как в природе корунд великолепной окраски обнаружен в больших количествах, но в виде мельчайших кристалликов, различимых только под микроскопом.

3.3. Если говорят, что за модой в одежде угнаться невозможно, то это целиком относится и к мировому рынку камней. Как правило, после войн красные камни сменялись в предпочтениях зелеными, синими, голубыми, но в остальных капризах моды главную роль играли уже чисто коммерческие факторы: удачная реклама, открытие новых месторождений и т.п. Кроме пришедших к нам со времен глубокой древности алмаза, рубина, сапфира, изумруда, жемчуга и еще нескольких самоцветов, списки и руководства по остальному большинству природного материала коренным образом изменялись; их заменяли обычно вновь открытые минералы и их разновидности.