ОСОБЕННОСТИ ДИАГНОСТИКИ НЕПРОЗРАЧНЫХ ЮВЕЛИРНЫХ КАМНЕЙ

Э. Д. Андреенко, Б. Г. Гранадчикова


Непрозрачные и просвечивающие ювелирные камни в большин-стве случаев представляют собой микро-, криптокристаллические и анхимономинеральные агрегаты. Существует довольно обширная группа камней, одни из которых с древнейших времен используются для изготовления украшений, поделок, изделий. Например, нефрит и жадеит известны более 7000 лет, другие камни стали использовать в качестве ювелирно-поделочных сравнительно недавно: например, гроссуляр, везувиан, серпентин и пр. Возросший за последние десятилетия интерес к ювелирным камням стимулировал появление многочисленных имитаций и развитие процессов облагораживания и синтеза.

Опыт работы [1,2] показывает, что при диагностике обработанных полу- и непрозрачных камней определенную трудность может представлять отличие нефрита и жадеита как наиболее распространенных камней такого типа от их многочисленных имитаций, а также идентификация бирюзы от синтетических аналогов и облагороженных разностей.

Жадеит и нефрит относятся к таким ювелирным камням, которые всесторонне изучены, однако бывает затруднительно отличить некоторые их цветовые разновидности друг от друга. Вот почему на международном рынке ювелирных камней до сих пор используется термин «жад»,хотя с 1863 г. известно, что этот термин объединяет два минерала [3].

Наиболее популярный зеленый, в том числе изумрудно-зеленый драгоценный «империал». Жадеит других окрасок, а именно: красный, розовый, лавандовый, желтый, белый, коричневый, серый и пр. — считается фантазийным и пользуется на международном рынке значительно меньшим спросом [4]. Около 20 минералов с природной окраской и искусственно окрашенные камни могут имитировать жадеит и нефрит. В настоящее время получен синтетический жадеит различных окрасок, в том числе и лавандовый, окрашенный марганцем [5]. На зарубежном рынке широко распространены многочисленные (более 30) торговые названия имитаций жадеита и нефрита [4]. Общая схема диагностики непрозрачных ювелирных камней отличается от таковой для прозрачных (монокристаллов), поскольку значительно уменьшается возможность применения инструментальных методов и возрастает роль визуального наблюдения. При идентификации нефрита, жадеита и отличии их от имитаций визуальные наблюдения позволяют получить такие данные, как характер распределения окраски, блеск, излом, наличие включений и трещиноватости, выявить особенности структуры, текстуры и пр. Результаты, полученные при визуальном наблюдении, позволяют опытному специалисту-геммологу достаточно быстро ограничить выбор возможных вариантов. Наиболее важные диагностические характеристики для этих камней — значения показателей преломления и спектроскопиче¬ские данные. В некоторых случаях необходимо определить их плотность и твердость.

В табл. 1 приводится геммологическая характеристика внешне похожих просвечивающих зеленых ювелирных камней, которые необходимо отличать один от другого; свойства располагаются в той последовательности, которая определяется схемой диагностики.

Таблица 1

Зеленые ювелирные камни

Ювелирный камень Показатель преломления Линии абсорбции, нм Плотность, г/см3 Твердость
Жадеит (1,66) 430 - 433, 3,25 - 3,36 6,5 - 7
436 - 438, (3,34)
455 - 460,
475 - 478,
635 - 640,
650 - 655,
690 - 694
Нефрит (1,62) 410, 460, 490, 508, 2,90 - 3,02 6 - 6,5
интенсивное пропускание, 540 - 560,675, 700 (2,95)
Калифорнит (везнвиан + гроссуляр) (1,71) 425, интенсивное 446, 463, 535, 600 3,25 - 3,32 6,5
Гроссуляр 1,72 - 1,80 405, 436, интенсивное 3,40 - 3,71 7
(1,73 - 1,74) 460, 476, 498, 535, 645 (3,65)
Хризопраз (1,53 - 1,54) Максимум пропускания 540, поглощение в ближнем УФ и с 640 2,60 7
Кальцит (мрамор) 1,50 - 1,66 Максимум поглощения сдвинут в УФ-область 2,70 3
Серпентин 1,55 - 1,57 428, 653 2,57 - 2,62 2,5
(1,56)
Стекло* (1,51) 2,65 5,5 - 6
* Данные из работы Hobbs J.M. [4].

Как видно из данных табл. 1, различить внешне сходные камни Можно, лишь измерив их показатели преломления. Сложность заключается в том, что для непрозрачных камней приходится применять специальные методы измерения — дистанционного наблюдения, или контактной точки. Чтобы отличить жадеит от нефрита, их погружают в йодистый метилен (ρ = 3,32 г/см3): жадеит в сосуде с жидкостью находится во взвешенном состоянии или медленно погружается на дно, а нефрит, при попытке погрузить его в жидкость чуть ниже ее уровня, выталкивается на поверхность.

Важное значение для диагностики этих камней имеют спектроскопические исследования, которые можно проводить на геммологических спектроскопах или спектрофотометрах. Анализ спектрограмм жадеита, записанных на спектрофотометре СФ-18 по специальной методике [6], показывает, что их конфигурация изменяется в зависимости от окраски образцов.

По общей конфигурации спектрограммы можно разделить на три типа (рис. 1, 4—10). Первый тип — пологие, со слабо выраженной полосой поглощения в области 440 им и незначительным увеличением поглощения к концу видимого диапазона. К этому типу относятся неравномерно окрашенные белые, желтоватые, светло-серые поделочные жадеиты (см. рис. 1, 1—4). Следующий тип характеризуется узкой полосой поглощения различной интенсивности при 436 - 438 им, проявляющейся во всех спектрах. В ряде случаев эта полоса осложняется менее интенсивной полосой при 430 - 433 нм. Отмечается также некоторое увеличение поглощения к концу видимой области. Спектрограммы второго типа характерны для ювелирно-поделочных неравномерно окрашенных жадеитов серого, серовато-зеленого цветов (рис. 1, 5—7). Третий тип спектров, характерный для зеленых с изумрудным оттенком ювелирных жадеитов, отличается более сложной конфигурацией и появлением полос поглощения, обусловленных присутствием хрома (рис. 1, 8—10).

Разнообразная окраска жадеита связана с присутствием ионов-красителей: разновалентных Fe2+, Fe3+ — серая, зеленая, бурая, красная, черная, а изумрудно-зеленая — с Cr3+, замещающим Аl 3+в структуре жадеита [7]. Характер спектрограмм изменяется в зависимости от природы окраски, однако диагностическим признаком разноокрашенных жадеитов (кроме белого) является наличие полосы поглощения, обусловленной Fe3+ (переход А16S - 4А1Е) с максимумами при 430 и 436 нм (рис. 1, 5—10). Если окраска жадеита изумрудно-зеленая, то в спектр отражения наряду с диагностическими максимумами Fe3+, налагаясь на них в синей области, наблюдаются максимумы, связанные с переходами в ионах Сг3+ — широкая полоса при 440 - 450 нм (переход 44A2 (F) - 4Т1(4F) и в красной области 640 нм (4А2(4Е) - 4Т2(4F) и R-линии при 694 нм (рис. 1, 9—10). Жадеиты с переходными окрасками от серой до изумрудно-зеленой имеют спектры отражения переходного вида (рис. 1, 7—8) и R-линии при 694 нм (рис. 1, 9—10).

Желтовато-зеленая окраска нефрита связана с ионами железа (Fе2+ и Fе3+) [7]. Спектры отражения (или поглощения для полупрозрачных разностей) имеют характерную полосу пропускания с широким максимумом 540 - 560 нм и слабые максимумы при 459, 490 и 508 нм. При сравнении спектрограмм жадеита и нефрита можно заметить сильные различия, что позволяет надежно диагностировать их спектроскопическим методом. Жадеит и нефрит белой и желтоватой окрасок не имеют характерных полос отражения (или поглощения) в видимой области, и их диагностика проводится другими методами, например измерением плотности.

Спектры отражения близких по цвету минералов, которые могут имитировать жадеит и нефрит (рис. 1, 11—13), отличаются от них и успешно могут быть использованы для надежной диагностики этих ювелирных камней.

На рис. 2 приведены спектры поглощения полупрозрачных разновидностей зеленых минералов: везувиана, хризопраза, гроссуляра, которые внешне похожи на жадеит и нефрит и могут имитировать их. Помещенный здесь же спектр пропускания природного жадеита, облагороженного солями хрома, имеет характерные максимумы ионов Fе и интенсивные максимумы иона Сr (табл. 1 — 1, рис. 2—2). Как видно из полученных данных, спектроскопический метод может успешно применяться при диагностике жадеита и нефрита.

Бирюзу могут имитировать более десяти минералов, внешне похожих на нее: прозопит, церулеит, хризоколла, варисцит, а также искусственно окрашенные минералы: магнезит, халцедон и другие; ископаемые и современные окрашенные кости, стекла, пластик, синтетические материалы.

Большинство минералов, применяемых в качестве заменителей природной бирюзы, идентифицируют по физическим свойствам (табл. 2). Для выявления имитаций иногда проводят микрохимические реакции и испытание тестом «горячая игла». По реакции с НСl, например, определяют одонтолит, окрашенные карбонаты и ископае¬мые кости. Природная бирюза впитывает кислоту и светлеет под ее воздействием. Тест «горячая игла» выявляет облагороженную природную бирюзу (окрашенную или пропитанную парафином), а также имитации из пластмассы. Исследования под микроскопом позволяют получить данные об особенностях структуры и наличии включений. При больших увеличениях природная бирюза обычно однородная, с сильным стеклянным блеском на полированной поверхности. В синтетической бирюзе Жильсона заметно наличие микросфер, а промежутки между ними имеют более низкий рельеф. Отечественная ярко голубая синтетическая бирюза характеризуется неоднородностью окраски: в ней присутствуют белые пятна различного размера.

Таблица 2

Бирюза и ее имитации

Ювелирный камень Показатель преломления Плотность, г/см3 Твердость Другие диагностические свойства
Бирюза:
природная(1,62)2,50 - 2,905 - 6 (до 3)Л. абс.: 425 и 433 нм, светлеет под воздействием НСl
синтетическая (ВНИИСИМС)(1,60)2,30 - 2,405 - 6Л. абс.: 425, 455, 618 и 680 нм
синтетическая (Жильсон, Франция)(1,59 - 1,61)2,68 - 2,755 - 6Глобулярная структура
Прозопит*(1,50 - 1,51)2,884 - 5
Варисцит*(1,56)2,20 - 2,603,5 - 4,5Л. абс.: 650 и 680 нм
Церулеит*(1,60)2,70 - 2,806,5
Одонтолит*(1,60 - 1,65)2,64 - 2,681,5 - 2Реагирует с НСl
Стекло(1,58)3,215УФ — серо-фиолетовый; Л. абс.: 470 нм
*Данные из работы Arem J.E. [8].

Окраска некоторых образцов со временем бледнеет, становится светло-голубой. В таких образцах под микроскопом отчетливо проявляется зернистая, типа гранулитовой, структура, редко наблюдаются пятна ярко-голубого цвета. В имитациях из стекла при больших увеличениях иногда можно увидеть включения пузырьков, в имитациях из костей — характерную для них структуру.

Все тесты при диагностике ювелирных камней, внешне похожих на бирюзу, необходимо проводить с большой осторожностью, чтобы не повредить их (реакция с НС1, «горячая игла», определение твердости). Для определения плотности рекомендуется применять метод гидростатического взвешивания. Существенную помощь при диагностике бирюзы может оказать спектроскопический метод.

На рис. 3 приведены спектры отражения природной бирюзы (рис. 3, 1-4} и некоторых ее имитаций (см. рис. 3, 5—9). В спектрах отражения бирюзы на границе УФ-видимой области наблюдается интенсивная полоса отражения, максимум которой располагается в ближней УФ-области при 357 - 345 нм. Этот максимум интерпретирован как полоса переноса заряда в ионах Fе3+ [7]. Полоса отражения, наблюдаемая при 435 нм, обусловлена присутствием Fе3+ и объясняется переходом в ионах Fе3+: 6А1g - 4Fg, 6А1g - 4А1g [7]. Эта полоса в спектрах некоторых образцов цвета морской волны (с зеленоватым оттенком) осложнена двумя максимумами при 425 и 433 нм. Интенсивность этой полосы заметно больше у образцов, имеющих зелено¬ватый оттенок, чем у голубых. У большинства образцов природной бирюзы в области 440 - 560 нм наблюдается интенсивное пропускание, сменяющееся далее интенсивной широкой полосой отражения в оранжево-красной области спектра, обусловленной присутствием ионов Сг2+6 — переход 2В1g - 2Е'g[7] с максимумом при 667 нм. Широкая полоса отражения с диффузным максимумом при 700 - 720 нм обусловлена переходом в ионах Fе3+ : 6А1g - 4T1g. В оранжево-красной области происходит наложение двух полос отражения, обусловленных Сu2+ и Fе3+6. Сочетание и относительное распределение полос отражения в фиолетово-синей и красной областях, пропускание в голубой и зеленой областях спектра определяют цвет и оттенки природной бирюзы.

Наблюдаемая у всех образцов природной бирюзы конфигурация спектра отражения с диагностическим максимумом при 430 - 435 нм, осложненная в спектрах некоторых образцов слабым максимумом при 423 - 425 нм на плече основного максимума, идентична таковой для спектров природных синих, сине-зеленых и зеленых сапфиров с максимумом при 452 - 455 нм и голубых с зеленоватым оттенком аквамаринов [9]. Идентичность спектров позволила предположить одну и ту же природу окраски этих минералов — центр окраски бирю¬зы с максимумом при 435 нм, как и сапфир, обусловлен парами Fе3+ [10].

Облагораживание бирюзы парафином практически не отражается на конфигурации спектра (рис. 3, 4}, но легко выявляется под микроскопом при испытании горячей иглой. Представленные для сравнения спектры имитаций (рис. 3, 5—9) отличаются от спектров природной бирюзы — отсутствует диагностическая полоса с максимумом при 435 нм. При этом для синтетической бирюзы и голубого стекла сохраняется общая конфигурация спектрограмм.

Таким образом, отличие бирюзы от ее синтетических аналогов и имитаций представляется делом сложным, но вполне разрешимым с помощью различных геммологических методик, применяемых авторами на практике.

ЛИТЕРАТУРА

1. Солодова Ю. П.,ГранадчиковаБ. Г.,АндреенкоЭ. Д., Корнилов Н. И. Руководство по диагностике ювелирных камней. — Изд. Финансы и статистика, М., 1981, 136 с.

2. Солодова Ю. П., Андреенко Э. Д.,Гранадчикова Б. Г. Определитель ювелирных и поделочных камней. — М., Недра. 1985, 221 с.

3. Schumann W. Gemstones of the World, London, 1977.

4. Hobbs J.M. Тhe jade enigma. Gems and Gemology, № 1, 1982.

5. Nаssau К. Тhе сuггent decade synthetic gemstones in the 1980-s. Lapidary Journal, 1987, Магсh.

6. Гранадчикова Б. Г. Методика диагностики спектроскопическим методом обработанных ювелирных комней. — Сб. трудов. ВНИИЮвелирпром, Л., 1981.

7. Платонов А. Н. Природа окраски минералов. — К., Наукова Думка, 1976.

8.Arem J. Е. Со1оиг encyclopedia of Gemstones. New York, 1977.

9. Гранадчикова Б. Г., Солодова Ю. П., Андреенко Э. Д. Спектроскопическая характеристика ювелирных аквамаринов. — Сб. трудов ВНИИювелирпром, Л., 1985, с. 5—15.

10. Гранадчикова Б. Г., Никольская Л. В., Самойлович М. И. О природе окраски натуральных и синтетических сапфиров и экспрессный метод их идентификации. — ДАН СССР, т. 246, № 3, 1979, с. 599—601.


Движение металла в форме при точном литье Облагораживание нефрита