Непрозрачные камни и камни, просвечивающие в тонких сколах

Белый: агальматолит, беломорит, волластонит, жадеит, жемчуг, кахолонг, коралл, корнерупин, нефрит, опал, пектолит, солнечный камень, янтарь

Красный: жадеит, карнеол, коралл, корунд звездчатый, обсидиан, пурпурит, родонит, яшма

Розовый: агальматолит, жемчуг, коралл, корунд звездчатый, пурпурит, родонит, родохрозит, тугтупит, тулит, яшма

Желтый: агальматолит, жадеит, мраморный оникс, нефрит, янтарь, яшма

Зеленый: авантюрин, агальматолит, амазонит, бирюза, варисцит, гелиотроп, гидрогроссуляр (трансваальский жад), жадеит, калифорнит (везувиан), корнерупин, малахит, мраморный оникс, моховик, нефрит, плазма, празем, празопал, серпентин, хризоколла, хризопраз, эпидот, яшма

Голубой: амазонит, бирюза, виолан (диопсид), гемиморфит, дюмортьерит, жемчуг, кианит, лазурит, одонтолит, пектолит, сапфирин, содалит, хризоколла, церулеит

Синий: азурит, афганит, дюмортьерит, лазулит, лазурит, содалит, церулеит

Фиолетовый, сиреневый: лепидолит, флюорит, чароит

Коричневый: авантюрин, жадеит, корнерупин, корунд звездчатый, мраморный оникс, обсидиан, сардер, тигровый глаз, цимофан, шокшинский кварцит, яшма

Серый, черный: алмаз, гагат, гематит, жадеит, жемчуг, коралл, корнерупин, корунд звездчатый, лабрадор, меланит (шорломит), морион, нефрит, обсидиан, опал, халцедон, энстатит звездчатый, эпидот, яшма

В зависимости от степени прозрачности минералы делятся на прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные. Наиболее высоко ценятся прозрачные ювелирные камни, которые называют драгоценными, или самоцветами [14, 42].

Следует отметить, что среди последних встречаются и непрозрачные камни (бирюза, коралл и др.). Но в основном непрозрачные и просвечивающие в тонких сколах камни относятся авторами различных классификаций к ювелирно-поделочным или поделочным [15]. Прозрачность камней определяют, просматривая их на просвет. Существуют и количественные методы определения прозрачности.

Красота большинства ювелирных камней в значительной степени зависит от их цвета. Глубокие чистые тона зеленого изумруда, красного рубина, небесно-голубой бирюзы дали самостоятельные названия цветам - изумрудный, рубиновый, бирюзовый. Окраска возникает вследствие селективного поглощения минералом определенного диапазона электромагнитного излучения в пределах видимой области спектра.

Собственная окраска минерала - идиохроматическая (по классификации А. Е. Ферсмана), связана с фундаментальным поглощением минерала, наличием в нем видообразующих ионов переходных металлов и электронных и дырочных центров [28]. Этот тип окраски преобладает среди ювелирных камней. Он характерен для малахита, бирюзы, топаза, аметиста и др. Довольно значительное место занимают ювелирные камни с аллохроматической окраской, которая обусловлена присутствием в минералах примесных ионов переходных металлов, примесных (свободных) неорганических радикалов и механических примесей других окрашенных минералов. Такая окраска у разностей халцедона (хризопраза, сердолика и др.), авантюрина и др.

Особую группу составляют ювелирные камни с псевдо-хроматической окраской, обладающие иризацией, опалесценцией, астеризмом, эффектом кошачьего, соколиного, тигрового и даже рыбьего глаза. Все эти цветовые эффекты обусловлены интерференцией, дифракцией и рассеянием света.

Ниже приводятся ювелирные камни, характеризующиеся псевдохроматической окраской (курсивом выделен тип эффекта).

Опалесценция: опал благородный

Иризация: беломорит, бронзит, бургерит, лабрадор, лунный камень, обсидиан, опал огненный, солнечный камень

Астеризм: берилл, бронзит, диопсид, кварц розовый, корперупин, корунд (рубин, сапфиры), лунный камень, шпинель, энстатит

Эффект кошачьего глаза: актинолит, апатит, берилл, демантоид, диопсид, корнерупин, лунный камень, петалит, скаполит, томсонит, турмалин, фибролит (силлиманит), церуссит, цимофан (хризоберилл), шпинель, элеолит (нефелин)

Эффект соколиного и тигрового глаза: кварц

Простейший метод оценки цвета минералов - визуальное определение его на белом листе бумаги при дневном свете в помещении, расположенном на северной стороне (или при освещении лампой дневного света). Но такая оценка в какой-то мере субъективна. Для объективной оценки используют спектроскопические методы. Спектры поглощения можно получить с помощью спектрального окуляра, помещенного на место обычного окуляра бинокулярного стереоскопического микроскопа, геммологического спектроскопа с дифракционной решеткой или с призмой ("Рейнер", "Цейс" и др.), спектроскопических установок ("Калтлихт") или спектрофотометров СФ-10, СФ-18, СФ-20, Бекман, Перкин и др. [1,30,35]. Для исследования спектров поглощения ограненных камней можно использовать спектрофотометр СФ-18, оснащенный интегрирующим шаром с дифракционным устройством, разработанным Б. Г. Гранадчиковой.

Количественные характеристики цвета можно получить колориметрическими методами. Для наглядного изображения цвета применяется диаграмма цветности, принятая Международной комиссией по освещению (МКО) в 1931 г. Положение минерала на диаграмме определяется после колориметрического или спектроскопического исследования.

Различие в природе окраски ювелирных камней одного и того же цвета позволило использовать при их диагностике дихроматические светофильтры, пропускающие узкие полосы света в красной (690 нм) и желто-зеленой (570 - 630 нм) областях. Впервые они были применены в 1934 г. Лондонской торговой палатой и получили название "фильтры Челси" или "изумрудная лупа". Последнее наименование объясняется их частым использованием при диагностике изумрудов. Изумруды одних месторождений (Колумбия) имеют под фильтром, как правило, ярко-красный цвет, а других (СССР, Индия) - зеленый. Цвет искусственно выращенных изумрудов под фильтром либо красный (у раствор-расплавных), либо зеленый (у гидротермальных). Красный цвет под фильтром и у таких камней зеленого цвета, как александрит (природный и синтетический), мтородит, облагороженные халцедон и жадеит, синтетический зеленый и с александритоподобной окраской корунд. Бледно-красную или розовую окраску могут иметь под фильтром Челси авантюрин, демантоид, гидденит, циркон и флюорит. Не меняют цвета аквамарин, хризопраз, энстатит, жадеит, хризолит, сапфир, турмалин (за исключением Cr-содержащего турмалина). Может изменяться цвет под фильтром Челси и у ряда синих камней: красными становятся темно-синие стекла, коричневыми - лазурит, содалит, синяя природная и синтетическая шпинель. В то же время голубые камни - аквамарин, природный и синтетический сапфир, циркон имеют под фильтром Челси голубовато-зеленый цвет [50].

При диагностике ювелирных камней, твердость которых не превышает 5 (по шкале Мооса), можно использовать цвет черты, которую оставляет минерал на бисквите - белой фарфоровой пластинке. По цвету черты можно отличить некоторые минералы от их имитаций. Так, цвет черты у гематита вишнево-красный, у малахита и хризоколлы - зеленый, у лазурита - голубой.

Большое значение для диагностики ювелирных камней имеет плеохроизм, связанный с различием спектров поглощения вещества для лучей, имеющих разное направление и поляризацию. Отчетливый плеохроизм - различный цвет или различные оттенки одного цвета - характерен для таких ювелирных камней, как бериллы (изумруд, аквамарин, гелиодор и др.), кианит, кордиерит (синоним - дихроит), корунды (рубин, сапфиры), сподумен (кунцит, гидденит), турмалин, бенитоит, андалузит, аксинит, эпидот, титанит и др. У некоторых камней плеохроизм настолько сильный (турмалин, австралийские сапфиры), что его можно наблюдать визуально. Однако в большинстве случаев для обнаружения плеохроизма необходимо исследование под поляризационным микроскопом или дихроскопом Хайдингера, который представляет собой трубку с вмонтированными в ней кристаллом кальцита, окуляром и объективом. В настоящее время применяются также фильтродихроскопы с двумя поляризационными фильтрами в виде тонких пластинок.

Весьма важная константа любого ювелирного камня - показатель преломления (табл. 1). Для его определения используют иммерсионный метод, методы призмы, прямого измерения и др. При диагностике обработанных камней наиболее эффективно применение геммологических рефрактометров. Впервые такой рефрактометр был создан Дж. Смитом в 1906 г. В большинстве зарубежных рефрактометров ("Рейнер", "Дайэлдекс", "Топкон") используются рабочие полушария из синтетической шпинели (показатель преломления n=1,72) или стекла (n=1,8), что позволяет определять показатели преломления соответственно до 1,7 и 1,8 (с точностью до 0,01). В настоящее время выпускаются модели рефрактометров с рабочими полушариями из фианита и фабулита (титаната стронция), позволяющие расширить область определения до 2,1 и 2,4 соответственно. При отсутствии рефрактометров показатели преломления определяются с помощью бинокуляра и некоторых приспособлений.

Таблица 1. Показатели преломления ювелирных камней¹

¹ (Приведены данные для минералов, подробное описание которых в книге не дается; для подробно рассмотренных в книге минералов значения показателей преломления приведены в тексте)

Одним из основных диагностических признаков является двупреломление, которым обладают минералы средней и низшей сингоний. Оптически изотропны минералы кубической сингонии (алмаз, шпинель, гранаты, гидрогроссуляр, лазурит, содалит, поллуцит, флюорит, сфалерит), синтетические материалы (фианит, фабулит, ИАГ, ГГГ, шпинель, периклаз), природные (например, обсидиан) и искусственные стекла, смолы (янтарь и др.), твердые гели. Однако и в них иногда наблюдается аномальное двупреломление в связи с упругими внутренними напряжениями, возникающими из-за наличия минералов-включений, неравномерного распределения примесей и т. д. В обработанных камнях двупреломление можно наблюдать с помощью стереоскопических поляризационных микроскопов (МПС-1, МПС-2 и др.) или полярископов.

Показатели преломления минералов могут иметь неодинаковое значение для света с различной длиной волны. Дисперсия показателей преломления обусловливает разложение белого света при прохождении его через камень и определяет "сверкание" ("игру") ювелирного камня. Определяется величина дисперсии теми же методами, что и показатели преломления. Приведем дисперсии показателей преломления некоторых ювелирных камней.

Блеск камней тесно связан с показателями преломления. Если у минерала показатель преломления равен 1,3 - 1,9, то их блеск стеклянный, 1,9 - 2,5 - алмазный, 2,5 - 3,0 - полуметаллический или металловидный, более - 3 металлический. У некоторых минералов наблюдается жирный и восковой блеск, матовые поверхности, а также перламутровый или шелковистый отлив.

Большинство ювелирных камней имеет стеклянный блеск, реже алмазный (алмаз, демантоид, циркон, эвклаз) и металловидный (гематит). Восковой блеск у тонкозернистых и скрытокристаллических агрегатов (бирюзы, нефрита, агальматолита, халцедона). Жирный блеск отмечается на неровных сколах у фенакита, хризоберилла, хризолита, циркона. Блеск минералов определяют на глаз, а также по значениям измеренных показателей преломления или отражения. Для диагностики ювелирных камней по величине отражения используется прибор под названием "магический глаз".

При диагностике ювелирных камней одним из свойств, позволяющих получить дополнительную, а в ряде случаев весьма важную информацию, является люминесценция, наиболее часто возникающая под действием ультрафиолетовых лучей. Источником излучения могут служить ртутные лампы ПРК-4, СДВ-120А, СВДШ-1000 и др. со светофильтрами УФС-1, УФС-3, УФС-6 и др. в установках ОИ-18 и др., а также приборы типа UVSL-21, UVSL-25, Black Ray Mineralight, Ultraviolet Viewing Cabinet и др. Цвет определяют в затемненном помещении. Для получения спектров можно использовать спектрометры СДП-1 и СДП-3 с решеточными монохроматорами МДР-24 и МДР-23, светосильный стеклянный спектрометр ИСП-51 и др. Ниже приводится цвет люминесценции различных минералов под действием ультрафиолетовых лучей с длиной волны 365 нм (правая колонка) и 254 нм (левая колонка).

Цвет люминесценции ювелирных камней

Главнейшее диагностическое свойство ювелирных камней - твердость. Рекомендуется определять твердость камней под микроскопом, осторожно царапая рундистом камня по ровным участкам минерала-эталона или осторожно царапая по рундисту обработанного камня карандашами твердости. Последние представляют собой стержни с заостренными кусочками минералов-эталонов по шкале Мооса (ниже везде в тексте приводятся значения твердости в единицах шкалы Мооса).

При определении необходимо учитывать анизотропию твердости у некоторых минералов: полярную, которая зависит от направления в пределах одной плоской сетки (грани), и ретикулярную, связанную с ретикулярной плотностью плоской сетки (грани) кристалла, изменяющейся на различных гранях. Анизотропия твердости характерна для алмаза, кианита, турмалина и многих других камней.

1 - Агальматолит (1 - 2); одонтолит (1,5 - 2)

2 - Хризоколла, янтарь (2 - 3); лепидолит (2 - 4); серпентин (2,5 - 3,5); гагат (2,5 - 4)

3 - Целестин (3 - 3,5); азурит, коралл, сфалерит (3,5 - 4); варисцит, жемчуг, малахит, родохрозит (3,5 - 4,5)

4 - Пурпурит, флюорит (4); колеманит (4 - 4,5); смитсонит, фриделих (4 - 5); тугтупит (4 - 6,5); кианит (4,5 до 7); волластонит, гемиморфит, пектолит, шеелит (4,5 - 5); апофиллит, аугелит (4,5 - 5,5)

5 - Апатит, диоптаз, обсидиан (5); гердерит, датолит, мелифанит, томсонит (5 - 5,5); амблигонит, бирюза, бразилианит, виллемит, канкринит, лазулит, титанит, тремолит, чароит, энстатит (5 - 6); опал (5 - 6,5); содалит (5,5 - 6); гематит, диопсид (хромдиопсид), лазурит, нефелин, родонит (5,5 - 6,5)

6 - Клиногумит, пироксмангит, скаполит (6); амазонит, лабрадор, лунный камень, солнечный камень, бенитоит, петалит, пренит, хондродит (6 - 6,5); аксинит, везувиан (калифорнит), жадеит, касситерит, рутил, цоизит (танзанит, тулит), эпидот (6 - 7); гидрогроссуляр (трансваальский жад), сподумен - кунцит, гидденит (6 - 7,5); еремеевит, корнерупин, церулеит (6,5); демантоид, меланиг, топазолит, поллуцит, сингалит, халцедон (сердолик, карнеол, сардер, хризопраз, сапфирин, плазма, гелиотроп, агат, оникс и др.), хризолит (6,5 - 7); андалузит, гессонит, уваровит, циркон (гиацинт), эвклаз (6,5 - 7,5)

7 - Кварц (аметист, горный хрусталь, цитрин, дымчатый, розовый, морион, авантюрин и др.), пьемонтит, силлиманит (7); альмандин, пироп, родолит, спессартин, гроссуляр (лейкогранат, тсаворит), данбурит, кордиерит, ставролит, турмалин-рубеллит, дравит, ахроит, индиголит, верделит и др. (7 - 7,5); дюмортьерит (7 - 8,5); гамбергит (7,5); берилл - изумруд, аквамарин, аквамарин-максикс, воробьевит, гошенит, биксбиит гелиодор и др. (7,5 - 8)

8 - Топаз, фенакит, шпинель (8); тафеит, хризоберилл - александрит, цимофан (8 - 8,5)

9 - Корунд - рубин, сапфир, лейкосапфир, цветные сапфиры (9)

10 - Алмаз (10)

Как дополнительное средство диагностики обработанных камней можно рекомендовать спайность. При диагностике необработанных минералов спайность выступает как одно из важнейших свойств. Степень совершенства спайности определяет характер изломов у минералов: ровный, ступенчатый, неровный, раковистый (конхоидальный), занозистый.

В некоторых минералах (корунде, титаните и др.) может наблюдаться отдельность, связанная с двойникованием, наличием блоков примесей, закономерно ориентированных в структуре кристаллов и т. д. Поверхности отдельности обычно ориентированы в одном направлении и очень редко идеально плоские. Плоскости спайности или отдельности в обработанных камнях можно обнаружить на дефектах полировки, сколах; иногда по ним образуются трещинки, параллельные или расположенные под определенным углом и заметные, как правило, под микроскопом.