Как отличить природные ювелирные камни от их синтетических аналогов

Как отличить природные ювелирные камни от их синтетических аналогов. Все синтетические материалы, применяемые в ювелирных целях, можно разделить на две группы: первую – синтетические камни – аналоги при¬родных ювелирных камней и вторую – новые синтетические материалы, не имеющие аналогов среди природных камней и имитирующие ювелир¬ные камни иного состава.

Идентификация камней второй группы основы¬вается на применении методов диагностики, описанных выше с учетом их свойств. Идентификация камней первой группы более слож¬на, так как состав и структура природных и синтетических камней этой группы идентичны. В настоящее время получены и имеются на мировом рынке синтетические корунды, шпинель, изумруд, кварц (в том числе аметист и цитрин), бирюза, в меньшем количестве александрит, опалы, ко¬раллы и др. В связи с получением синтетических аналогов ряда природных ювелир¬ных камней остро встал вопрос о методах их отличия.

Остановимся на не¬которых, наиболее распространенных камнях. Рубин и сапфир. Получаемые по методу Вернейля, рубин и сапфир в настоящее время наиболее широко применяемые в ювелирных изделиях камни. Стоимость синтетических корундов ниже природных в десятки и даже сотни раз. Основные физические свойства синтетических корундов весьма близки к природным (коллектив авторов под руководством М. М. Классен-Неклюдовой и Х. С. Багдасарова, 1974 г.). Плотность синтетических корундов 3,992 г/см3. Примесь хрома повышает плотность до 4,013 г/см3, а титана, кальция и ряда других элементов – понижает.

Показатели преломления: 1,7681 – 1,7635, у высокохромистого рубина – до 1,7681 – 1,7801. Иногда в синтетических корундах появляется аномальная двуосность, связанная с остаточными внутренними напряжениями.

В спектрах поглощения синтетических фиолетовых, синих и зеленых сапфиров в отличие от природных отсутствуют некоторые полосы поглощения (454, 467, 473 нм). Это можно обнаружить даже у ограненных кам¬ней при довольно несложном исследовании на спектрофотометре СФ-18, оснащенном приспособлением для записи спектров поглощения огранен¬ных камней. Отличительный признак синтетических рубинов, полученных при гид¬ротермальном синтезе, – наличие в ИК-спектрах серии полос поглощения в интервале 3000 – 3600 см–1, вызванных гидроксильными группами.

Особенно важно для распознавания синтетических и природных рубинов и сапфиров (в частности, ограненных) наличие включений, трещин, каналов, характер распределения окраски, двойникование, выявляемых при рассмотрении камня под сильной лупой или при микроскопи¬ческих исследованиях. Для этой цели применяются стереомикроскопы (МБС, " Джемолайт" и др.), с мощным освещением – отраженным и про¬ходящим светом. Для большей четкости изображения используется вода, спирт или иммерсионные жидкости (монобромнафтален, йодистый мети¬лен и др.). Исследуемый камень опускают в жидкость, налитую в стакан.

Чтобы уменьшить испарение жидкости, стакан накрывают стеклом. Так как показатели преломления иммерсионной среды и калия близки, то последний становится полностью прозрачным, что позволяет хорошо рас¬смотреть его внутреннее строение. Установлено, что в природных руби¬нах (в частности, в кристаллах из Бирмы и Шри-Ланки) наблюдаются включения рутила, отдельные кристаллики, коленчатые двойники или микроскопические параллельные тонкие иголочки которого образуют так называемый "шелк", а расположенные под углом 60 и 120° – "сетку". Рубины Бирмы, очень богатые включениями, со¬держат также октаэдрические кристаллы шпинели, короткопризматические кристаллы апатита, оливин, кальцит, желтый сфалерит, сфен, муско¬вит. В рубинах Шри-Ланки можно увидеть включения правильных кри¬сталликов циркона, часто окруженных "плеохроичными двориками", гра¬натов, пирита, пирротина, гематита, апатита, кальцита.

В рубинах Таиланда рутил встречается довольно редко.

Для них характерны альмандин, апа¬тит, пирротин, для рубинов Танзании – апатит, графит, пирротин, паргасит, шпинель, цоизит. Иногда в природных рубинах наблюдаются жидкие и газово-жидкие включения, которые заполняют трубообразные каналы и трещины. Осо¬бенно распространены газово-жидкие включения, расположенные по тре¬щинам разнообразной формы и образующие замысловатые узоры; в ру¬бинах Таиланда трещины и каналы могут быть также декорированы буры¬ми включениями окислов и гидроокислов железа. Еще одна отличительная особенность природных рубинов (в частности, Бирмы) – неравномерное пятнистое распределение окраски.

В звездчатых рубинах проявляется гексагональная зональность окраски. В ряде ру¬бинов отмечается тонкая трещиноватость в виде параллельных полос, связанная с двойникованием. В природных сапфирах, как и рубинах, наиболее частое твердое включение – рутил. Вместе с тем в сапфирах Бирмы отмечаются апатит, циркон, монацит, флогопит, фергюсонит; Шри-Ланки – гранат, шпинель, слюды, пирит, халькопирит, циркон, окруженный "плеохроичными двориками"; Таиланда – плагиоклаз, колумбит, пирротин, халькопирит; Танзании – циркон, апатит, графит, пирротин; Кашмира – роговая обманка, турмалин; Кампучии – красный гатчетолит, торит, полевой шпат. Очень характерная особенность природных сапфиров – обилие газово-жидких включений, образующих причудливые узоры, напоминающие соты, сетки, отпечатки пальцев, и расположенных по веерообразным, кулисообразным и неправильным трещинам.

Иногда жидкие включения запол¬няют трубообразные каналы.

В трещинах и каналах могут находиться бу¬рые окислы и гидроокислы железа. Важный диагностический признак природных сапфиров – зональное и зонально-секториальное распределение окраски в виде чередующихся чет¬ких параллельных полос с различной интенсивностью окраски, располо¬женных по одной прямой, под углом 120° или по сторонам правильного гексагона.

Как и в рубинах, в природных сапфирах может наблюдаться двойнико¬вание. Очень характерны для природных и синтетических корундов так на¬зываемые "огненные знаки" – мелкие механические трещины около ребер или в периферийных частях фасет ограненных камней, возникающие при обработке. Синтетические корунды, в том числе рубины и сапфиры, обладают рядом общих внутренних особенностей (речь идет прежде всего о корундах, выращенных по методу М.А. Вернейля). Наиболее характерны для них газовые включения различного размера и формы (округлой, овальной, удлиненной, веретенообразной), одиночные и образующие скопления в виде пятен, полос, облаков.

Такие пузырьки газа кажутся темными в проходя¬щем свете, в отраженном же свете они имеют вид ярких концентрически-зональных колец. Твердые включения в синтетических корундах могут быть представле¬ны "непроплавами" – непрореагировавшими частичками продуктов син¬теза, пылью металлов, вводимых в корунд как легирующие присадки или случайно попадающих из тиглей и нагревателей.

В звездчатых синтетиче¬ских корундах наблюдаются ориентированные включения рутила. Хороший диагностический признак синтетических корундов - криво¬линейное распределение окраски, связанное с получением их по методу Вернейля. Кривизна полос с различной интен¬сивностью окраски может быть различной, и в мелких камнях она мало заметна. Иногда в синтетических корундах наблюдаются свили – текстуры в виде потоков, обусловленные оптической неоднородностью камня.

Диагностика по внутренним особенностям корундов, синтезированных гидротермальным методом, более сложна в связи с тем, что в них могут отмечаться включения и текстуры, характерные для природных камней. Однако внимательное изучение включений, формы и характер заполнения трещин, наличие "затравок" и другие признаки позволяют решить этот вопрос. Определить синтетические корунды, имитирующие алмазы, александриты, изумруды, аквамарины, топазы и др нетрудно, так как их основ¬ные физические свойства отличаются от природных корундов.

Среди реко¬мендуемых методов диагностики в ряде случаев имеет значение определе¬ние цвета люминесценции. Например, александритоподобный синтетический корунд в отличие от натурального александрита в ультрафиолетовых лучах светится оранжево-коричневым цветом. Шпинель. Синтетическая шпинель может быть самой различной окраски, и поэтому она имитирует не только природную шпинель, но и алмаз, сапфиры, рубин, изумруд, аквамарин, гранаты, турмалин, циркон, топаз, но все же имеются и некоторые различия.

Так, синтетическая шпинель в отличие от природной характеризуется совершенной спайностью по ку¬бу. В поляризованном свете при скрещенных николях у синтетической шпинели наблюдаются аномальное двупреломление, проявляющееся "муаровым" угасанием, а также узоры в виде тонких волосовидных по¬лос, сеток или размытого черного креста. Под микроскопом также видна неоднозначность природной и синтети¬ческой шпинели.

Для природной шпинели характерны включения октаэдрических кристаллов шпинели, доломит, игольчатый сфен, альбит, апатит. Синтетическая шпинель, выращенная по методу Вернейля, как правило, не содержит каких-либо включений. Только изредка в ней наблюдаются овально вытянутые мелкие газовые пузырьки. Криволинейная зональность окраски для синтетической шпине¬ли менее характерна, чем для вернейлевских корундов. Изумруд. Умение отличить природный изумруд от синтетического имеет принципиальное значение.

Дело не только в стоимости (за рубежом природный кристалл стоит в среднем в 2 – 3 раза больше синтетического, в нашей стране – изумруды одного цвета и качества стоят одинаково). Изумруд выращивают двумя основными методами: раствор-расплавленным и гидротермальным. Существуют различные варианты этих мето¬дов. Соответственно возможно и получение различных свойств. Плотность синтетических изумрудов, выращенных раствор-расплавным методом, 2,64 – 2,67 г/см3, выращенных гидротермальным, – 2,67 – 2,69 г/см3, что в целом несколько ниже плотности природных изумрудов.

Спектры поглощения синтетических изумрудов отличаются от природ¬ных наличием двух полос поглощения с максимумами 420, 425 или 430 – 440 нм. В ИК-спектрах поглощения в синте¬тических изумрудах, полученных раствор-расплавным методом, отсутст¬вует широкая полоса поглощения в интервале 3000 – 4000 см-1, что объяс¬няется присутствием воды, а также отсутствует характерная для природ¬ных и гидротермальных синтетических изумрудов ли¬ния поглощения при 2400 – 2500 см-1, обусловленная двуокисью уг¬лерода.

Синтетические изумруды часто люминесцируют в ультрафиолетовых лучах глубоким постепенно усиливающимся красным цветом, нетипич¬ным для природных. Однако в последние годы стали выращивать изумру¬ды (П.Жильсон) с добавками железа, гасящими красную люминесценцию. Под светофильтром синтетические изумруды в отличие от природных, ста¬новятся ярко-красными. Ряд отличий можно установить, исследуя камень под микроскопом.

Природные изумруды часто имеют кулисо- и веерообразные или неправильной формы трещины с газово-жидкими включениями, что создает узор, называемый ювелирами "садом". Газово-жидкие и твердые включе¬ния гидроокислов и окислов железа бурого цвета могут заполнять кана¬лы, ориентированные параллельно осям. В изумрудах также встречаются включения актинолита, тремолита, флогопита (в ураль¬ских и индийских), углистые непрозрачные включения, кальцит, доломит, биотит, молибденит (в южноафриканских, Трансвааль), тремолит, биотит, эпидот, турмалин, рутил, апатит (в австрийских). В природных изумру¬дах наблюдается прямолинейная зональная или зонально-секториальная окраска.

В синтетических изумрудах иногда наблюдаются зеркальные веерообразные или неправильной формы трещины, возникающие при обработке камня. В синтетических изумрудах, полученных раствор-расплавным методом, отмечаются газовые пузырьки, непроплавленные частички ших¬ты, фенакит, ильменит и др. Иногда в таких изумрудах наблюдается тон¬кая зональность окраски, отличающаяся от природной.

В синтетических изумрудах, выращенных гидротермальным методом, иногда встречаются газово-жидкие включения, металлическая пыль, участ¬ки затравки. Бирюза. Идентификация бирюзы представляет особую сложность. Синтетическая бирюза, полученная Жильсоном, имеет плотность 2,68 – 2,75 г/см3, показатель преломления 1,61. Установлено, что под микроскопом в этой бирюзе видны темно-синие угловатые или сфериче¬ские, сплющенно-овальные частицы, как бы погруженные в более светлый субстрат, твердость которого, вероятно, более низкая.

Капля разбавлен¬ной соляной кислоты впитывается природной бирюзой и скатывается с синтетической. Спектры отражения синтетической бирюзы в интервале 450 – 1300 см-1 отличаются от спектров природной, для нее характерны максимумы поглощения 1115, 1050, 1000 и 570 см-1 с более сглаженны¬ми с широкими пиками. Советская синтетическая бирюза полностью соответствует природной (по термическим свой¬ствам, микротвердости), однако плотность ее 2,3 – 2,4 г/см3, т.е. понижен¬ная по сравнению с природной.

Глава 6.