Виды облагораживания цветных камней, наиболее распространенные на современном ювелирном рынке

За последние десятилетия рынок ювелирных камней расширяется очень динамично. Появляются новые методы синтеза, новые имитации, и особенно в большом количестве предлагаются ювелирные камни, подвергнутые различным способам облагораживания. Термин «облагораживание» означает искусственное улучшение внешнего вида ювелирных материалов. Применение облагораживания цветных камней имеет тысячелетнюю историю. Например, первые упоминания о термической обработке сапфиров встречаются в египетских папирусах, а Тейфаши в 1240 году дает подробное описание процесса облагораживания рубина на Шри-Ланке. В Постановление Правительства РФ от 19.01.1998 г. №55 были внесены и утверждены 19.09.2015 г. изменения №994. Пункт 64 гласит: «Ювелирные и другие изделия из драгоценных металлов и (или) драгоценных камней, выставленных для продажи, должны быть сгруппированы по их назначению и иметь опломбированные ярлыки с указанием наименования изделия и его изготовителя, вида драгоценного металла, артикула, пробы, массы, вида и характеристик вставок, в том числе способа обработки, изменившего качественно-цветовые и стоимостные характеристики драгоценного камня...». Следовательно, определение вида облагораживания в настоящее время — одна из важных задач при диагностике ювелирного и драгоценного материала. Применяется довольно много методов облагораживания ювелирных камней. Рассмотрим наиболее часто применяемые.

Рис. 1. Ювелирные камни, облагороженные различными методами: слева направо (верхний ряд) — изумруд с заполненными трещинами, термически обработанный янтарь, пропитанный пластиком опал; 

(ряд 2) диффузионно обработанный топаз, облученный розовый турмалин, сапфир, обработанный методом диффузии титана;

(ряд 3) розовый топаз с покрытием, термически облагороженный танзанит; желтый сапфир, обработанный методом диффузии бериллия, розовый сапфир, обработанный методом диффузии бериллия;

(ряд 4) термически обработанный рубин, алмаз с улучшенной чистотой, рубин, обработанный методом диффузии бериллия [1].

Прокрашивание. Данный вид облагораживания заключается в нанесении окрашивающего вещества на поверхность трещиноватого материала (например, кварц, корунд) или имеющего пористую структуру (агат, бирюза). Чаще всего используют прозрачные, окрашенные масла для улучшения цвета, прозрачности и блеска. Данная обработка часто нестойкая. Признаки облагораживания легко устанавливаются под увеличением: в выходящих на поверхность трещинах или в областях с пористой структурой наблюдается концентрация цвета; иногда ювелирные камни могут окашивать в цвета, которые не встречаются в природе, что говорит о наличие окрашивания (например, агат). Но в некоторых ювелирных материалах, таких как коралл, жадеит или бирюза, прокрашивание не всегда можно установить, а для диагностики серого, черного или «золотистого» жемчуга могут понадобиться более сложные современные методы исследования (например, энерго-дисперсионный рентгенофлюоресцентный анализ — EDXRF). Прокрашивание некоторых ювелирных материалов может определяться для одних красителей и не определяться при использовании других. Например, жадеит, прокрашенный в зеленый цвет, обычно можно определить при помощи ручного спектроскопа или фильтра Челси, а прокрашивание жадеита в лавандовый, черный, коричневый и желтый может не определяться вообще. 

Пропитывание. В этом виде обработки полости в пористых ювелирных материалах заполняются воском или полимером для улучшения долговечности камня, его блеска, прозрачности, цвета. Пропитывание воском можно установить при помощи теста «горячей иглы» и увеличения. Иногда необходимо применение метода инфракрасной спектроскопии и комбинационного рассеяния, которые могут помочь при идентификации пропитки полимером или воском. 

Обесцвечивание при помощи химических реактивов. Для этого вида облагораживания применяется использование химических реактивов для осветления или отбеливания цвета ювелирных камней, для устранения нежелательных оттенков или неравномерности окраски.

Обычно этот вид облагораживания нельзя определить, хотя он обычно применяется для некоторых ювелирных материалов, таких как коралл, слоновая кость, нефрит, жемчуг. Исключением является жадеит, в котором влияние процессов отбеливания на его зернистую структуру может быть заметно под увеличением.

Покрытия поверхности. При данном виде обработки используются различные материалы: покрытия из воска, цветной пластмассы, металлические пленки. Покрытие может быть нанесено как на всю поверхность ювелирного камня, так и на небольшую его часть для изменения цвета образца. Использование различных материалов приводит к различным результатам облагораживания: применение металла — для получения иризации на поверхности и изменения цвета (топаз), покрытие воском или пластиком — для улучшения блеска поверхности пористых материалов (жадеит, бирюза) и иногда изменения цвета (берилл). Самый простой вид обработки — нанесение покрытия из цветной пластмассы на поверхность бледно окрашенного камня или нанесение красителя на грани павильона. Пока покрытие свежее и неповрежденное, цвет камня может выглядеть натуральным. Покрытия могут наноситься на кабошоны, а также на граненые камни. Под увеличением в пластике могут быть видны газовые пузыри и свили, а также небольшое отверстие в слое пластмассы. Покрытия на поверхности легко определить под увеличением : обнаруживаются царапины, участки на ребрах, где покрытие может быть стерто, возможно наличие пузырьков воздуха в покрытии. Металлические иризирующие покрытия на кварце и топазе иногда можно узнать по неестественному внешнему виду, который они создают.

Термическая обработка (или отжиг) используется для многих ювелирных материалов с целью изменения цвета или чистоты. Для некоторых ювелирных камней используется только «низкотемпературная» (менее 1000 °C) обработка, для других требуются более высокие температуры, а рубин и сапфир могут подвергаться и низко-, и высокотемпературному воздействию. Для подавляющего большинства ювелирных материалов применение температурного воздействия направлено на улучшение цвета, но в некоторых случаях в рубинах и сапфирах отжиг также используется для улучшения прозрачности за счет растворения игл рутила. Кроме того, корунды могут нагревать для залечивания трещин, либо с химическими добавками, либо без них. 

Обычно применение термической обработки определяется по присутствию измененных под влиянием температур включений (изменение цвета кристаллов, их формы, размера и наличие вокруг них трещин, а также изменение формы залеченных трещин). Наиболее часто это наблюдается у корундов. Для некоторых ювелирных камней (рубины, сапфиры или розовые топазы) ультрафиолетовая флюоресценция может указывать на то, то камень подвергался термической обработке. У кварца, циркона, турмалина, танзанита цвет изменяется однородно и присутствует мало включений, которые указывали бы на воздействие повышенных температур. Наличие термической обработки в таких камнях обычно не диагностируется или в некоторых случаях требуется применение более сложных методов аналитического исследования (например, фотолюминесцентная спектрометрия в UV-Vis-NIR или рамановская спектроскопия). Да и у корунда наличие термической обработки можно определить не всегда.

Термическая обработка с применением химических добавок (или флюсов). Такой вид облагораживания применяется для рубинов с целью улучшения чистоты камней, имеющих многочисленные поверхностные трещины. Обычно используются бура или другие содержащие бор смеси (например, борат кальция), фосфат кальция, фосфат натрия или натриевый полевой шпат. Бура предотвращает растрескивание камней в процессе термообработки. Точная рецептура флюса является тщательно охраняемым секретом. В результате высокотемпературного нагревания расплав флюса затекает в трещины, растворяет поверхность корунда, далее формируется оксид алюминия, который залечивает трещины в корунде. Вновь образованный в трещине корунд получается фактически синтетическим. При остывании флюса избыток оксида алюминия кристаллизуется на стенках трещины, запечатывая их, и при этом часто происходит захватывание пузырьков газа. Часть остывшего расплава буры остается в трещинах в виде стекловидного остатка. Этот процесс называют залечиванием трещин. Данному виду облагораживания подвергаются камни и из многих месторождений. Впервые тепловая обработка с применением химических добавок была использована для облагораживания камней из месторождения Мьянмы — Монг-Су, в штате Шан (по-шански «Маинг-Шу», по-бирмански «Монг-Су»), в 1992 году. При использовании увеличения в данных облагороженных камнях обнаруживается наличие грубых вуалевидных трещин в виде «отпечатка пальца», остаточные застывшие включения флюса, имеющие грубые искривленные неправильные очертания.

Подобному облагораживанию могут подвергаться не только природные камни, но и синтетические. Встречаются синтетические рубины, выращенные методом Вернейля, которые имеют вуали включений флюса, полученные в результате тепловой обработки корунда, с применением химических добавок. Включения флюса в этих камнях встречаются в виде перекрученных сетевидных «перьев» и вуалей, также наблюдается трехмерная сотовая сетчатая структура трещин, заполненных флюсом.

Диффузионная обработка — подразумевает привнесение атомов, вызывающих окрашивание из внешнего источника, которые проникают в камень. Если движение происходит в объем камня, насколько бы мелко оно ни приникало, то это явление правильнее называть объемной диффузией или диффузией в кристаллическую решетку. Элементы диффундируют в решетку ювелирных камней из внешних источников для того, чтобы создать цвет или получить эффект астеризма. Это могут быть легкие элементы, такие как бериллий, или элементы, находящиеся ниже в периодической системе, как, например, титан или хром. Чаще всего данный вид облагораживания применяется для корундов.

Диффузию титана или хрома легко идентифицировать с помощью увеличения, так как в результате этого воздействия образуется очень тонкий окрашенный слой. С использованием рассеянного освещения со стороны павильона заметен более высокий рельеф и концентрация цвета у ребер, неодинаковая окраска разных фасет, вокруг трещин тоже наблюдается концентрация цвета.

Рис. 2 Пятнистость окраски и неодинаковая окраска разных фасет в облагороженных методом диффузии корундах [3].

Когда используются легкие элементы (бериллий), обработку обнаружить нелегко, так как проникновение диффузного слоя может быть на всю глубину камня и элементы, вызывающие окрашивание, могут не обнаруживаться стандартными методиками химического анализа. Если наведенный цвет не проникает в весь объем камня, то можно наблюдать приповерхностный окрашенный слой под увеличением в иммерсии. Так как диффузия некоторых легких элементов в корунд требует применения экстремально высоких температур, то присутствующие в камне включения изменяются сильнее, чем под действием более низких температур. Обнаружить более легкие элементы (бериллий или литий) можно только при помощи более чувствительных аналитических методов, таких как LA-IPC-MS (масс-спектрометрия индуктивно-связанной плазмы в режиме лазерной абляции), SIMS (масс-спектрометрия вторичных ионов) или LIBS (метод лазерно-индуцированного пробоя). 

Облучение. Цвет многих ювелирных камней может быть изменен при воздействии различных видов излучений, таких как электроны, гамма-лучи или нейтроны. Облучение может создать дефекты в кристаллической решетке, называемые центрами окраски. Часто это облагораживание применяется для топазов. В некоторых случаях окраска может быть нестабильной при нагревании или воздействии света. Этот вид облагораживания в большинстве случаев обнаружить трудно или даже невозможно. В тех ситуациях, когда его можно обнаружить, обычно требуется использовать более сложные методы исследования (такие как фотолюминесцентная спектрометрия в UV-Vis-NIR или рамановская). 

Заполнение трещин и полостей для улучшения чистоты. Этот вид обработки включает введение жидкого, полутвердого или твердого вещества (как, например, масло, воск, смола, полимер или стекло) в достигающие поверхности трещины для снижения степени их видимости, и, следовательно, улучшения видимой чистоты ювелирного камня. Цель этого облагораживания — заполнение неприглядных дефектов поверхности, так как введение в них, например, стекла делает их менее заметными и появляется возможность огранить камни как можно большими по размеру. Этот вид обработки может применяться практически к любому ювелирному материалу, но чаще используется для корундов, изумрудов. Облагораживание диагностируется только при применении увеличения. Особенно нужно быть внимательными, если показатель преломления заполнителя близок к показателю преломления камня. Часто необходим осмотр образца в разных направлениях. Во многих случаях наблюдаются интерференционные окраски («флэш-эффект»), когда камни просматривают со сменой угла освещения (на трещине появляются желтовато-оранжевые цвета, сменяющиеся ярко-синими или фиолетовыми при вращении камня) при просмотре в направлении, почти совпадающем с направлением заполненной трещины. Часто можно наблюдать газовые пузыри в не полностью заполненных трещинах или структуры течения.

Рис. 3. Сырой рубиновый материал до облагораживания [7].

Рис. 4. Внешний вид рубинов после проведения облагораживания — обработанные свинцовым стеклом рубины из Мадагаскара [7].

Другие виды обработки. Существуют также виды обработки, которые более или менее индивидуальны для некоторых ювелирных камней. Например, «реконструированный» янтарь, в котором мелкие кусочки соединены для получения более крупного образца. 

Важно отметить, что во многих лабораториях (AGTA, GIA, Gubelin, SSEF, GIT, GAAJ) при описании разных типов обработки обычно указывается тип обработки, степень обработки (слабая, умеренная, сильная), стабильность обработки. 

Определение наличия и способа облагораживания в ювелирном и драгоценном камне в настоящее время — одна из важнейших задач геммолога. Необходимо помнить, что не всегда она решается с помощью стандартного геммологического оборудования. Иногда необходимо применение более сложных лабораторных специальных методов исследования.

АВТОРЫ

Хомрач Маргарита Владимировна, завлабораторией и доцент Автономной некоммерческой организации дополнительного профессионального образования «Геммологический институт», Graduate Gemologist GIA

Романова Екатерина Ивановна, доцент Автономной некоммерческой организации дополнительного профессионального образования «Геммологический институт», доцент кафедры геммологии МГРИ-РГГРУ, Graduate Gemologist GIA

ЛИТЕРАТУРА

1. Коммерческие виды облагораживания ювелирных камней. Gem treatments chart

Christopher P. Smith and Shane F. McClure. Gems & gemolocy. Winter 2002, рр.294-300

2. Gem Reference Guide. Gemological Institute of America, 1995

3. Gübelin E. J. Koivula J.I Photoatlas of inclusions in Gemstones, vol. 2, Opinio Publishers, Basel, Swizerland, 2005

4. Hughes R.W. Ruby & Sapphire. RWH Publishing, Boulder Colorado USA, 1997

5. Kremnicki M.S., Hänni H.A., Walters R.A. A new method for detecting Be diffusion-treated sapphires: laser–indused breakdown spectroscopy (LIBS)” Gems & Gemology, winter 2004, pp. 314 — 322

6. McClure S.F., Kammerling R.S., Fritsch E. Update on diffusion-treated corundum: red and other colors Gems & Gemology, spring 1993, pp. 16 — 28

7. McClure S.F., Smith C.P., Wang W., Hall M. Identification and durability of lead glass-filled rubies” Gems&Gemology, spring 2006, pp. 22 — 34

8. Peretti A., Schmetzer K., Bernhardt H-J., Mouawad F. Rubies from Mong Hsu. Gems & Gemology, spring 1995, pp. 2 — 25

9. Themelis T. Berillium-treated Rubies & Sapphires. Copyright T. Themelis, Thailand, 2003

10. Themelis T. Flux-enhanced rubies & sapphires. Copyright T. Themelis, Thailand, 2004

11. J.C. (Hanco) Zwaan, Jan Kanis, Eckehard J. Petsch. Update on Emeralds from the Sandawana Mines, Zimbabwe, Gems&Gemology, summer 1997

12. Schmetzer K., Bernhardt H-J., Biehler R.Emeralds from the Ural Mountains, USSR Gems&Gemology, summer 1991

13. The Nature of Emeralds. A Guide to Undersstanding Clarity Enhhancement in Emeralds GIA Gem Trade Laboratory