Спектроскопическая характеристика ювелирных гелиодоров

Как продолжение исследования цветовых разновидностей берилла в данной статье рассматривается гелиодор.

Гелиодор — драгоценная, более редкая, чем аквамарин разновидность берилла, с широкой гаммой желтого цвета и, в том числе, с зеленоватыми оттенками. Наиболее высоко ценятся гелиодоры желтых окрасок без зеленоватых оттенков. Улучшить окраску гелиодоров (освободиться от зеленого компонента) можно за счет облучения (γ-лучи), кроме того, гелиодор можно получить также, облучая зеленый берилл. Однако облагораживание (улучшение окраски) ювелирных камней путем облучения в настоящее время не пользуется успехом и в ряде случаев запрещается, поскольку окраска, полученная таким путем неустойчива, а иногда наблюдается нежелательный остаточный эффект.

В настоящей работе изложены результаты исследования 42 образцов гелиодоров, в том числе: 14 ограненных ювелирных камней и 28 кристаллов ювелирного качества. Образцы ограненных камней не привязаны ни к какому месторождению, а образцы кристаллов гелиодоров с Урала и Забайкалья взяты из музея МГРИ (Московский геологоразведочный институт им. С. Орджоникидзе). Описание методов исследования и приборы, использованные в работе, изложены в статье: «Спектроскопическая характеристика ювелирных аквамаринов» тех же авторов и здесь не повторяется.

Плотность изученных образцов — 2,68-2,69 г/см³; показатели преломления — в интервале: n_o = 1.577-1.580, n_e = 1.570-1.573.

Ювелирные гелиодоры обычно не содержат внутренних дефектов. Минеральные микровключения редки и зависят от генетического типа месторождений и парагенетических ассоциаций. Наиболее распространены в гелиодорах каналы травления, ориентированные вдоль L₆, нередко декорированные гидроксидами железа (рис. 1), а также двухфазные газово-жидкие включения разнообразной формы, располагающиеся в каналах травления, по микротрещинам и в объеме камней (рис. 2).

По литературным данным, окраску гелиодора определяет положение края полосы переноса заряда (Fe⁺² → Fe⁺³), названной «гелиодоровой» полосой поглощения, возникающей при вхождении Fe⁺³ в Be⁺²-тетраэдр. Максимум этой полосы проявляется на границе УФ — видимой областей. Насыщенность цвета гелиодора определяется количеством железа Fe⁺³, заместившего Be⁺² в тетраэдре кристаллической структуры берилла [1].

Экспериментальные результаты

Спектры поглощения гелиодоров по положению максимума «гелиодоровой» полосы поглощения и по конфигурации были расклассифицированы на четыре типа.

Всего проанализировано 17 гелиодоров I типа, в том числе: ограненных образцов и 10 кристаллов. Образцы имеют желтый цвет различной насыщенности, а также с зеленоватыми оттенками (табл.). Спектры образцов этого типа характеризуются крутым или несколько более пологим подъемом полосы пропускания в желто-зеленой области от 400 нм (край «гелиодоровой» полосы поглощения, максимум которой располагается в ближней УФ-области). В поляризации N_o, в красной области; в спектрах всех исследованных образцов наблюдается плечо полосы поглощения различной интенсивности, максимум которой располагается в ближней ИК-областн при 810 нм (Fe₆⁺³), [1]. Причем, как было отмечено, насыщенность желтого цвета гелиодора связана положительной корреляцией с интенсивностью (крутизной) полосы пропускания в желто-зеленой области. Более пологая конфигурация полосы пропускания определяла слабый желтый цвет гелиодоров и зеленоватые оттенки. Спектры ряда образцов характеризовались некоторым сдвигом максимума «гелиодоровой» полосы поглощения в видимую область в поляризации N_o. Среди них не наблюдалось образцов с зеленоватыми оттенками (рис. 3).

Исследовано 16 гелиодоров II типа, среди них пять ограненных камней и 11 кристаллов. Цвет гелиодоров этого типа — желтый различной насыщенности и только два кристалла имели слабый зеленоватый оттенок (см. табл.). Спектры поглощением «гелиодоровой» полосы поглощения в видимую область и четким максимумом при 408-415 нм — либо в поляризации N_o, либо в обеих поляризациях (рис. 4, позиции 1, 2).

Насыщенность цвета гелиодоров, как и I типа, коррелируется с интенсивностью полосы пропускания (поглощения). В поляризации N_o в красной области, как и I типа, наблюдается плечо полосы поглощения с максимумом в ближней ИК-области при 810 нм [1].

Исследовано пять образцов III типа, из них три образца — ограненные камни. Цвет образцов этого типа — насыщенный желтый, один кристалл имел зеленоватый оттенок. Характерной особенностью их спектров поглощения является отсутствие полосы поглощения в ИК-области в обеих поляризациях (рис.4, позиции 5, 4). По конфигурации спектров в сине-зеленой области эти образцы можно отнести ко II типу. Интересно, что этот тип был выделен А. Н. Платоновым на одном из месторождений в Забайкалье [2]. Изученные авторами кристаллы найдены на другом месторождении Забайкалья, а для ограненных камней место находки кристаллов, из которых получили ограненные камни, не известно. При тщательном исследовании образцы неизвестного происхождения возможно отнести к определенному месторождению.

В группе образцов IV типа рассмотрено четыре кристалла, Среди них ограненных камней не было. По окраске эти образцы невозможно отнести к ювелирным камням. Однако они представляют собой несомненно бóльший минералогический интерес нежели рассмотренные ювелирные камни. Образцы имеют зеленоватый цвет с желтоватыми и голубоватыми оттенками (см. табл.). Конфигурация их спектров поглощения, по наблюдениям авторов, является промежуточной между спектрами гслиодора и аквамарина (рис. 5). Последнее позволяет предположить (подтвердить) непрерывность перехода в ряду гелиодор — аквамарин. Для спектров этих образцов характерна общая конфигурация спектра «гелиодорового» типа с интенсивным «аквамариновым» максимумом при 427 нм или двумя максимумами при 415 и 427 нм (см. рис. 5). Можно предположить, что соотношение этих полос определяет оттенки кристаллов IV типа.

С минералогической точки зрения исследованные образцы промежуточного типа — наиболее интересные для изучения взаимодействия центров окраски, а также как показатель непрерывиого перехода в ряду гелиодор — аквамарин — зеленый берилл (железосодержащие бериллы); они раскрывают причину легкости и обратимости взаимных переходов при термообработке и облучении. Хотя среди образцов этого типа не было ювелирных камней, однако, по мнению авторов, их легко можно облагородить: с помощью термической обработки их можно перевести в аквамарины или облучением (γ-лучамн) перевести в гелиодоры.

При анализе экспериментального материала — спектров поглощения — авторами было отмечено, что насыщенность желтого цвета гелиодоров (рис. 6) связана положительной корреляцией с интенсивностью полосы пропускания в видимой области (плечо «гелиодоровой» полосы поглощения). Тогда как к чистота» желтого цвета (отсутствие или наличие зеленоватого компонента) связана с положением максимума «гелиодоровой» полосы поглощения, который в спектрах образцов различных типов (I—IV) проявляется в интервале длин волн на границе УФ — видимой областей. Причем, чем сильнее смещение максимума «гелнодоровой» полосы в длинноволновую — видимую области, тем «чище» желтая окраска гелиодоров. Проявление зеленоватых оттенков в образцах коррелцровалось со смещением максимума «гелиодоровой» полосы в коротковолновую УФ-областъ.