Искуственные камни

В настоящее время, когда на рынке  все чаще встречаются ювелирные  изделия с синтетическими камнями, остро встает вопрос их идентификации  и отличия от природных камней.  
В связи с этим возрастает роль геммологических лабораторий, так как диагностика синтетических ювелирных материалов под силу лишь специалистам-геммологам.  
 
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 дорого камня не будут уверены в его природном происхождении, это подорвет спрос на товар подобного рода, что, естественно, будет иметь негативные последствия для рынка.  
Таким образом, способность геммологических лабораторий надежно отличать природные камни от синтетических является гарантом стабильности ювелирного рынка, а также способствует сохранению спроса на дорогие природные камни.  
 
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. Выделение подобных признаков в общем случае является неочевидным и требует научного подхода. Поэтому одним из направлений деятельности современных геммологических лабораторий является исследование синтетических и природных кристаллов и выявление на научной основе критериев их идентификации.  
 
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. Несколько десятков лет назад для диагностики синтетических ювелирных камней экспертам-геммологам достаточно было лишь стандартного геммологического оборудования, включающего в себя лупу, полярископ, дихроскоп и ультрафиолетовую лампу.  
В настоящее время, когда технологии синтеза постоянно совершенствуются, работать экспертам становится все сложнее и сложнее; зачастую стандартного геммологического оборудования недостаточно для однозначной диагностики, поэтому приходится прибегать к помощи более сложных лабораторных методов (например, оптической и люминесцентной спектроскопии).  
Основным требованием, предъявляемым к методам идентификации камней, является их неразрушающее воздействие на исследуемый образец.  
 
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, применяя стандартное геммологическое оборудование. Так, 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 методов 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 нe правильные 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 (рис. 5), 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.  
Технологии синтеза постоянно совершенствуются, однако и развитие методов геммологической диагностики также не стоит на месте. В некоторых случаях ситуация напоминает соревнование: с одной стороны, производители синтетических камней пытаются сделать их максимально похожими на природные, а с другой - геммологи разрабатывают новые методы идентификации, позволяющие отличить природные камни от синтетических.

Искусственные камни

Ювелирные искусственные камни  можно разделить на четыре вида: 
синтетические камни — искусственные самоцветы, полученные синтезом окислов металлов; 
культивированный жемчуг; 
естественные имитации драгоценных и полудрагоценных камней; 
стеклянная и пластмассовая имитация ювелирных камней. 
Первые три вида искусственных камней, обладая свойствами натуральных камней, с успехом заменяют их в ювелирных изделиях из драгоценных металлов. Но они по сравнению с натуральными дешевы. Четвертый вид рассчитан на дешевые украшения из недрагоценных металлов.

Синтетические камни. Под синтетическими камнями следует понимать искусственно полученные кристаллические и аморфные химические соединения, которые сходны по своему составу и структуре с природными либо имеют внешнее сходство, обусловленное физическими свойствами. Путем синтеза получены корунды, шпинели, изумруды, кварц, а также самостоятельные химические соединения (гранатит, фианит). Синтетические корунды и шпинели имеют большое разнообразие цветов. Торговое название камни получают по имеющимся аналогам в природе — рубины, сапфиры, турмалины, александриты, аквамарины и др.

Для получения синтетических корундов пользуются чистейшей окисью алюминия, а для получения шпинели смесью окисей алюминия и магния. В зависимости  от заданного цвета добавляют  красители: для рубина — окись  хрома; голубого сапфира — окислы железа и титана; василькового сапфира — окислы железа, титана, хрома; александрита — окись ванадия и т. д. Подготовленная шихта сыплется непрерывной струйкой через водородно-кисло-родное пламя (пламя гремучего газа), температура которого выше 2000°С, на тугоплавкий стержень. 
На стержне образуется конус расплава, который опускается с заданной скоростью. Таким образом вырастает одиночный кристалл в виде цилиндрического стержня (були).

Для получения синтетических звездчатых корундов (рубинов и сапфиров) в исходный материал добавляют окись титана. В процессе синтеза образуется смешанный кристалл, при последующем его нагревании ниже температуры плавления окиси алюминия он распадается с выделением тончайших игольчатых кристалликов рутила. Расположение кристаллов рутила в синтетическом корунде такое же, как и в естественном звездчатом корунде. При огранке кабошоном синтетический рубин или сапфир дает тот же звездчатый эффект, что и природный. Синтетические корунды и шпинели обладают прекрасными физическими и химическими свойствами; имеют нулевую пористость, высокую прозрачность, прочность даже при высоких температурах, стойкость к воздействию обычных кислот и большинства щелочей.

Плотность их 3,98—3,99; твердость по Моосу 9. Показатель преломления 6,76— 1,78.