Имитации изумруда и способы их выявления.

 

1.Физические, оптические и морфологические свойства изумруда и способы их определения

 

Изумруд — разновидность берилла — наряду с рубином и сапфиром является одним из наиболее дорогих драгоценных камней. Так же как в случае рубина и сапфира, большая редкость и высо­кая стоимость изумруда стимулировали работы по изготовлению его искусственных заменителей. Точно так же как красный цвет рубина и синий цвет сапфира не имеют аналогов у остальных при­родных минералов, так и чистый изумрудно-зеленый цвет изумруда не встречается ни у одного другого прозрачного природного камня.

Берилл представляет собой силикат бериллия и алюминия Be₃Al₂(Si₆O₁₈). Цвет изумруда обусловлен присутствием ионов хрома Cr₂O₃(от 0,15% в бледных до 0,6% в густоокрашенных разновидностях), частично замещающих ионы алюминия в гексагональной решетке берилла. Особенность этого хромофора, который также придает красный цвет рубину и шпинели и создает изменчивую окраску александ­рита, состоит в том, что, даже окрашивая камень в зеленый цвет, он пропускает часть лучей темно-красного цвета. Кроме того, хром вызывает красную флюоресценцию, которую можно обнаружить у всех вышеуказанных камней, полученных искусственным путем. Именно поэтому большинство изумрудов выглядят красными или красноватыми, когда они ярко освещены и рассматриваются через фильтр Челси, пропускающий свет только в темно-красной и жел­то-зеленой частях спектра; последняя в изумруде частично погло­щается. Большинство имитаций изумруда из стекла интенсивно поглощают красный свет и поэтому при наблюдении через фильтр выглядят зелеными. Так же ведет себя нагретый зеленый турма­лин, внешне похожий на изумруд. Следовательно, вид сомнитель­ного «изумруда» под фильтром может служить полезным призна­ком для определения камня. Однако такое испытание должно проводиться с большой осторожностью, поскольку имеются исклю­чения из изложенного простого правила, согласно которому мине­рал, выглядящий красным при рассматривании его через фильтр, представляет собой природный изумруд, в то время как камни, остающиеся зелеными, не могут быть изумрудами. Так, синте­тические изумруды также выглядят под фильтром ярко-красными; более того, окраска самых лучших колумбийских изумрудов лишь приближается к их рубиново-красному цвету, и это обстоятельство должно настораживать исследователя. Кроме того, известны при­родные зеленые камни, которые имеют под фильтром красноватый оттенок.

Присутствие хрома в изумруде обусловливает его очень харак­терный спектр поглощения, по которому можно отличить изумруд от всех других драгоценных камней. Изучение спектра полезно и в тех случаях, когда возникает сомнение, как назвать камень: изумрудом или же просто зеленым бериллом, поскольку известны зеленые бериллы, цвет которых обусловлен в основном железом.

Также выявлена большая роль ванадия в ок­раске некоторых ярко-зеленых камней, в частности турмалина, гроссуляра и берилла. В спектре поглощения ванадия отсутствуют четкие границы полос поглощения, флюоресцирующий дублет в красной части и дополнительные узкие линии, обусловленные сле­дами хрома в минерале, однако максимумы поглощения ванадия и хрома лежат почти рядом (в оранжево-желтой части спектра при 6000 А), а именно это является основной причиной окраски камня. В бериллах из наиболее известных месторождений изум­рудов найдены следы обоих элементов, но хром особенно сильно влияет на окраску; его присутствие, легко устанавливаемое с по­мощью ручного спектроскопа, рассматривается как признак того, что камень может быть назван изумрудом.

Спектр изумруда – типичный спектр поглощения хрома с интенсивным дублетом в дальней красной области при 6830 и 6800А. Две узкие линии, образующие этот дублет, отстоят одна от другой на расстоянии, вдвое превышающее соответствующее расстояние в рубине, и поэтому могут разделяться в малом призменном спектроскопе. Две более слабые и более размытые линии наблюдаются при 6620 и 6460 А, причем около каждой из них имеются узкие области высокой прозрачности, что придает спектру интересный и характерный вид. Линия при 6370 А является наиболее интенсивной в обыкновенном луче; она обладает почти такой же интенсивностью, как и дуплет. Имеется также широкая, но довольно слабая полоса поглощения в желтой части спектра. Зеленая часть остается непоглощенной, что обусловливает цвет камня. В образцах с повышенным содержанием хрома в спектре обыкновенного луча появляется узкая линия при 4774 А. Среди камней, похожих по цвету на изумруд, только у зеленого жадеита и халцедона, окрашенного солями хрома, спектр поглощения подобен спектру изумруда. Однако ни у одного из них дублет в темно-красной части не про­является так резко, как в спектре изумруда, причем эти минералы, будучи скрыто-кристаллическими, не обнаруживают никаких изме­нений спектра при вращении камня в поляризованном свете.

Цвет изумрудов зеленый – от бледного до наиболее ценимого сочного и яркого травяно-зеленого, интенсивно-зеленого с легким голубоватым или желтоватым оттенком, вплоть до темно-зеленого. Распределение окраски неравномерное: обычно свободный конец кристалла окрашен ярче, чем его основание. Встречаются и зональные кристаллы с продольным изменением интенсивности окраски (часто с более ярким ядром) и с поперечным чередованием светло- и темно-зеленых зон. У яркоокрашенных изумрудов даже на глаз заметен дихроизм: изменение окраски от желтовато- до голубовато-зеленой при повороте кристалла. Прозрачны только изумруды наивысшего качества. Чаще они замутнены включениями пузырьков жидкости и газа, залеченными трещинками, а также точечными включениями других минералов, захваченных изумрудами при их росте. По минеральному составу включений определяют, из какого именно месторождения происходит тот или иной кристалл изумруда. Мелкие включения не считаются существенными дефектами, они помогают отличить природные камни от искусственных. Густоокрашенные прозрачные изумруды – одни из самых дорогостоящих ювелирных камней. Крупные изумруды массой более 5-6 карат стоят дороже алмазов той же величины.

Светопреломление для изумруда составляет 1,576-1,582, а двупреломление 0,006. Люминесценция: красное или зеленое свечение в ультрафиолетовых лучах, наблюдающееся, однако, не у всех изумрудов. Удельный вес изумруда равен 2,71. Удельный вес синтетического изумруда типа изумруда Лехлейтнера для определения камня не имеет большого значения. Он меняется в зависимости от характера при­родного берилла, используемого для ограненной затравки, на ко­торую гидротермальным способом наращивается слой синтетиче­ского изумруда. Даже показатель преломления покрытия может меняться от образца к образцу.

Прочие физические свойства изумрудов такие же, как у других бериллов: черта белая, блеск стеклянный, плотность 2,6-2,78 г/см³ (у колумбийских и уральских изумрудов – 2,68-2,74, у африканских – до 2,78). Твердость – 7,5-8 (изумруд несколько мягче остальных бериллов), весьма хрупок, легко раскалывается и трескается. Излом неровный до раковистого. Спайность несовершенная или отсутствует, но имеется четко выраженная поперечная отдельность.

Изумруды образуются при взаимодействии кислой магмы с вмещающими ультраосновными породами, поэтому их месторождения бывают представлены зонами грейзенизации ультраосновных пород. Они встречаются в пегматитах или поблизости. Лучшие по качеству изумруды обычно находятся в гидротермальных жилах, залегающих в улисто-карбонатных сланцах. Аллювиальные россыпи этих камней обычно не образуются, потому что по плотности изумруд близок к кварцу. Вторичные месторождения представлены корами выветривания.

У камней из разных месторождений из-за небольших раз­личий в химическом составе отличаются показатели преломления и удельного веса. Следы железа и особенно присутст­вие более тяжелых щелочных металлов, таких, как цезий, увели­чивают эти показатели. Кроме того, для каждого месторождения обычно характерны определенные включения, и для того, чтобы научиться отличать природные камни от синтетических изумрудов их необходимо знать.

Конечно, существуют небольшие изменения свойств и у камней с одного месторождения. В Таблице 1 приведенные зна­чения, которые могут быть полезны для определения камня.

 

Таблица 1