Margarita Khomrach: Syntetické drahokamy pěstované hydrotermální syntézou 一 Expo-Jeweler

Trh s drahými kameny v posledních letech projevuje zvláštní zájem o různé syntetické kameny. Jak známo, syntetické kameny mají stejné chemické složení, krystalickou strukturu a vlastnosti jako přírodní kameny. Ale náklady na většinu z nich jsou výrazně nižší než náklady na jejich přirozené protějšky. Používání syntetických vložek ve špercích se tak stává poměrně populární, zejména v kontextu ekonomické krize. A je velmi důležité, aby byly informace při prodeji takových produktů správně zveřejněny.

Syntézních metod používaných pro výrobu šperkových materiálů je poměrně hodně. Budeme uvažovat o metodě hydrotermální syntézy, která se v současnosti používá k výrobě poměrně široké škály syntetických kamenů. Při metodě hydrotermální syntézy se krystaly pěstují z vodného roztoku vstupního materiálu v utěsněné, vysokotlaké nádobě, kterou je ocelový autokláv. Vysoký tlak se používá ke zvýšení bodu varu vody a tím ke zvýšení reaktivity vody. Vnitřní stěny autoklávu jsou často vyrobeny z drahých kovů (zlato, platina, stříbro). Metoda byla původně vyvinuta pro pěstování krystalů křemene. První krystaly syntetického křemene byly získány v roce 1905 v Itálii. V Rusku začaly experimenty se syntézou křemene v roce 1945, kdy začal systematický výzkum pěstování tohoto minerálu v Ústavu krystalografie Akademie věd SSSR.

Diagnostika syntetického křemene je často obrovský problém, ale bohužel se jí nevěnuje seriózní pozornost. Skutečnost, že křemen je levný drahokam, vytváří pocit, že není třeba se obávat jeho identifikace, je však důležité si uvědomit, že syntetický křemen se vyrábí a prodává ve velkém množství a obchod musí poskytovat správné zobrazení prodávaného materiálu. Někdy se syntetické ametysty přimíchají do spousty přírodních kamenů. Někdy může přesná identifikace vyžadovat testování v dobře vybavené laboratoři a jsou případy, kdy je určení původu křemene téměř nemožné.

Syntetický křemen se pěstuje v různých barvách, včetně bezbarvého, zeleného, ​​modrého atd., ale pro kupující jsou nejzajímavější odrůdy křemene ametyst, citrín a ametrín. Při určování původu křemene je nutné nejprve prozkoumat jeho vnitřní znaky. Přítomnost plynokapalných inkluzí, často nazývaných „tygří kůže“, minerálních inkluzí (hematit, goethit atd.), kontrastní zonálně-sektorové rozložení barev, přítomnost absolutně bezbarvých zón, hranaté barevné zónování dokazují přírodní původ křemene.

Syntetický křemen může obsahovat inkluze, které připomínají tzv. „strouhanku“ (obr. 1), specifické třífázové inkluze, které vypadají jako karafiáty s čepicemi (kapalinou naplněné růstové kanály zakončené inkluzí na jedné straně), které se nazývají „spikuly“ nebo „mrkev“ (obr. 2). Někdy mohou některé přírodní kameny obsahovat inkluze, které připomínají „strouhanku“, ale při velkém zvětšení vypadají takové inkluze v přírodních kamenech spíše jako velmi malé bělavé vločky vaty.

Nejběžnějším kamenem na trhu je ametyst. Syntetický ametyst obvykle nikdy nevykazuje silné barevné zónování, které je přítomno u některých přírodních ametystů (jasně zbarvené zóny hraničící s bezbarvými). Syntetický materiál vykazuje výjimečně jasné barevné zónování pouze tehdy, když je semenná deska zachována v kameni. U syntetických ametystů je lineární barevné zónování pozorováno pouze v jednom směru a neexistují žádné absolutně bezbarvé zóny. Zdvojování, které se vyvine v syntetickém ametystu, má za následek výskyt světlých nebo tmavých sektorů ve tvaru kužele, které se rozšiřují od zárodečné desky k okraji krystalu. Přítomnost těchto zvýrazněných sektorů slouží jako jasný diagnostický znak syntetického původu ametystu (obr. 3).

Zpočátku nebyla identifikace syntetického ametystu obtížná, protože nebyl syntetizován žádný zdvojený materiál. Většina přírodních ametystů vykazuje dvojčatění podle brazilského zákona (obr. 4), které nebylo nikdy pozorováno u starších syntetických křemenů. Výjimky z tohoto pravidla zahrnovaly přírodní ametysty z oblasti Brandberg v Namibii a mnoho ametystů z Mexika, ale tato ložiska nemají velký komerční význam.

Diagnóza se stala obtížnější, když výrobci syntetického křemene začali používat semenné destičky, které vykazovaly brazilské dvojčatění, které se změnilo na syntetický křemen. To však dnes zůstává relativní vzácností.

U syntetických citrínů se může v jednom směru, kolmém k optické ose, tvořit vlnité barevné zónování, které slouží jako nezvratný důkaz syntetického původu kamene. V některých případech mohou fasetované kameny obsahovat fragmenty semenných destiček z bezbarvého syntetického křemene, oddělené od nahromaděné vrstvy výrazným, jakoby zaprášeným hřebenem s uzávěry.“ [2]

Rýže. 1. Strouhankové inkluze v syntetickém křemeni, foto David Hargett. [1]

Rýže. 2. Inkluze v syntetickém křemeni, tzv. „spikuly ve formě čepů s uzávěry“. [2]

Rýže. 3. Zónování ve formě fragmentů kuželovitých sektorů syté barvy v syntetickém ametystu. Autor fotografie: Shane McClure. [1]

Rýže. 4. Twinning podle brazilského zákona (ve zkřížených polarizačních filtrech v přírodním ametystu. [2]

V roce 1960 obdržela společnost Lechleitner (Rakousko) první vzorky syntetického smaragdu. Syntetické smaragdy jsou nyní vyráběny v poměrně velkém množství různými výrobci a jsou velmi oblíbenými syntetickými kameny. Zaměříme se na další odrůdy syntetického berylu, které jsou vyráběny v omezeném množství hydrotermální metodou, ale nyní získávají značnou oblibu. Syntetické beryly různých barev se vyrábí v Rusku (Tyrus, Emcom Ltd. společně s Ústavem krystalografie Ruské akademie věd), Japonsku (ANICS – Adachi Shin Industrial Company), České republice (Malossi Gemme Create), experimenty se získáváním syntetických berylů různých barev proběhly v USA (Regency) a Austrálii (Biron International Ltd.). Syntetické modré beryly se v Rusku vyrábějí od konce 1980. let. Odrůdy modré se začaly objevovat v polovině 1990. let. V roce 2006 byly představeny nové hydrotermální syntetické modré beryly, které vyrábí Malossi Gemme Create, Milán, Itálie. Nejúspěšnější komerční odrůdy jsou modrá, růžová a červená, což jsou analogy přírodního akvamarínu a červeného berylu. V roce 2007 představila společnost Tairus Created Gems Co., Ltd (rusko-thajský společný podnik) nový modrozelený syntetický beryl, prodávaný pod obchodním názvem „Paraiba Synthetic Beryl“. Společnost „Rusgems“ se v současné době aktivně podílí na výrobě syntetických barevných berylů.

Jsou případy, kdy nepříliš svědomití prodejci bižuterních kamenů nabízejí syntetické beryly pod rouškou turmalínu a někdy je dokonce vydávají za syntetický turmalín!

Rýže. 5. Syntetické beryly pěstované v Rusku. [5]

Rýže. 6. Syntetický modrozelený beryl prodávaný pod obchodním názvem „Paraiba Synthetic Beryl“.

Rýže. 7. Subparalelní heterogenní růstové struktury v syntetickém hydrotermálním modrém berylu vyrobeném v Rusku.

Hlavní fyzikální vlastnosti syntetických berylů, jako jsou hodnoty indexu lomu, hustota a pleochroismus, se neliší od vlastností přírodních berylů. Diagnostickým znakem těchto kamenů jsou jejich charakteristické vnitřní znaky. Především je to přítomnost heterogenních růstových struktur: tzv. „chevron“ a vlnité subparalelní růstové linie (obr. 7). Vznik takových struktur je spojen s orientací semenné desky.

V syntetických berylech lze také pozorovat kapalné a plynokapalné inkluze a lze se setkat s tzv. „spikuly“, tvořenými pevnou inkluzí a z ní vybíhajícím krátkým kuželovým kanálkem obsahujícím kapalinu nebo kapalinu a plyn, což jsou také charakteristické vnitřní znaky pro syntetické kameny získávané hydrotermální metodou.

Kromě mikroskopického vyšetření k určení původu kamene je někdy nutné použít nedestruktivní analytické a spektroskopické výzkumné metody ke stanovení obsahu příměsových prvků.

Historie hydrotermální syntézy korundu začala, když první krystaly syntetických leukosafírů získali koncem 1950. let Albert Bolman a Bob Lodayes v Bellových laboratořích. Upravená verze jejich metody by mohla být použita k pěstování syntetických rubínových krystalů. Hydrotermální syntetické korundy různých barev, vyráběné v Rusku Ústavem geologie, geofyziky a mineralogie (v Novosibirsku), se objevily na trhu s barevným kamenem v roce 1993. Technologie výroby syntetického korundu různých barev hydrotermální metodou byla vyvinuta výzkumníky společného rusko-thajského podniku Tairus. Toho bylo dosaženo zavedením kombinací různých množství nečistot Ni2+, Ni3+ a Cr3+ do syntetického korundu. Nejoblíbenější na trhu jsou syntetické rubíny a syntetické safíry, i když jsou dostupné i syntetické korundy jiných barev.

Hlavními diagnostickými znaky syntetických korundů pěstovaných hydrotermální metodou jsou tzv. subparalelní (ne zcela paralelní) pásy – hranice mezi různě barevnými růstovými sektory diagnostických růstových struktur tvořených dlouhými tenkými mikrokrystaly korundu, které jsou spojeny s charakteristickým typem jemného barevného zónování (obr. 8). Někdy jeho pozorování vyžaduje použití imerzních kapalinových nebo zkřížených polarizačních filtrů. Pokud otočíte kamenem a podíváte se ve směru těchto subparalelních pásů, můžete pozorovat charakteristické klikaté nebo mozaikové růstové struktury zvané „chevrony“ (obr. 9). Tyto struktury lze vidět jak imerzním mikroskopem, tak někdy i bez použití imerze. U žlutých a světle modrých kamenů však tyto růstové rysy nejsou viditelné a jejich diagnostika je komplikovaná.

Vzorky syntetického hydrotermálního korundu mohou být bez vměstků. Ale v řadě případů jsou v kamenech téměř všech barev pozorovány plynokapalné inkluze ve formě „otisků prstů“, identických s podobnými inkluzemi v přírodních korundech. Ve žlutých vzorcích jsou pozorovány velké dvoufázové inkluze nepravidelných, protáhlých tvarů, umístěné podél roviny kolmé na semeno.

Také v kamenech různých barev jsou možné inkluze vločkových agregátů sloučenin obsahujících měď modré barvy.

Pleochroismus modrozelených až zelených syntetických hydrotermálních safírů se liší od pleochroismu přírodních kamenů podobných barev. Přírodní kameny vykazují silnou až středně žlutozelenou, zelenou nebo modrozelenou rovnoběžnou s osou C až modrozelenou a modrou kolmou k ose C. Syntetické kameny vykazují červenooranžovou až žlutooranžovou paralelu s osou C a modrozelenou až žlutozelenou kolmou k ose C. Kameny obsahující Cr vykazují červenofialovou barvu pleochroismu podél optické osy a modrozelenou barvu kolmou k optické ose (obr. 10). Při studiu chemického složení syntetických korundů se zjišťuje přítomnost nečistot Ni, která nebyla u přírodních kamenů nikdy zaznamenána.

Rýže. 8. Diagnostické růstové struktury v syntetických hydrotermálních rubínech

Rýže. 9. Charakteristické klikaté růstové struktury (tzv. „chevron“) v syntetických hydrotermálních zelených safírech. [10]

Rýže. 10. Charakteristický pleochroismus pozorovaný u syntetických hydrotermálních safírů: rovnoběžně s osou C je červenofialový a kolmo modrozelený

AUTOŘI

Khomrach Margarita Vladimirovna, vedoucí laboratoře a docent Autonomní nekomerční organizace dalšího odborného vzdělávání „Gemologický institut“, diplomovaný gemolog GIA

Romanová Jekatěrina Ivanovna, docentka Autonomní nekomerční organizace doplňkového odborného vzdělávání „Gemologický institut“, docentka katedry gemologie MGRI-RGGRU, diplomovaná gemolog GIA

Seznam referencí

1 Robert Crowningshield, Cornelius Hurlbut a C.W. Fryer, „Jednoduchý postup oddělení přírodního od syntetického ametystu na základě dvojčatění“, Gems & Gemology, podzim 1986 130–139
2 Thomas Hainschwang «Problém syntetického křemene» Novinky z trhu s drahokamy leden/únor 2009, ročník 28, vydání 1 Dodatek ke GemGuide
3 Vladimir S. Balitsky, Denis V. Balitsky, Galina V. Bondarenko a Olga V. Balitskaya, „Infračervený absorpční pás 3543 cm-1 v přírodním a syntetickém ametystu a jeho hodnota při identifikaci“, Gems & Gemology, Summer
4 John I. Koivula a Emmanuel Fritsch, „Růst brazilského zdvojeného syntetického křemene a potenciál pro syntetické zdvojení ametystu podle brazilského zákona“, Gems & Gemology, podzim 1989, str. 159-164.
5 „Neobvyklé syntetické beryly ze Sovětského svazu“. Gems & Gemology, zima 1988, s.252-253
6 Adamo L., Pavese A., Prosperi L., Diella V., Ajo D., Gatta GD, Smith CP „Akvamarín, beryl typu maxixe a hydrotermální syntetický modrý beryl: analýza a identifikace“ Gems & Gemology, podzim 2008, str. 214-226
7 Schmetzer K. „Hydrotermicky pěstovaný syntetický akvamarín vyrobený v Novosibirsku, SSSR“. Gems & Gemology, podzim 1990, str. 206-211
8 Smirnov S., Mashkovtsev R., Thomas V., Maltsev V., Důl A., Demin S., Blinova A. „Nové hydrotermální syntetické drahokamy z Tairus, Novosibirsk, Rusko“ Gems & Gemology Fall 1999, s. 175- 176. Vydání sborníku ze sympozia.
9 Syntetika v 1990. letech „Ostatní syntetické beryly a přerůstání“. Gems & Gemology zima 2000, str. 368-369
10 Schmetzer K., Peretti A. Některé diagnostické rysy ruských hydrotermálních syntetických rubínů a safírů. Gems & Gemology, jaro 1999, s. 17 – 28
11 Thomas VG, Mashkotsev RI, Smirnov SZ, Maltsev VS Tairus hydrotermální syntetické safíry dopované niklem a chromem Gems & Gemology, podzim 1995, s. 188 – 20

Hodnocení: 115/84
Byl článek užitečný? Vlastně ne

Sdílejte tento článek:

Článek vyšel v katalogovém časopise EXPO-JEWELER č. 2(117) květen – září 2020
— zajímavé a ziskové nabídky od společností účastnících se trhu se šperky
— publikace předních odborníků na trh a praktiků