Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
искусственные камни.doc
Скачиваний:
33
Добавлен:
24.08.2019
Размер:
126.46 Кб
Скачать

Геммология - наука о декоративных материалах, используемых в ювелирном, камнерезном и прикладном искусстве. Она изучает как сырьё, так и обработанные камни, в том числе искусственно полученные. Для таких искусственных материалов возможна следующая классификация. Она мне показалась очень точной и понятной с точки зрения происхождения камней и степени участия человека в изготовлении этих материалов.

  1. Синтетические камни - это кристаллизованные или перекристаллизованные продукты, полностью или частично произведенные человеком различными методами. Физические и химические свойства и /или кристаллическая структура синтетических камней полностью соответствует их природным аналогам. (синтетический изумруд, синтетический рубин и т. д.)

  2. Составные камни - это кристаллические или аморфные твердые тела, состоящие из двух или более частей, соединенных не естественным образом, а путем искусственного склеивания или другими методами. Составные части могут быть как ювелирными камнями или другими минералами, так и синтетическими камнями или иными химическими продуктами.

  3. Камни-имитации являются подделками природных или синтетических камней или других искусственных продуктов. Эти камни имитируют эффект, цвет и внешний вид природных ювелирных или синтетических камней, не передавая их химических и / или физических свойств и / или их кристаллическую структуру. (ювелирное стекло, двуокись циркония - фианит, иттрий алюминиевый гранат - ИАГ и т. д.)

  4. Реконструированные камни - это искусственные продукты, полученные путем соединения, плавления или прессования природных материалов в единое целое. (прессованная бирюза, реконструированный янтарь и т. д.)

  5. Имитации органических веществ - это произведенные человеком продукты, которые не обладают физическими или химическими свойствами природных аналогов, но имитируют их внешний вид, цвет и эффект (имитация жемчуга, имитация коралла).

Давайте обсудим эти искусственные материалы.

Изготовление заменителей драгоценных камней известно с глубокой древности. Египтяне преуспели в имитации некоторых камней (например, лазурита); римляне изготавливали в больших количествах искусственный жемчуг. Одно время в Европе в большой моде были стеклянные имитации драгоценных камней, называемые стразами. В наши дни драгоценные камни и некоторые используемые в технике минералы получают искусственным путем.

Существует шесть типов искусственных ювелирных камней:

6) культивированный жемчуг, выращенный в результате искусственного внедрения в тело устрицы-жемчужницы инородного предмета;

1) облагороженные - натуральные камни, внешний вид которых (например, цвет) специально улучшен (облагорожен) для повышения стоимости;

2) составные камни - составные драгоценные камни (дублеты, триплеты), изготовленные из нескольких фрагментов и имеющие в результате этого бльшие размеры и цену;

3) синтетические аналоги - воспроизводящие оптические и другие физические свойства природного минерала и его химический состав;

4) имитация драгоценного камня, изготовленная искусственным путем и только внешне напоминающая природный драгоценный камень.

5) Реконструированные камни - это искусственные продукты, полученные путем соединения, плавления или прессования природных материалов в единое целое. (прессованная бирюза, реконструированный янтарь и т. д.)

6) Культивированный жемчуг. В Китае уже в 13 в. получали культивированный жемчуг, помещая маленькую фигурку Будды между створкой раковины и мантией пресноводного моллюска. Это вызывало раздражение, и моллюск старался залечить травму, обволакивая мешающий предмет слоем жемчуга. В 1894 в Японии начались эксперименты, в ходе которых перламутровые шарики прикреплялись изнутри к створке раковины жемчужницы, где образовывался жемчуг в виде полусферы (блистер). Круглый жемчуг, полученный подобным способом, впервые появился на лондонском рынке в 1921.

Новообразованная (естественным путем) часть культивированной жемчужины обычно очень тонка. После просверливания такой жемчужины в нее иногда добавляется розовый краситель. Рентгеновский метод позволяет отличить культивированный жемчуг от натурального, но опытный торговец драгоценными камнями в большинстве случаев может их различить и по внешнему виду.

1) Облагороженные ювелирные камни. Хотя внешний облик многих ювелирных камней может быть изменен путем химического, термического или радиоактивного воздействия, лишь немногие из них систематически облагораживают в коммерчески значимых количествах. В Германии окрашивают агат и другие разновидности халцедона. В Бразилии кристаллы дымчатого кварца и аметиста подвергают термообработке, превращая их в цитрин от светло-желтого до густого золотисто-оранжевого цвета. Такие камни поступают на рынок под названиями "бразильский топаз", "мадейра-топаз" и др.

В Таиланде из коричневых цирконов методом термообработки получают бесцветные, напоминающие алмаз камни - голубые (старлит) и золотистые (жаргон). Аквамарин для увеличения интенсивности окраски нагревают. Алмазы для придания им зеленого цвета облучают на циклотроне (хотя не редкость и природные зеленые алмазы). Предпринимаются разнообразные попытки улучшить или восстановить цвет бирюзы.

2) Составные камни. Сочетания природных или природных и искусственных драгоценных камней в одном камне появились на рынке уже несколько столетий назад. Слой драгоценного камня, например черного опала, обычно встречающегося в виде тонких прожилков, наклеивался на прочную основу. Чтобы мягкий минерал выдержал испытание на твердость, поверх него прикреплялся слой кварца или граната путем наклеивания или наплавления до или после огранки. Трехслойный "сандвич", состоящий из пластинок кварца и зеленого стекла между ними, в течение долгого времени успешно выдавался за изумруд.

Составные драгоценные камни распознают путем разделения склеенных фрагментов в кипящей воде, спирте и хлороформе либо по различию в окраске составных частей, видимых на боковой стороне камня, а также по выявлению поверхности соприкосновения разных частей такого камня при погружении его в жидкость. Это главный метод разоблачения подобных подделок.

Один из видов имитации самоцветов — дублеты (дубли) — склеенные камни. Отходы (тонкие пластинки) — натуральных самоцветов, которые не могут быть огранены самостоятельно, склеиваются с менее дорогими минералами, сходными по прозрачности и цвету, и совместно обрабатываются. Чаще других встречаются дублеты сапфиров и изумрудов. Подклейками могут служить горный хрусталь и цветные стекла. Дублеты, таким образом, состоят из верхней части — дорогостоящего минерала и нижней — дешевого. Если на камень смотреть сверху, склейка дублета незаметна, если же его просматривать, повернув боком, под определенным углом к источнику света, заметна красноватая полоска по периметру подклейки или слабые красноватые отражения подклеенной грани. Дублеты обладают всеми оптическими свойствами самоцвета и, так как низ камня не изнашивается, долговечны в эксплуатации.

3) Искусственные драгоценные камни. Химический состав и физические свойства синтетического минерала и его природного аналога практически одинаковы. Только еле уловимые особенности структуры или небольшие отличия в свойствах позволяют различить искусственный аналог и природный драгоценный камень. Во всем мире методы их различения едва успевают за прогрессом в изготовлении синтетических камней.

Первые попытки получить искусственный рубин из природного корунда относятся к 1883, однако существенный прорыв в области синтеза драгоценных камней произошел в 1902, когда французский химик О.Вернейль разработал способ получения синтетических рубинов. Метод Вернейля до сих пор применяется для производства синтетических корундов (рубина и сапфира) и шпинели. Они идут не только на изготовление украшений, но и на часовые камни, опоры измерительных приборов и другие технические цели.

сходная шихта - прокаленные квасцы или порошок глинозема и красящий агент - подаются в перевернутую кислородно-водородную горелку. Тонкозернистый порошок плавится и накапливается на грушевидном кристалле с округлым верхом, который называется булей. Этим методом получают относительно недорогой синтетический рубин (окрашенный оксидом хрома) и сапфир (окрашенный различными оксидами титана и железа) в Швейцарии, Франции, Германии, США и России. Производят также синтетические звездчатые рубины и сапфиры. Шестилучевые звезды получают путем введения избытка оксида титана, который при понижении температуры выделяется в виде ориентированных иголочек рутила. Эти иголочки в отражают свет таким образом, что возникает эффект астеризма. Выпускаются также рубиновые цилиндрические стержни, что делает опорные камни для часов и приборостроения более дешевыми. Рубиновые стержни послужили материалом для первых твердотельных лазеров.

При попытке синтезировать в лаборатории синий сапфир Вернейль для более равномерного распределения кобальтово-синей окраски добавил в исходное сырье магний. Однако при этом вместо корунда получилась синяя синтетическая шпинель. Були обоих соединений производят в промышленных масштабах и придают им самые разнообразные привлекательные окраски. В печи Вернейля можно также изготовить синтетический рутил и синтетический титанат стронция - материал с качествами драгоценного камня, практически не имеющий природного аналога. Эти вещества соперничают или даже превосходят по блеску алмаз, но уступают в твердости. В качестве имитации алмаза успешно используют также гранатиты (искусственные кристаллы редкоземельных элементов со структурой граната), ниобат лития (линобат) и, наконец, самый лучший заменитель алмаза фианит - кубический диоксид циркония, впервые полученный в Физическом институте АН СССР (ФИАНе).

Попытки синтеза изумруда в Европе были предприняты еще в 1880-х годах, однако вплоть до 1935 монополистом в этой области был К.Чэтем из Сан-Франциско, который использовал процесс гидротермального выращивания кристаллов изумруда на затравках из природных бериллов. Высококачественные изумруды в настоящее время выращивают и в России.

В 1955 ученые компании "Дженерал электрик" синтезировали мелкие технические алмазы, а в 1970 Г.Стронг и Р.Уэнторф из той же компании синтезировали алмазы ювелирного качества массой более одного карата в условиях очень высоких температур и давлений. В аппарат для синтеза в качестве катализатора, ускоряющего рост алмазов, вводились железо или никель. На Украине и в России производство технических алмазов осуществляется в промышленных масштабах.

Другие минералы, например кварц, синтезируются в больших количествах и используются не столько в ювелирном деле, сколько в технике. Кварц, например, применяется для стабилизации длин радиоволн и частоты колебаний на линиях телефонной связи и в радарах.

5) Подделка драгоценных камней. Для подделки драгоценных камней в основном используют стекло, напоминающее при беглом взгляде драгоценные камни, но отличающееся от них по физическим свойствам. Для изготовления фальшивых бриллиантов используются металлическая фольга или покрытия из ртути либо пигмента. Подделки янтаря и гагата изготавливают из пластмассы, а бирюзы - из фарфора. Инталии из нержавеющей стали несколько напоминают подлинные, вырезанные на гематите, но поверхность изображений у них совершенно гладкая, в отличие от резкого углубленного рельефа гравировки, выполненной вручную.

Как отличить природные драгоценные камни от синтетических (искусственных) камней

В настоящее время, когда на рынке все чаще встречаются ювелирные изделия с синтетическими камнями, остро встает вопрос их идентификации и отличия от природных камней.

Почему важно отличать природные камни от синтетических? Одним из атрибутов драгоценного камня является его редкость. Чистые бездефектные камни в природе редки, поэтому их стоимость иногда достигает очень высокого уровня. Синтетические же ювелирные камни практически всегда обладают более высокими качественными характеристиками по сравнению с природными камнями, но стоят значительно меньше, чем лучшие природные камни. Сравним, к примеру, стоимость природного рубина со стоимостью синтетического: бездефектный хорошего цвета природный рубин весом 5-10 карат может стоить несколько тысяч долларов за карат, а синтетический рубин такого же размера стоит всего несколько долларов за целый камень. Если покупатели дорогого камня не будут уверены в его природном происхождении, это подорвет спрос на товар подобного рода, что, естественно, будет иметь негативные последствия для рынка.

Какие из признаков природных и синтетических камней позволяют отличить их друг от друга? В природе на образование драгоценного камня уходит несколько десятков, а то и сотен тысяч лет. В лаборатории рост может длиться от нескольких часов до (максимум) нескольких месяцев. Также в лаборатории невозможно воссоздать процесс, полностью повторяющий природный, поэтому логичным кажется предположить, что в любом кристалле искусственного происхождения можно обнаружить признаки, обусловленные условиями его роста, которые будут отличать его от природного камня. Естественно, что для кристаллов, полученных разными методами синтеза, такие свойства могут отличаться.

На какие признаки обращают внимание геммологи при диагностике происхождения камня? Прежде всего, это внутренние особенности камня, такие как включения, зональность (распределение окраски), микроструктуры роста, для наблюдения которых применяется лупа или микроскоп.

В настоящее время на рынке представлено большое разнообразие синтетических камней. Обо всех рассказать в рамках данной статьи невозможно, поэтому подробнее остановимся только на некоторых из них.

СИНТЕТИЧЕСКИЕ АЛМАЗЫ. В последнее десятилетие достигнуты большие успехи в области синтеза ювелирных алмазов. Современные технологии позволяют получать кристаллы алмаза ювелирного качества весом до 10-15 карат. В связи с этим на рынке возросла вероятность появления ювелирных изделий с синтетическими алмазами. В ряде случаев можно различить природный и синтетический алмаз, например, включения минералов свидетельствуют о природном происхождении, в то время как включения металлов (железа, никеля, марганца) — о синтетическом. Для синтетических алмазов также характерно неравномерное зонально-секториальное распределение флюоресценции в ультрафиолетовом свете (нередко можно наблюдать крестообразные фигуры УФ-флюоресценции), напротив, для природных алмазов характерно равномерное или незакономерное распределение УФ-свечения. Однако в некоторых случаях требуется применение более сложных методов исследования вещества, таких как цветная и спектральная катодолюминесценция, спектроскопия в видимой и ИК-области, а также — люминесцентная спектроскопия.

СИНТЕТИЧЕСКИЕ РУБИНЫ И САПФИРЫ. Сегодня на рынке драгоценных камней представлено множество синтетических рубинов и сапфиров, выращенных различными методами синтеза, для каждого из которых известны свои отличительные особенности. Так, большинство синтетических рубинов и сапфиров, встречающихся на рынке, получено методом Вернейля, отличительными чертами этих камней являются криволинейная зональность (которая не наблюдается в природных камнях), иногда в них встречаются включения газовых пузырьков. Для вернейлевских синтетических рубинов характерна очень сильная красная УФ-флюоресценция.
Рубины и сапфиры, выращенные флюсовым и гидротермальным методами синтеза, являются наиболее сложными объектами для диагностики. Однако в большинстве случаев отличить их возможно с помощью лупы или микроскопа: для флюсовых рубинов и сапфиров характерны включения флюса и материалов ростовой камеры (тигля) - платины, золота и меди, а отличительной особенностью гидротермальных корундов являются нeправильные микроструктуры роста.

СИНТЕТИЧЕСКИЙ ИЗУМРУД. В последнее десятилетие, помимо большого количества гидротермальных рубинов и сапфиров, большинство синтетических изумрудов также получены этим методом и производятся в России и в Китае. Для таких изумрудов характерны трубчатые включения, коричневатые включения оксидов железа, а также ростовая и цветовая зональность. В некоторых случаях в кристаллах синтетического изумруда могут отсутствовать перечисленные характеристики, тогда для их диагностики применяется метод ИК-спектроскопии.

СИНТЕТИЧЕСКИЙ КВАРЦ. Наиболее важной разновидностью синтетического кварца, встречающейся на рынке, является аметист, полученный гидротермальным методом. Этот ювелирный материал широко используется в торговле главным образом из-за сильной схожести со своим природным аналогом и трудности их отличия. Хотя включения и характерные структуры двойникования иногда позволяют отличить природные и синтетические аметисты, но в большинстве случаев однозначная диагностика возможна только с применением сложных спектральных методов исследования.

Другой важной разновидностью синтетического кварца является аметрин, производство которого гидротермальным методом на коммерческой основе началось в 1994 г. Синтетический аметрин можно определить по ряду признаков, включающих зональность окраски и структуру двойникования. Также для диагностики применяются методы определения химического состава примесей и ИК-спектроскопия.

СИНТЕТИЧЕСКИЙ АЛЕКСАНДРИТ. Камни, продававшиеся в ювелирных изделиях до 1973 года под видом александрита, являлись разновидностями синтетической шпинели и синтетического корунда с добавками ванадия. Многие синтетические александриты в действительности являются или синтетическими корундами, окрашенными ванадием и обладающими лиловатой окраской, сменяющейся более красной при искусственном освещении, или синтетическими шпинелями, имеющими более густую зеленую окраску. В 1973 году в продаже появились изделия с синтетическими александритами, для которых также характерно эффектное изменение цвета, но от пурпурно-синего до розового, а не от зеленого до красного. На фото левее представлен синтетический корунд, имитирующий александрит, на фото правее - синтетическая шпинель, меняющая цвет (редкий и дорогой камень). Технологии выращивания александритов (близких к природным) сложны и дорогостоящи, поэтому цена на синтетические александриты такова, что позволяет использовать их в качестве центральных камней в дорогостоящих изделиях.

   ФИАНИТЫ И ЦИРКОНЫ СИНТЕТИЧЕСКИЕ. Даже синтетические, алмазы стоят все равно дорого. Красота бриллианта определяется его специфическими свойствами: высоким коэффициентом преломления, высокой дисперсией (белый цвет раскладывается на семь цветов радуги, которые дают бриллиантовую игру), твердость предохраняет от царапин и повреждений. Материал-имитатор должен обладать всеми этими свойствами, но самое главное - быть дешевым. Эту задачу решали разные люди разными путями, и на сегодняшний день самым популярным имитатором алмаза является фианит. Название происходит от аббревиатуры ФИАН (Физический Институт Академии Наук), где начале семидесятых годов XX века был создан этот минерал. Из-за рубежа ввозят "циркон" или "цирконий", которые на самом-то деле фианиты, выращенные по советской лицензии или просто советской технологии, но замаскированный под этими коммерческими названиями. Это не алмаз вообще, не природный минерал и не химический элемент (металл) цирконий. Окрашенный в какой-либо цвет фианит своей бриллиантовой игрой создает совершенно отличный от любого природного камня неповторимый образ (коэффициент преломления у циркона намного выше, чем у любого драгоценного цветного самоцвета, кроме цветных алмазов). В таблице Менделеева есть элемент, металл цирконий (Zr), в природе встречается минерал циркон - силикат циркония (фактически соль), имеющий самостоятельное ювелирное применение, в лаборатории выращивают фианит (кубический циркон) - оксид циркония с добавками редкоземельных элементов и кристаллизующийся в алмазоподобной кубической сингонии, в отличие от природного циркона, который кристаллизуется в тетрагональной сингонии. То есть цирконий, циркон и фианит - разные материалы.

   Для ювелирного дизайнера фианиты (цирконы) - это палитра, материал, с которым можно смело экспериментировать (особенно с мелкими камнями). Но нельзя сказать, что цирконы стоят мало, - они вполне сравнимы по ценам с природными самоцветами низких ценовых групп или некоторых камней, купленных напрямую у производителя. Более того, крупные и удачно ограненные под бриллиант фианиты стоят довольно дорого и редки в ювелирных изделиях (создателю этой электронной энциклопедии удалось купить такое кольцо аж за 5 лет поисков). Обычно небольшие и мелкие дешевые цирконы используют в "обсыпке", и таких изделий очень много на наших прилавках. Существуют особенности ювелирного применения циркона. Он требует бережения при закрепке (грубо говоря, его нельзя как корунд заколачивать молотком). Он может лопнуть при закрепке. Он легко крошится, выход готовых камней при машинной огранке часто не превышает 15-20%. При огранке различия показателей преломления алмаза и фианита маскируются путем изменения соотношений углов между гранями (циркон с неполной бриллиантовой огранкой наоборот низким и приземистым). Циркон очень чуток к поверхностному загрязнению и сразу перестает блестеть, его нужно постоянно протирать и чистить. Циркон почти в два раза тяжелее бриллианта и тяжелее других драгоценных камней. Кроме того, ребра ограненного фианита слегка закруглены, что также качественно отличает его от огранки бриллианта. 
   Визуально новые ограненные мелкие цирконы (фианиты) и мелкие бриллианты с неполной бриллиантовой огранкой, уже вставленные в украшения, крайне трудно отличить друг от друга, но инструментальные методы позволяют безошибочно их диагностировать. Не специалистам проще всего прочитать во внушающем доверие ювелирном магазине бирку (ни один нормальный магазин или фабрика на новых изделиях обманывать не будут под страхом уголовной ответственности и примитивности диагностики обмана), а сомнительный б/у камень не в новом изделии лучше всего показать мастеру в ближайшей ювелирной мастерской. Можно поцарапать камнем стекло, но нужно знать, что стекло царапают и алмазы, и корунды, и бесцветные топазы, и бериллы, и кристаллы горного хрусталя и т.п.

   В ювелирных магазинах природный циркон встретить практически нереально. Окраска синтетических цирконов за счет примесей самая разнообразная: бесцветная, коричневая разных оттенков, красная, зеленая, желтая, черная, голубая и т.п. Им имитируют алмаз и почти все другие равномерно окрашенные не хамелеонообразные прозрачные камни. Бесцветные цирконы, хотя они и характеризуются алмазным блеском и сильной игрой, легко отличить от алмаза по их низкой твердости и низкому светопреломлению (что позволяет значительной части света, падающего на площадку камня с бриллиантовой огранкой, ускользать из нижней части). Хороший блеск дают только синтетические цирконы большого размера с более низким чем у бриллианта павильоном (нижней частью камня). Хороший циркон должен быть открытым в изделии для света со всех сторон. Мелкие цирконы могут быстро потерять в изделиях свой изначальный вид и блеск, если за ними постоянно не ухаживать. Красные синтетические цирконы, имитирующие рубин и шпинель, лучше не приобретать, а поискать синтетические корунды (рубины), они имеют более товарный вид, тверже цирконов (почти вечные) и проще в уходе.

Ксения РОЗЕНБЕРГ, Максим ВИКТОРОВ.
Геммологический центр МГУ.

Как отличить природные драгоценные камни от имитаций (подделок)

Аквамарин.

Все имитации из стекла на ощупь кажутся более теплыми в отличие от настоящего камня. Если камень не вправлен в оправу, надо, удерживая его пинцетом (чтобы не нагреть от рук), прикоснуться к нему кончиком языка - камень должен быть холодным. 

Алмаз.

При осмотре алмаза невооруженным глазом или с помощью десятикратной лупы, нужно учитывать, что он обрабатывается таким образом, что практически весь свет, входящий в камень через коронку, полностью отражается от его задних граней, как от ряда зеркал. Поэтому, если через ограненный бриллиант смотреть на свет, будет видна только светящаяся точка в камне. Кроме того, если посмотреть через бриллиант, находящийся в надетом на палец перстне, то увидеть сквозь него палец невозможно.

Химик Клапрот определил, что капля соляной кислоты не действует на алмаз, зато на цирконе оставляет мутное пятно.

Алмаз оставляет царапину на поверхности стекла, а также и на полированной поверхности других камней. Плотно приложив ограненный алмаз ребром к поверхности образца, можно заметить, что алмаз "цепляется" за него, оставляя видимую царапину, которая не исчезает, если потереть мокрым пальцем. Для такой пробы выбирают наименее заметное место.

Чтобы отличить алмаз от шпинели и синтетического сапфира, камни опускают в бесцветную жидкость с показателем преломления, близким к показателям преломления шпинели и сапфира (йодистый метилен или однобромистый монофтлен). Шпинель и сапфир просто не будут видны в жидкости, а алмаз будет ярко блестеть. Аналогичный, но менее отчетливый эффект "исчезновения" фальшивого бриллианта дают простая вода и глицерин. Таким же способом выделяют более простые и дешевые подделки под алмаз - богатое свинцом хрустальное стекло.