Характеристика

Твердость. Главными отличительными признаками является его непревзойденная твердость, что определяет высокую сохранность полировки и остроту ребер граней бриллианта по сравнению с другими ювелирными камнями. До сих пор нет ни одного минерала или синтетического материала, имеющего столь высокую твердость (10 по шкале Мооса). 

Деформация - это изменение его размера и объема. Причинами деформации являются внешние силы, действующие на тело или изменение его температуры. Деформация тела приводит к смещению его частиц из первоначальных положений равновесия в узлах кристаллических решеток в новые. Деформация называется упругой, если она исчезает после прекращения действия вызвавших ее внешних сил. 

Физическая величина называется напряжением и находится по формуле:

Показатель преломления. Большую роль при идентификации бриллиантов играют оптические свойства. Алмаз характеризуется высоким показателем преломления - 2,417. Имитации с более низкими показателями преломления - природный и синтетический корунд, синтетическая шпинель, эвклаз, фенакит, турмалин, топаз, берилл, горный хрусталь и стекла (блеск - стеклянный). Столь же сильным блеском (алмазным) обладают синтетические материалы - рутил, титанат стронция.

Двупреломление. Часто при диагностике используется свойство двупреломления. Наличие четкого двупреломления позволяет точно отличать от алмаза циркон, рутил, ниобат лития, корунд, эвклаз, фенакит, турмалин, берилл, топаз, горный хрусталь. Однако надо помнить, что у алмаза иногда наблюдается аномальное двупреломление.

Дисперсия. Высокая дисперсия показателя преломления определяет его ослепительную игру. Некоторые имитации характеризуются сильной дисперсией, превышающей дисперсию алмаза (синтетический рутил, ниобат лития, сфалерит) или приближающуюся к ней (фианит, ИАГ, циркон, шеелит, некоторые стекла) (из природных имитаций только циркон приближается к нему по дисперсии).

Люминесценция. Надежный метод идентификации алмаза - пропускание рентгеновских лучей: алмаз в рентгеновских лучах прозрачный, а большинство минералов и стекол - непрозрачные. Для алмаза характерна голубая, реже желтая, зеленая и другого цвета люминесценция.

Плотность. При идентификации не закрепленных в изделиях камней рекомендуется использовать определение плотности. При помощи жидкости, плотность которой 3,5 г/см³ (например, разбавленная жидкость Клеричи), можно довольно просто выделить алмазы. Все имитации могут иметь более высокую плотность (фианит, ИАГ, циркон, синтетический рутил, титанат стронция, ниобат лития, шеелит, сфалерит, корунд природный и синтетический, синтетическая шпинель) или более низкую (эвклаз, турмалин, фенакит, берилл, горный хрусталь), чем алмаз. (Только плотность топаза и шпинели близка к плотности алмаза). Плотность стекол колеблется в зависимости от содержания в них свинца, но твердость стекла 5 и поэтому их отличить несложно.

Смачиваемость и теплопроводность. На свойстве хорошо смачивать поверхность основаны различные устройства (например, прибор, на котором определяют контактный угол, рапидографы со специальными чернилами, оставляющими сплошной след на бриллианте и пунктирный - на других камнях).

Высокая теплопроводность алмаза положена в основу специального прибора "Diamond Probe", с помощью которого алмаз отличается от всех имитаций.

Определение критического угла. Для алмазов с совершенной бриллиантовой огранкой используются тесты "световой шпиль" и "световая передача", основанные на различии критического угла алмаза и его имитаций.

Включения. Диагностическое значение имеют включения минералов - оливинов, гранатов пироп-альмандинового ряда, хромшпинелидов, коэсита, хромдиопсида, сульфидов (пентландит, пирротин, халькопирит), графита, реже рутила, циркона, дистена, биотита и др.

  Нагревание. Нагревание твердого кристаллического тела приводит к возрастанию амплитуды ангармонических тепловых колебаний частиц в узлах кристаллической решетки и к возрастанию средних междоузельных расстояний в решетке. Сильное нагревание твердого тела приводит к разрушению кристаллической решетки и к переходу вещества из твердого состояния в жидкое или паровое. Плавление начинается при определенной  для данного давления температуре, называемой температурой плавления. В процессе плавления эта температура не изменяется.  r_пл=u_ж-u_тв+p(v_ж-v_тв), где u_ж-u_{тв - удельная внутренняя энергия,} v_ж-v_{тв - удельные объемы в-ва,} p -постоянное давление, при котором происходит фазовый переход. 

   Посмотреть опыт!

Имитации синтетическими минералами:

Фианит отличается повышенной плотностью (6 г/см³, зависит от вида и концентрации примесей), меньшей твердостью (8,5 по шкале Мооса), отсутствием двупреломления. Бесцветные ограненные фианиты по красоте, блеску и игре цвета визуально практически неотличимы от бриллианта. Это обусловлено высокими показателями преломления (2,14 - 2,18), а также высокой дисперсией света - 0,06.

ИАГ (итрий-алюминиевый гранат) отличается более низким показателем преломления (1,832), низкой дисперсией (0,028), большей плотностью (4,65 г/см³, может варьировать в зависимости от примесных компонентов) и меньшей твердостью (8,5 по шкале Мооса, 1550 кгс/мм² по Викерсу и 1100 кгс/см² по данным склерометрии для плоскости {100}).

ГГГ (гадолиний-галиевый гранат) - более низкий показатель преломления (на 0,4), резко более высокая дисперсия (почти на порядок).

Синтетический рутил отличает сильная дисперсия, высокий показатель преломления, повышенная плотность, низкая твердость.

Синтетический шеелит - более низкий показатель преломления и дисперсия, низкой твердостью, большей плотностью.

Ниобат лития отличается высоким двупреломлением, повышенным удельным весом и низкой твердостью, отсутствием свечения в УФ-лучах.

Фабулит отличается твердостью (6,5 по шкале Мооса), плотностью 5,13 г/см³ (значительно выше, чем у алмаза) и почти полностью не отличим по показателям преломления, дисперсии (0,190), изотропности, цвету.

(более подробно см. раздел Искусственные минералы)

Дуплеты.

Известны и алмазные дуплеты: верхняя часть такого камня делается из алмаза, нижняя - из бесцветного синтетического сапфира, горного хрусталя или стекла; иногда дуплеты "под алмаз" делают из синтетической шпинели (верхняя часть) и фабулита (нижняя часть).

Синтетический алмаз.

Под микроскопом в синтетических алмазах выявляются мелкие столбчатые и пластинчатые включения металла-катализатора, которые никогда не обнаруживаются в природных кристаллах. При больших (порядка 20) увеличениях отмечаются также специфические мельчайшие беспорядочно расположенные бесцветные и цветные включения.

САПФИР, РУБИН

На синий сапфир похожи многие камни: бенитоит, кианит, кордиерит, танзанит, топаз, турмалин, циркон-старлит, шпинель; имитируют его также синим стеклом.

Имитации природными минералами:

Бенитоит. Отличается низкими твердостью, плотностью, отсутствием характерных для корунда включений.

Кордиерит. Отличается показателем преломления, твердостью, плотностью. Обрабатывается гранями, при этом для получения наиболее густой окраски площадку располагают под прямым углом к ребрам призмы.

Диоптаз. Имитируется в ограненном или кабошонированном виде. Отличается совершенной спайностью, низкой твердостью, линиями абсорбции.

Кварц. Звездчатые сапфиры имитируют, используя звездчатый розовый кварц; плоская нижняя часть камня покрывается при этом синей эмалью. При другом способе имитации на гладкой нижней стороне синтетического сапфирового или стеклянного кабошона гравируется звезда.

Гранат. За рубины часто выдают гранаты, отличающиеся изотропией (отсутствует двупреломление).

Имитации стеклами.

На рынок поступают также камни с покрытием из синтетического изумруда и имитации из стекла.

Имитации из стекла отличаются плотностью (3,40- 4,00 г/см3), показателем преломления (1,40 - 1,66), газовыми включениями; из бериллового стекла - плотностью (2,42 г/см3), показателем преломления (1,52).

Имитации синтетическими минералами.

В начале века научились выращивать синтетические сапфиры, по свойствам очень близкие к природным. С 1947 г. получают также синтетические звездчатые сапфиры ювелирного качества.

Синтетические корунды идентифицируют по характерным внутренним особенностям: наличию газовых пузырьков и скоплений, включениям шихты и криволинейной зональности окраски (метод Вернейля), линиям абсорбции и люминесценции (сапфиры). Корунды, выращенные из раствора в расплаве, содержат характерные трещины, включения криолита, платины.

Дуплеты.

Дуплеты "под сапфир" составляют из синего кобальтового стекла и тонкой гранатовой накладки на площадке камня или делают верхнюю часть из зеленоватого сапфира (недостаточно хорошо окрашенного), а нижнюю - из синтетического синего сапфира (либо страза) нужного цвета. Недавно появились дуплеты, составленные из двух мелких природных сапфиров. В настоящее время дублеты чаще всего состоят из тонкой пластинки альмандина, образующей табличку, и приваренного к ней павильона из стекла цвета сапфира.

ИЗУМРУД, АКВАМАРИН

Имитации природными минералами.

Имитациями могут служить: диоптаз, зеленый сапфир, хромдиопсид, турмалин, гроссуляр, хризолит, гидденит, флюорит и другие минералы.

Диоптаз. Имитируется в ограненном или кабошонированном виде, отличается совершенной спайностью, низкой твердостью.

Имитации стеклами.

Имитации из стекла отличаются плотностью (3,40- 4,00 г/см3), показателем преломления (1,40 - 1,66), газовыми включениями; из бериллового стекла - плотностью (2,42 г/см3), показателем преломления (1,52).

Имитации синтетическими минералами.

Для имитации изумруда используется синтетическая шпинель и другие синтетические вещества, которые безошибочно отличают от природных камней в ультрафиолетовом свете: синтетические изумруды в отличие от природных прозрачны для коротковолновых ультрафиолетовых лучей.

На рынок поступают также камни с покрытием из синтетического изумруда.

В настоящее время изумруды широко синтезируют. Для натуральных изумрудов характерно наличие газово-жидких включений, располагающихся в волосовидных трубчатых каналах, вытянутых вдоль оси L6 или трещин различной формы, а также наличие включений минералов.

Дуплеты.

Камни посредственной окраски иногда разрезают по экваториальной плоскости (плоскости рундиста) и внутреннюю поверхность полируют; красящее вещество закрепляют при помощи цемента, которым склеивают две части камня. В сложном камне такого типа, получившем название "смарилл", коронка и павильон вырезаны из слабо окрашенного или низкосортного берилла или изумруда, а необходимая глубина цвета придается изумрудно-зеленым цементом из твердой пасты. В так называемом emeraude soudee (спаянном изумруде) коронку и основание из горного хрусталя соединяют прозрачным зеленым цементом, чтобы имитировать подлинный изумруд; места соединении в таких камнях теперь заделывают, по-видимому, путем спекания. В другой разновидности, soudee sur spinelle (пайке на шпинели), горный хрусталь заменяют синтетической шпинелью.

Дуплеты из изумрудов можно отличить по газовым включениям в полости склеивания.

ОПАЛ

Имитация опала из стекла, получаемая при помощи нагрева и резкого охлаждения последнего, отличается наличием трещинок, заполненных воздухом, тогда как у натурального камня они заполнены твердым материалом.

Часто можно столкнуться с имитацией черного опала, получаемой путем пропитки низкокачественного опала раствором сахара с дальнейшей обработкой его серной кислотой.

При имитациях и подделках светлые опалы или опаловая матрица для подчеркивания игры цветов окрашиваются в черный цвет. Пористые опалы пропитывают смолами.

В 70-е годы был осуществлен синтез благородных опалов.

Так как благородный опал часто встречается в виде тонких пленок, довольно распространены опаловые дуплеты, в которых пленка опала искусственно скреплена с какой-либо подложкой, в качестве которой может служить низкокачественный опал, черный оникс, стекло или черная паста.

В опаловом триплете опаловая пленка покрывается обработанным в виде кабошона кусочком горного хрусталя, который предохраняет опал от повреждений, но видоизменяет его блеск и иризацию.

БИРЮЗА

Обилие подделок под бирюзу объясняется тем, что бирюза всегда пользовалась огромным спросом, а также дефицитностью природного сырья. Ювелирные разности бирюзы составляют на каждом месторождении не более 5 - 10%. В общем количестве реализуемой на мировом рынке бирюзы более 60% бирюзы облагороженной, окрашенной, уплотненной и синтетической. Бирюза имеет большое количество имитаций:

1. облагороженная, прессованная бирюза;
2. минералы схожего облика: варисцит, лазулит, хризоколла, халькосидерит;
3. минералы окрашенные: ховлит, кварц, халцедон;
4. органические материалы (одонтолит);
5. искусственные минералы и материалы: стекла, эмали, керамика, пластмасса и др.;
6. дуплеты

Облагороженная, прессованная бирюза:

Природная бирюза отличается от имитирующих ее минералов и других материалов физическими свойствами (твердостью, плотностью, цветом, люминесценцией, восковым блеском и др.) Под микроскопом струстура поверхности природной бирюзы имеет весьма характерный вид: на светло-голубом фоне наблидаются темно-синие диски или беловатые обломки и включения. В синтетической бирюзе при достаточно большом увеличении на более светлом фоне наблюдаются угловатые голубые частицы. Линия абсорбции, характерная для природной бирюзы, отсутствует в спектрах поглощения синтетической бирюзы и имитаций. Тест горячей иглой может выявить облагороженную бирюзу: в месте прикосновения горячей иглы выплавляется парафин или камень обесцвечивается. Пластмассы и смолы от горячей иглы плавятся. Синтетическая бирюза отличается от природной текстурой (под микроскопом) и различным характером взаимодействия с разбавленной HCl. Поскольку бирюза характеризуется довольно широким интервалом физических свойств, ее идентифицируют комплесным исследованием с применением рентгеновских, спектральных (в ИК- и видимой областях) методов и электронной микроскопии (наблюдаются пластинчато-призматические микрокристаллы).

Облагороженная бирюза:

Облагороженная бирюза - низкокачественная бирюза, свойства которой улучшены или восстановлены при помощи добавления смол, силиката натрия, масла или парафина. При хорошей обработке эта бирюза визуально не отличима от высокосортных природных образцов и чаще продается по той же цене, иногда несколько дешевле.

Восстановленная бирюза:

Облагороженную бирюзу не следует смешивать с "восстановленной" бирюзой, изготовленной из смеси пудры, слоновой кости, медистого красителя и цемента. Плотность облагороженной (парафинированной) мелоподобной бирюзы возрастает с 1,8 до 2,45 г/см3, твердость изменяется от 2 до 5. Показатель преломления достигает 1,61, т.е. физические свойства облагороженной бирюзы близки к натуральным образцам так же, как химический состав и структура камня. При этом резко улучшается декоративность камня. Цвет значительной части пористой бирюзы из штата Аризона и Невада (США) восстановлен парафинированием. Качество пропитанной воском восстановленной бирюзы улучшается путем дополнительной цементации ее каким-либо пластиком. Обычно для этой цели используется алкидная смола, с помощью которой укрепляется известковистая бирюза из шт. Аризона. Твердость этих образцов около 3.

В последнее время известковистую бирюзу начали цементировать гидрозолем кремнезема, плотность которого 1,21 г/см3. Бирюза, сцементированная кремнеземом, обычно более натуральная, хотя и более бледного цвета, чем сцементированная пластиками. Твердость такой бирюзы достигает 4.

Минералы схожего облика:

Природные непрозрачные, просвечивающие в тонких сколах минералы голубого, голубовато-зеленого цвета зачастую используются в качестве имитаций:

Варисцит и лазулит - минералы, изредка обнаруживающие сходство с бирюзой; оба они представляют собой водные фосфаты алюминия, но не содержат меди.

Плотность лазулита составляет 3,1 г/см3 (больше, чем у бирюзы), твердость - 5,5, показатель преломления 1,61 - 1,64. Иногда лазулит называют "голубым шпатом". В отличие от скрытокристаллической бирюзы он представлен тонкозернистым материалом (по данным Р. Вебстера [Webster R., 1975]).

У варисцита плотность около 2,4, твердость - 4 - 5, показатель преломления до 1,57. Окраска зеленая, темно-зеленая, голубая, желтая. Блеск стеклянный. Образует корочки, желвачки, редко кристаллы октаэдрического облика. Спайность отсутствует. Наиболее распространенные разности варисцита развиваются в виде глазков, что не характерно для бирюзы. Высококачественный варисцит такая же редкость как и хорошая бирюза, если не более редкий.

Окрашенные минералы:

Окрашенный ховлит - силикоборокальцит, легче бирюзы и мягче ее. Цвет окрашенного материала может быть очень ярким, цена на него значительно ниже.

Окрашенные кварц и халцедон - материал, значительно более дешевле, чем бирюза, предлагается американскими поставщиками драгоценных камней. Эти камни прозрачнее бирюзы, легче (плотность 2,63 г/см3), с меньшим Показателем преломления 1,53 и большей твердостью (6,5 - 7).

Органические соединения:

Одонтолит. В прошлом за бирюзу часто выдавали одонтолит - ископаемую слоновую кость, окаменелые зубы или кости ископаемых животных, частично замещенные фосфатами железа или меди и окрашенные в синий и в зеленый цвет. Внешне очень похож на бирюзу. Показатель преломления одонтолита 1,57 - 1,63. Твердость 5. Плотность выше 3 г/см3. Вскипает от соляной кислоты. В шлифах видна первичная органическая структура минерала. Надежным способом отделения бирюзы от поделочных материалов органического происхождения является способность органики к горению.

Искусственные минералы и материалы:

Удачные подделки получаются при прессовании осадка фосфата алюминия, окрашенного в синий цвет при помощи олеата меди, поскольку он имеет почти такой же внешний вид, твердость и плотность, как и бирюза. В отличие от природного камня искусственный материал плавится в пламени паяльной трубки.

"Венская бирюза" - это имитация, получаемая путем совместного дробления, нагревания (больше 100оC) и прессования смеси малахита, гидроокиси алюминия и фосфорной кислоты. Формула этого материала отличается от бирюзы. Твердость спрессованной бирюзы около 5. Плотность 2,4, при насыщении водой увеличивается до 2,6 г/см3. Показатель преломления 1,45. При нагревании эта подделка чернеет или сплавляется в черное стекло, а не растрескивается как бирюза.

"Синтетическая бирюза" (неолит) - распространена с 1957 г. Камень приятного голубого цвета, иногда с извилистыми прожилками "основной массы". Это смесь байерита и фосфата меди, а основная масса - аморфное соединение железа. Байерит - побочный продукт алюминиевого производства, по составу аналогичен гидраргиллиту. Твердость около 4. Показатель преломления 1,55. Плотность 2,4 г/см3. Практически неолит идентичен венской бирюзе.

Искусственная бирюза, состоящая из мелких зерен голубого и белого материала, сцементированных алкидной смолой была создана В 1953 г. в Америке. Твердость этой бирюзы около 2,5. Плотность 1,85 г/см3. В отдельных образцах твердость достигает 3,5, а плотность 2,39 г/см3.

Дуплет. За бирюзу выдают и дублет из халцедона и стекла.

В настоящее время в ювелирных изделиях используется и синтетическая бирюза.