|
Отличия природного рубина от синтетических аналогов и имитаций
Довернейлевская синтетика в ювелирных украшениях встречается довольно часто, по крайней мере в Англии, период изготовления таких украшений был довольно коротким, что-нибудь между 1885 и 1910 гг (Андерсон, 1996). "Ранние" камни по сравнению с современными больше похожи на природные рубины благодаря более густому цвету и наличию многочисленных мелких пузырьков и включений, создающих эффект "шелковистости". Однако при микроскопических исследованиях видны четко выраженные, напоминающие трещины, зачастую не совсем параллельные друг другу изогнутые линии роста, между которыми расположены более тонкие линии. Здесь же обычны газовые пузырьки, нередко крупные, и твердые включения нерасплавившейся шихты, концентрирующиеся на одной из плоскостей роста. Другой особенностью старых камней является морозный узор ("иней") в глубине камня.
Микроскопическое изучение включений было введено в ювелирную практику в начале ХХ века для отличия синтетических рубинов от природных. С 30-х годов метод микроскопического исследования стал широко применяться в геммологии для диагностики ювелирных камней и отличия природных камней от синтетических аналогов, имитаций - стекол, составных камней (дублетов, триплетов).
Диагностика минаралов-узников сложна, поскольку требуется применение неразрушающих методов и проводится на основании характерных кристаллических форм, облика, цвета, блеска и некоторых оптических свойств (рельеф, интерференционная окраска, угол погасания, знак удлинения).
После алмаза наиболее важными драгоценными камнями с коммерческой точки зрения являются рубин и сапфир, которые, несмотря на их различный вид, представляют собой разновидности одного и того же минерала корунда.. Какими же простыми методами можно определить рубин, каким испытаниям его следует подвергать, чтобы отличить от других, в той или иной степени похожих на него камней?
Кроме синтетического рубина на природный рубин похожи шпинель, гранат, турмалин, пасты и дублеты. Тщательное измерение показателя преломления на рефрактометре в натриевом свете при хорошем красном фильтре дает однозначный результат, поскольку единственным красным камнем с такими же показателями преломления является гранат. При этом только изотропный пироп с показателем преломления от 1,74 до 1,75 приближается по цвету к лучшим рубинам; другие гранаты альмандин-пиропового ряда, имеющие более высокие показатели преломления, иногда похожи по цвету только на таиландские рубины. Пожалуй, простейшим приемом определения рубина, хотя и не совсем надежным, является изучение дихроизма, причем необходимо помнить, что для получения максимального эффекта важно наклонять камень в разные стороны и осматривать его под разными углами. У шпинели, граната, пасты или обычного дублета дихроизм отсутствует. Единственный, кроме рубина, дихроичный красный камень - рубеллит, представляющий собой разновидность турмалина, но он крайне редко имеет такой же красный оттенок, как и корунд. Дихроичные цвета красного турмалина - розовый и темно-красный - похожи на цвета, наблюдаемые в бирманском и синтетическом рубине.
Другой простой метод, позволяющий отличить рубин, заключается в изучении его вида через фильтр Челси. При наблюдении ярко освещенного рубина через такой фильтр камень выглядит ярко-красным, что в сочетании с дихроизмом может служить доказательством его природного происхождения. Отличить рубин от шпинели позволяет спектроскоп: у рубина спектр флюоресценции состоит из интенсивного дублета при 694,2 и 692,8 нм, который в маленьком ручном спектроскопе выглядит, как одна линия; в спектре шпинели наблюдается целая группа светлых, похожих на трубы органа линий с двумя наиболее интенсивными полосами в центре группы. Такой спектр флюоресценции является очень чувствительным индикатором шпинели. Ни один другой красный камень, будь то гранат, циркон или турмалин, а также ни одно из красных стекол или дублетов, не имеют красной флюоресценции.
Присутствие железа гасит флюоресценцию, и по этой причине красное свечение таиландских рубинов в целом менее интенсивно, чем свечение рубинов из Бирмы. В то же время, и это мало кому известно, слишком высокое содержание в рубине хрома также снижает интенсивность флюоресценции камня. Это относится к некоторым бирманским рубинам: по этой причине их часто ошибочно принимают за таиландские.
У некоторых, хотя и не у всех, крупных восточноафриканских рубинов флюоресценция очень тусклая и спектр поглощения имеет очень слабо выраженные линии хрома. Вероятно, у этих камней железо играет не меньшую роль, чем хром, в создании довольно приглушенного красного цвета.
Убедившись, что определяемый камень представляет собой рубин, мы должны ответить еще на один важный вопрос: является ли он природным или синтетическим камнем, поскольку, как уже было сказано выше, по своим физическим свойствам они практически одинаковы?
Прежде всего необходимо помнить, что чистые густо окрашенные крупные рубины в природе встречаются чрезвычайно редко. Уже один этот факт должен ставить под сомнение природное происхождение крупного чистого образца. Природный рубин практически никогда не бывает совершенно "чистым". Он почти всегда содержит включения небольших кристаллов других минералов в виде бледных угловатых зерен, пустоты неправильной формы, часто значительных размеров, а также местами тонкие пересекающиеся каналы или тонкие красноватые иглы рутила, придающие камню в отраженном свете шелковистость и известные под названием "шелк". Если при микроскопическом изучении удается обнаружить такие включения, то с полной уверенностью можно считать, что мы имеем дело с природным камнем. Очень похожи флюидные включения в природных рубинах на сферические или удлиненные газовые пузырьки, которые служат характерным признаком синтетических камней.
Распределение цвета в камне также является характерным признаком. Характерное свойство природных бирманских рубинов - присутствие в них пятен более темного цвета в виде свилей, напоминающих по форме потоки сахарного сиропа в воде. Эта особенность может служить признаком природного происхождения камня, однако такие свойства могут встречаться и в некоторых синтетических рубинах, выращенных из флюса. При этом газово-твердые включения в последних также очень похожи на газово-жидкие, характерные для природных рубинов. Сходный эффект иногда обнаруживают некоторые другие камни, окрашенные хромом, например красная шпинель, пироп. В синтетическом вернейлевском рубине всегда видны близко расположенные изогнутые линии, которые представляют собой последовательные слои роста були. Все эти особенности могут быть легко и надежно определены с помощью даже самого простого микроскопа. Большую помощь при изучении включений в камне может оказать погружение образца в кювету с прозрачным дном, наполненную бесцветным иммерсионным маслом (кедровым).
Среди таиландских рубинов иногда встречаются очень чистые камни, однако в этом случае весьма характерно отсутствие флюоресценции при облучении рентгеновскими и коротковолновыми ультрафиолетовыми лучами. Для таиландских рубинов наиболее типичны круглые и непрозрачные включения, окруженные более или менее концентрической зоной жидких включений. Если эти включения малы, их можно принять за пузырьки, наблюдающиеся в синтетических камнях.
Синтетический рубин обладает большей прозрачностью по сравнению с природными в коротковолновом ультрафиолетовом свете. Это свойство можно использовать в качестве хорошего диагностического признака в тех случаях, когда после изучения камня под микроскопом все же остаются некоторые сомнения.
99% синтетических рубинов, используемых в ювелирном деле, в настоящее время все еще производится методом Вернейля, большую роль в производстве синтетических рубинов играют и другие методы, с помощью которых получают камни, не имеющие общеизвестных особенностей, характерных для вернейлевских рубинов, и, следовательно, более трудные для определения. Большинство таких камней получают методом выращивания из раствора в расплаве, и поэтому они содержат жидкие включения типа вуалей, выращиваемых Чэтемом и Жильсоном. Чэтем часто использует в качестве затравок природные бирманские рубины, которые, конечно, имеют все признаки этих хорошо известных камней. Граница между затравкой и наращенным материалом лучше всего заметна при темнопольном освещении под микроскопом.
Чэтем получил друзы кристаллов рубина и сапфира (синего и оранжевого) таких типов, которые не известны в естественных условиях; у кристаллов, получаемых другими производителями также порой наблюдаются формы и облик, редко встречающиеся в природе. Такие кристаллы легко распознаются; все затруднения для геммологов начинаются главным образом после их огранки. Среди современных производителей искусственных кристаллов корунда могут быть названы Чэтем, Кэшан, Книшка, Киосера, Инамори, Рамаура и Лехляйтнер. Они используют содержащие флюс расплавы, в состав которых входят окиси и/или фториды свинца и окислы бора, а также, безусловно, окись алюминия (А12О3) и окрашивающие агенты, такие как окись хрома. В процессе производства используются платиновые тигли, способные противостоять температурам порядка 1300oС. Флюсы обычно содержатся в виде включений в кристаллах рубина или сапфира и дают очень полезный ключ к установлению метода выращивания последних. Включения флюса могут принимать формы отпечатков пальцев или перьев, напоминающие включения в природных камнях; однако, при внимательном рассмотрении видно, что эти перья, трубочки или тонкие прерывистые линии заполнены затвердевшим флюсом (в котором иногда видны содержащие газ интерстиции). Цвет флюса может быть белым, а в рубинах Кэшана часто наблюдаются желтые или оранжевые включения. В рубинах (и сапфирах), выращенных из содержащих флюс расплавов, можно видеть тесно сближенные друг с другом и располагающиеся под углами 120o линии роста, сходные с наблюдаемыми в природном корунде.
В некоторых рубинах, выращенных по методу Чохральского, единственными различимыми признаками могут быть слабо проявленные полоски роста. Эти весьма совершенные рубины, используемые в лазерах, могут поставить геммологов в затруднительное положение. Известен случай, когда один камень был идентифицирован лишь на основании обнаружения в нем единичного тончайшего поверхностного включения, оказавшегося, как было установлено с помощью электронно-зондового анализа, маргаритом - минералом, который мог бы присутствовать только в природном рубине.
Всегда надо помнить, что ни в одном синтетическом камне нельзя встретить включения "посторонних" минералов, т. е. минералов, содержащих элементы, не входящие в состав основного минерала.
В восьмидесятые годы появились рубины (и сапфиры) с включениями стекла, которое обычно наблюдается на поверхностях ограненных природных рубинов и, вероятно, применяется для того, чтобы заполнить небольшие поверхностные каверны, стачивание которых привело бы к значительному сокращению веса ценного рубина. Они легко определяются (если их ищут!) по изменению блеска на границе стекла и рубина, а также по обычному присутствию включений в виде газовых пузырьков.
Единственным природным камнем, напоминающим бирманский рубин по цвету, является красная шпинель, которая встречается в том же районе. Ее цвет также обусловлен примесью хрома, однако оттенок шпинели скорее кирпичный или оранжево-красный, чем рубиново-красный. Уверенно отличить шпинель от рубина можно по отсутствию дихроизма и двупреломления у шпинели, ее показателю преломления (1,72), характерному спектру поглощения и по включениям. Под микроскопом рубины отчетливо отличаются от шпинели по своему цвету. Кроме того, у рубинов наблюдается очень сильный дихроизм, заметный при повороте камня.
Красные гранаты, кроме некоторых пиропов, по цвету ближе всего стоят к таиландскому рубину и дают очень характерный спектр поглощения с тремя широкими полосами в желтой, зеленой и синей частях спектра. Этот признак наряду с другими обеспечивает их быстрое и надежное определение. Турмалин, единственный природный камень, который следует обсудить в этой связи, обладает значительно более низкими показателями преломления (1,62 и 1,64), чем у рубина, и большим двупреломлением, причем сильное двупрелом-ление позволяет опытному геммологу увидеть раздвоение ребер задних граней камня при наблюдении их через площадку с помощью лупы (гл. 23).
Имитации из красного стекла, обычно окрашенного селеном, после появления синтетического рубина используются реже. Более низкий показатель преломления (обычно около 1,68), изотропность, отсутствие дихроизма и невысокая твердость - все это дает возможность отличить их от рубина. До сих пор иногда еще встречаются красные дублеты, почти всегда состоящие из тонкой, служащей гранью площадки пластинки альмандина, наклеенной на основание из красного стекла. Площадка обычно имеет показатель преломления около 1,79, а задние грани - около 1,63. Тщательное исследование камня с помощью лупы позволяет обнаружить место соединения частей дублета: видна тонкая линия, пересекающая коронку чуть ниже площадки. Сама эта линия иногда незаметна, однако резкое изменение блеска при переходе от граната к стеклу в дублете заметно хорошо, если смотреть на камень под надлежащим углом. Хотя пластинка граната очень тонка, в спектроскопе обычно могут быть определены полосы поглощения альмандина, когда свет проходит через камень. Выявить подделку не представляет труда, если погруженный в жидкость камень рассматривать сбоку на белом фоне. Лучше всего пользоваться жидкостью с высоким показателем преломления, но даже вода может очень хорошо служить для этой цели. Под микроскопом в дублете, если на него смотреть через площадку, в слое альмандина могут быть видны игольчатые кристаллические включения, а за ними могут располагаться пузырьки воздуха, как в слое клея, соединяющего части дублета, так и в стеклянной подложке.
В начале нынешнего века наиболее распространенный тип дублета состоял из стеклянной подложки и гранатового верха; тонкая пластинка альмандина сплавлялась с основой из цветного стекла, и после огранки такой дублет имитировал рубин или сапфир. Плоскость сочленения граната со стеклом обычно располагалась выше рундиста и могла быть выявлена с помощью лупы главным образом по резкому изменению блеска на любой из сторон от линии соединения (рис. ). Когда-то на рынок поступило много миллионов таких дублетов, и до сих пор они довольно часто встречаются в старых ювелирных изделиях. Альмандиновый верх нередко содержит иглы рутила, а в плоскости сочленения граната со стеклом через площадку можно видеть типичные газовые пузыри.
Большую опасность представляют остроумные дублеты, которых тонкую пластинку низкокачественного природного австралийского сапфира приклеивают к основанию из синтетического рубина или сапфира и затем гранят таким образом, что линия соединения проходит точно по рундисту готового камня. Когда такой дублет закреплен в оправе, он выглядит, как настоящий природный камень, поскольку "вульгарность" цвета вернейлевского синтетического рубина смягчается при прохождении света через сапфировую коронку, которая имеет "шелк" и другие природные включения, характерные для корунда. Известны случаи удачного обмана с использованием таких дублетов, специально изготовленных с мошенническими целями. Наилучшей защитой от обмана является постоянная бдительность. Если возникло подозрение, необходимо проверить камень по ряду параметров (например , определить наличие красной флюоресценции у основания таких составных камней при их облучении ультрафиолетовым светом) и полученные данные использовать в качестве доказательства.
В таблице 1 представлен список красных камней, которые по внешнему виду похожи на рубин, а также их наиболее важные физические и оптические свойства, которые позволяют отличать их друг от друга.
Таблица 1
Физические свойства красных камней, необходимые для диагностики
| Минерал | Твердость по Моосу | Удельный вес (г/см3) | Показатель преломления | Двупреломление | Плеохроизм/ |
| Рубин | 9 | 3,99 | 1,76-1,77 | 0,008 | Сильный |
| Циркон | 7,5 | 4,69 | 1,92-1,98 | 0,059 | Слабый |
| Альмандин | 7,5 | 3,9-4,2 | 1,76-1,81 | Нет | Нет |
| Пироп | 7,25 | 3,7-3,9 | 1,74-1,76 | Нет | Нет |
| Шпинель | 8 | 3,60 | 1,72 | Нет | Нет |
| Топаз | 5 | 3,53 | 1,63-1,64 | 0,008 | Заметный |
| Турмалин | 7 | 3,04 | 1,62-1,64 | 0,018 | Сильный |
Циркон включен в список для полноты, хотя красный циркон по оттенку не похож на рубин. Приведен в списке и топаз, так как этот камень с густой розовой окраской может быть принят за бледный шри-ланкийский рубин, известный как "розовый сапфир". Альмандин может быть ошибочно принят только за таиландский рубин. Хотя дихроизм последнего иногда достаточно слабо выражен, отличить этот рубин от альмандина не составляет труда, если тщательно измерить показатель преломления в свете натриевой лампы. У рубина в этом случае будет отчетливо видно двупреломление. Гранат также легко можно узнать по его спектру поглощения.
Примеры включений в природном и в синтетическом корунде и в его имитациях
 | Включения флюса в рубине, выращенном методом из раствора в расплаве |
 | Газовые включения в рубине, выращенном методом Вернейля |
 | Включения рутила в рубине Мьянмы |
 | Газово-жидкие включения в рубине Мьянмы |
Отличия природного сапфира от синтетических аналогов и имитаций
Микроскопическое изучение включений было введено в ювелирную практику в начале ХХ века для отличия синтетических рубинов от природных. С 30-х годов метод микроскопического исследования стал широко применяться в геммологии для диагностики ювелирных камней и отличия природных камней от синтетических аналогов, имитаций - стекол, составных камней (дублетов, триплетов). Диагностика минаралов-узников сложна, поскольку требуется применение неразрушающих методов и проводится на основании характерных кристаллических форм, облика, цвета, блеска и некоторых оптических свойств (рельеф, интерференционная окраска, угол погасания, знак удлинения).
Наиболее удачной имитацией природного сапфира является его синтетический аналог, а также синтетическая шпинель, окрашенная кобальтом. Изредка можно встретить имитации сапфира из стекла, но они, как правило, уступают синтетическим камням. Старомодный дублет с гранатовой табличкой, наклеенной на синее стекло, встречается редко, однако в последние годы появилось много более эффектных дублетов, в которых коронка из природного австралийского прикреплена к основе из синтетического синего сапфира.
Среди природных синих камней синяя шпинель и синий турмалин встречаются относительно редко, однако высококачественные образцы этих минералов могут быть ошибочно приняты за сапфир, хотя синий цвет шпинели имеет сероватый оттенок, а у индиголита (синий турмалин) цвет, как правило, глубокий индигово-синий с зеленоватым оттенком. Больше похожи на сапфир по цвету такие редкие драгоценные камни, как кианит, бенитоит и иолит, но это коллекционные камни и для изготовления ювелирных изделий массового производства используются редко.
Значительно более важной, чем указанные камни, с точки зрения возможной имитации является прозрачная голубая разновидность цоизита, найденная сравнительно недавно (1967 г.) в Танзании. Большие прозрачные кристаллы этого нового и важного драгоценного камня добывали из месторождения в Мерлани-Хиллс, в 60 км к востоку от Аруши, в жиле графитовых сланцев, где он ассоциирует с кальцитом, кварцем и яблочно-зеленым гроссуляром. Кристаллы различного цвета встречаются в пустотах. Наиболее распространенный цвет - коричневый различных оттенков, но попадаются и камни фиолетово-синего цвета. После огранки камни обычно нагревают до сравнительно низкой температуры, в результате чего они приобретают прекрасный синий цвет лучшего сапфира из Шри Ланки. Название "танзанит" для обозначения этих камней было предложено фирмой "Тиффани" и теперь принято повсеместно.
Природные синие кристаллы танзанита обладают сильным плеохроизмом: по np они красно-фиолетовые, по nm - темно-синие и по ng - желто-зеленые. После нагревания характер плеохроизма несколько изменяется: по np они становятся фиолетово-красными, а по nm и ng - темно-синими. Необходимо помнить, что танзанит очень легко повреждается при ультразвуковой чистке. Удельный вес танзанита очень стабилен и равен 3,355, показатели преломления равны 1,692 и 1,701 для минимального и максимального показателей, соответственно, и 1,694 - для промежуточного показателя. Двупреломление 0,009, твердость 6,5-7 по шкале Мооса (довольно низкая для использования камня в кольцах), спайность отсутствует, поэтому огранка не доставляет особых затруднений. По составу этот цоизит представляет собой силикат кальция и алюминия с 2% воды и 0,02% ванадия; последний, по-видимому, и вызывает окраску. В спектре природных кристаллов наблюдается три широкие полосы поглощения, которые, естественно, меняются по интенсивности в зависимости от направления наблюдения. Наиболее интенсивная линия отмечается при 595 нм, две другие находятся в зеленой (528 нм) и синей (455 нм) частях спектра. В камнях, подвергшихся термической обработке, даже полоса при 595 нм может быть слабой и непригодной для идентификации камня.
В середине 70-х годов на мировом рынке появились очень красивые разновидности синих берилла и топаза, очень похожих по цвету на сапфир. Таким образом, цветовая гамма этих известных драгоценных камней расширилась, что значительно затрудняет определение сапфира только по внешнему виду. Оказалось, что эти синие бериллы, поступающие, предположительно, из провинции Гойазе в Бразилии, очень похожи на бериллы из месторождения Машише в шт. Минас-Жерайс в Бразилии. Последние известны как бериллы типа "машише". Для них характерны полосы поглощения, соответствующие 699 и 655 нм, и аномальный дихроизм, выражающийся в том, что необыкновенный луч почти бесцветен, а обыкновенный имеет глубокий голубой цвет. Подобная картина противоположна той, которая наблюдается у аквамаринов. Как известно, бериллы типа "машише" теряют свой прекрасный голубой цвет после продолжительного пребывания на солнечном свету. Цвет в некоторых случаях, может быть восстановлен при облучении нейтронами, и нельзя исключить того, что все эти красивые камни перед продажей облучаются с целью улучшить их окраску. Между прочим, первые синие бериллы, найденные в месторождении Машише, обладали весьма высокой плотностью (2,80). Для добываемых сейчас камней характерны более обычные значения.
Таким образом, первым шагом в определении синего камня, похожего на сапфир (если только предварительный осмотр с помощью лупы не выявил вполне определенно его природу), должно быть измерение его показателей преломления на обычном рефрактометре при использовании света натриевой лампы или хорошего цветного фильтра. Если показатели преломления имеют значения 1,76-1,77, то можно с уверенностью сказать, что это природный или синтетический сапфир.
Рассмотрим вначале природные камни. Синий цоизит можно определить лишь с помощью рефрактометра, правда, у кианита, который изредка встречается в виде прекрасных синих кристаллов, показатели преломления очень ненамного превышают цоизитовые. Но у кианита гораздо больше двупреломле-ние (0,016), что может служить хорошим отличительным признаком. Очень хорошая спайность кианита затрудняет огранку и придает камню характерный вид. Его твердость сильно меняется (от 4 до 7) в зависимости от направления царапания, но в случае ограненных камней это свойство, естественно, не может быть использовано для диагностики.
Синяя шпинель дает один показатель преломления на рефрактометре (1,72), который заметно ниже показателя преломления синтетической шпинели (1,728). Однако следует помнить, что в природной шпинели почти всегда присутствует цинк (замещающий магний) и железо, которое обусловливает окраску камня. Цинк может значительно повышать показатель преломления шпинели, иногда до 1,735. В некоторых ганошпинелях, как иногда называют богатые цинком разновидности, присутствует до 20% цинка, вследствие чего показатель преломления достигает значения 1,75, а удельный вес превышает 4,0. Для определения шпинели полезен ее спектр поглощения. Он имеет широкую полосу в синей части спектра при 459 нм, которую следует отличать от узкой полосы при 450 нм, характерной для спектра поглощения природного сапфира. К счастью, это не все: имеется также более узкая полоса в зеленой части спектра при 480 нм и еще две полосы в зеленой (при 555 нм) и желтой (при 592 нм) частях спектра, которые особенно отчетливы. Полоса в оранжевой части (при 632 нм) придает спектру шпинели еще более определенный вид. Такие же полосы наблюдаются в спектре лиловатых и коричневатых красных шпинелей, и это необходимо помнить.
Синий турмалин, иногда называемый индиголитом, имеет заметно меньшие показатели преломления - от 1,62 до 1,64, поэтому для идентификации камня его достаточно изучить с помощью рефрактометра. Дополнить картину может довольно узкая и нечеткая линия поглощения между зеленой и синей частями спектра при 497 нм.
Очень красив иолит, хотя цвет его довольно тусклый и ему недостает блеска и богатства оттенков лучших сапфиров. Камень достаточно твердый и широко используется в недорогих украшениях. Показатели преломления иолита близки к показателям преломления кварца, однако внимательное наблюдение за изменением положения края затененной области при вращении камня показывает, что минерал является двуосным, а не одноосным, как кварц. Общеизвестен очень характерный плеохроизм иолита - в одном направлении он кажется фиолетовым, тогда как в другом выглядит бледным дымчато-желтым. Это свойство послужило основанием для возникновения одного из его названий - "дихроит". Другое название иолита - "кордиерит". Бесцветный иолит открыт в Шри Ланке.
Из других природных камней, похожих на сапфир, следует упомянуть очень редкий минерал - бенитоит. Бенитоит найден в Калифорнии в одном или двух месторождениях, где он встречается в небольших количествах в виде мелких камней. По этой причине бенитоит является скорее коллекционным, чем ювелирным камнем. Показатели преломления бенитоита близки к показателям преломления сапфира, как можно видеть в таблице. Однако он имеет значительно большее двупреломление (0,047), что легко определяется на рефрактометре. Во время открытия этого минерала (1907г.) рефрактометр еще не стал инструментом широкого пользования, и лишь благодаря сильному дихроизму камня возникло подозрение, что это не сапфир, за который его приняли сначала. Красоту бенитоиту, кроме яркого синего цвета, придает его высокая дисперсия, сравнимая с дисперсией алмаза.
Синий топаз, получаемый путем радиоактивного облучения, производится на коммерческой основе уже более десяти лет и по цвету напоминает некоторые сапфиры. Синий цвет малой интенсивности получают обработкой природного материала в гамма-камере с использованием изотопов 60Со, но более интенсивная синяя окраска достигается при использовании электронов высоких энергий в линейном ускорителе или нейтронов в ядерных реакторах. Под воздействием гамма-лучей и электронов высоких энергий топаз приобретает коричневатый цвет, а желаемый синий получается последующим нагреванием приблизительно до 200oС. При этом камни, облученные нейтронами, могут иметь более темно-синий цвет либо чернильный или синевато-стальной оттенок. Этими различными методами получаются топазы, варьирующие по цвету от бледного аквамарина до достаточно интенсивно-синего. Использование облучения низкой энергии, например такого, как в гамма-камере с 60Со, не приводит к возникновению каких-либо эффектов остаточной радиации, однако электроны высоких энергий и нейтронная активация вызывают в некоторых топазах радиоактивность, неприемлемую с точки зрения норм безопасности. Для таких камней может потребоваться период остывания, продолжительность которого зависит от полученной дозы облучения. Синие топазы однозначно определяются по показателям преломления. Их показатели преломления соответствуют 1,612-1,622 (двупреломление 0,010) и плотность - 3,56 г/см3.
Обратимся теперь к другой насущной проблеме: как отличить природный сапфир от синтетического сапфира? Для этого используются те же общие методы, которые применяются при определении рубинов. По показателям преломления и удельному весу их нельзя различить; самым надежным средством является изучение включений в них. Газовые пузырьки, одиночные или собранные в группы, - характерный признак синтетических материалов, полученных методом Вернейля, и синтетический сапфир обычно содержит такие пузырьки.
Природные камни почти всегда обнаруживают следы медленной кристаллизации из химически сложных жидкостей. Растущий кристалл сапфира мог захватывать материнский раствор, который сохранился в виде включения в кристалле. Включения в природных сапфирах несколько различны для разных месторождений.
Так, типичные включения в сапфирах из Шри Ланки состоят из слоев мелких кристаллов или жидких включений, которые отражают свет от одной плоскости, причем эти слои часто слегка изогнуты и похожи на отпечаток пальца. Однако скопления включений имеются во многих синтетических сапфирах, выращенных по методу из раствора в расплаве. Если в природных камнях присутствуют жидкие и газово-жидкие включения, то в синтетических камнях включения состоят из частиц затвердевшего флюса, в порах которых иногда содержится газ. Изучение в отраженном свете помогает в выяснении природы капель, а также может выявить присутствие блестящих кристаллов платины, которые иногда видны в материале, выращенном методом из раствора в расплава Другие характерные включения в сапфирах из Шри Ланки представлены кристаллами циркона, имеющими высокий рельеф и часто окруженными гало.
Характерен для них и "шелк" - иглы рутила, однако кристаллики, наблюдаемые в сапфирах из Шри-Ланки и Бирмы, могут быть, как крупными так и тонкими, как длинными, так и короткими. Часто наблюдается кристаллографически ориентированное гексагональное расположение этих включений. Сапфиры (и рубины), происхождение которых связано с базальтами (таиландские, камбоджийские, австралийские и некоторые другие корунды), могут содержать кристаллы пирохлора и граната, а кристаллы и двойниковые пластинки плагиоклаза видны в таиландских и камбоджийских (пайлинских) камнях. Таиландские сапфиры напоминают таиландские рубины тем, что часто содержат непрозрачные кристаллы (пирохлор), окруженные дискообразными кружевными скоплениями включений. Гексагональные структуры (линии) роста присутствуют во многих сапфирах, но особенно хорошо видны в камнях из Австралии и Монтаны; однако следует помнить, что такие гексагональные структуры уже наблюдаются также и в синтетических аналогах, выращенных Чэтемом и другими производителями.
Кашмирские сапфиры обязаны своей привлекательной "молочностью" мельчайшим жидким или выделившимся из расплава включениям, часто образующим скопления в виде неясных полос или "облаков". Для корунда из района реки Умба в Восточной Африке характерно присутствие бемита (минерала, по составу отвечающего окиси алюминия). Кристаллы апатита также являются характерной чертой камней с реки Умба, хотя апатит, по-видимому, вообще является наиболее широко распространенным из всех акцессорных минералов в сапфирах.
Одним из способов определения природы сапфира, у которого отсутствуют явные признаки определенной генетической принадлежности, является исследование камня в проходящем свете с помощью малого призменного спектроскопа. Большинство природных сапфиров дает узкую полосу поглощения в дальней синей части спектра, а иногда группу из трех полос с наиболее интенсивной полосой при 450 нм. Если эта полоса видна, то камень несомненно относится к природным, поскольку синтетические камни подобных полос в спектре не имеют. У всех без исключения австралийских сапфиров интенсивны все три полосы, тогда как в спектрах сапфиров из Монтаны, Таиланда, Кении, Кашмира и Бирмы интенсивность их снижается (в порядке перечисления местонахождений). У некоторых камней из Шри Ланки практически не видна полоса при 450 нм, однако они часто содержат следы хрома и поэтому дают яркий красный дублет флюоресценции.
Титан, присутствующий в синтетических синих сапфирах, повышает беловатую и грязно-зеленую флюоресценцию на поверхности; для наблюдения такой флюоресценции требуется почти полная темнота и адаптация глаз. Эффект наиболее заметен, если на освещаемый камень смотреть сбоку. Такой же эффект дают природные сапфиры из Шри Ланки с очень низким содержанием железа, однако большинство природных камней инертно к коротковолновым ультрафиолетовым лучам. Если с помощью лупы наблюдать флюоресцирующие синтетические камни, часто на их поверхности можно заметить изогнутые линии роста (они видны более отчетливо, чем при обычном освещении).
Кроме синтетического сапфира для имитации сапфира иногда используют синтетическую шпинель. Такую подделку обычно легко выявить путем простого осмотра, поскольку при искусственном или солнечном освещении наблюдаются красные рефлексы от некоторых задних граней благодаря значительной доле красной области в спектре кобальта - элемента, окрашивающего шпинель в синий цвет. Его присутствие в синтетических камнях приводит к тому, что под фильтром Челси такие камни выглядят ярко-красными. Аналогичный эффект наблюдается в синих стеклах, окрашенных кобальтом, и в синих дублетах, у которых площадка выполнена из граната, а все остальные грани - из окрашенного кобальтом стекла.
О новом типе сапфирового дублета, чрезвычайно похожего на настоящий камень и вызывающего большое беспокойство у ювелиров, уже было упомянуто в начале этой главы. Для изготовления коронки ограненного камня в нем используется тонкая пластинка австралийского природного сапфира, обычно зеленовато-синего цвета, которая по плоскости рундиста приклеивается к основанию из синего синтетического сапфира.
Место соединения частей дублета часто совершенно незаметно, так что партии таких незакрепленных дублетов сначала принимали за природные камни без каких-либо сомнений. В коронке камня видны прямолинейные цветные полосы и природные включения, создающие полное впечатление природного камня, а в спектроскопе наблюдается характерный набор полос поглощения, подтверждающий это впечатление. Как всегда в тех случаях, когда существует реальная возможность встретиться с дублетами, прежде всего необходимо задать себе вопрос: не является ли данный камень составным? Если при этом оправа затрудняет наблюдение изогнутых линий роста или пузырьков в основании камня, хорошим доказательством его природы станет беловато-синяя или зеленоватая флюоресценция, возникающая при облучении синтетических камней коротковолновым ультрафиолетовым светом. Некоторые имитации сапфира, выполненные из стекла, окрашены не кобальтом, а железом и т. п., поэтому они не выглядят красными под фильтром Челси. Синюю синтетическую шпинель легко отличить от сапфира по отсутствию дихроизма и только одному показателю преломления (1,727). Здесь, по-видимому, стоит предупредить читателя. Сапфиры из Шри-Ланки часто содержат следы окиси хрома и поэтому выглядят под фильтром красными. Эффекты, наблюдаемые под фильтром, никогда не следует принимать слепо, как окончательное доказательство природы рассматриваемого камня. Они должны рассматриваться только как один из важных диагностических признаков
Тепловая обработка
В семидесятые годы стало известно, что сероватые молочные сапфиры, известные в Шри Ланке как "геуда" ("geuda"), могут подвергаться тепловой обработке с получением синих сапфиров хорошего качества. Было также обнаружено, что нагреванием можно избавиться от синей окраски в отдельных участках рубина, а также улучшить цвет многих синих сапфиров. Эти изменения окраски являются устойчивыми, и некоторые утверждают, что раз это так, то не обязательно ставить, клиента в известность о проведенной обработке. Другие заявляют, что говорить желательно обо всем. Из того, что температуры, используемые при тепловой обработке, могут достигать 1900oС следует, что некоторые включения, такие как альбит, кальцит, пирит и другие при этом расплавляются и теряют кристаллические формы. В результате увеличения объема при нагревании в окружающем включение микрообъеме кристалла-хозяина возникают разрывы и формируется ореол напряженного состояния вещества.
При наличии более крупных включений, вмещающий их кристалл может разрушиться под действием возникающего напряжения.
Флюидные включения, имеющие форму отрицательных кристаллов, растрескиваются, и некоторая часть содержащейся в них жидкости просачивается наружу и может способствовать частичному залечиванию образовавшихся трещин растяжения. Эти и другие особенности могут устанавливаться при тщательном микроскопическом изучении. Переплавленные включения, окруженные ореолами напряженного состояния вещества, являются характерной чертой многих подвергшихся термической обработке рубинов и сапфиров.
Диффузионная обработка
Существует возможность путем нагревания корунда в порошке окиси алюминия (А12О3), содержащем в различных пропорциях красящие агенты (железо и титан для синих сапфиров, хром для рубинов и железо с хромом для оранжевых сапфиров), придать за счет диффузии дополнительную окраску камню, уже имеющему форму или огранку. Нагревание может происходить при температурах около 1800oС в течение 24 часов.
Проникновение окраски весьма поверхностное, поэтому в случае переполировки следует проявить большую тщательность, чтобы не удалить окрашенный слой. В ограненных камнях, подвергшихся диффузионной обработке, часто наблюдаются грани с различными цветовыми оттенками; при идентификации таких камней могут помочь также такие особенности, как концентрирование более интенсивных окрасок вокруг рундиста, наблюдающееся при погружении в иммерсионные жидкости, а также проникновение окраски вдоль трещин.
В табл. 2 приведен ряд констант различных синих камней.
Таблица 2
Физические константы синих камней
| Минерал | Твердость по Моосу | Удельный вес (г/см3) | Показатель преломления | Двупреломление | Плеохроизм |
| Сапфир | 9 | 3,99 | 1,76-1,77 | 0,008 | Сильный |
| Бенитоит | 6,5 | 3,67 | 1,75-1,80 | 0,047 | Сильный |
| Кианит | 4-6 | 3,69 | 1,71-1,73 | 0,016 | Сильный |
| Синтетическая шпинель | 8 | 3,63 | 1,727 | Нет | Нет |
| Шпинель | 8 | 3,60 | 1,72 | Нет | Нет |
| Топаз | 8 | 3,56 | 1,61-1,62 | 0,008 | Средний |
| Цоизит | 6,5 | 3,35 | 1,69-1,70 | 0,009 | Сильный |
| Турмалин | 7 | 3,10 | 1,62-1,64 | 0,020 | Сильный |
| Берилл | 7,5 | 2,70 | 1,57-1,58 | 0,006 | Сильный |
| Иолит | 7 | 2,59 | 1,53-1,54 | 0,009 | Сильный |
Примеры включений в природном и в синтетическом сапфире и в его имитациях
 | Газовое включение в свинцовом стекле, имитирующем сапфир |
 | Сферические включения водорода в сапфире, выращенном методом Вернейля |
 | Газово-жидкие включения в виде "отпечатков пальцев" в сапфире Шри Ланки |
|