Природный или лабораторный изумруд?
Обзор методов геммологов, помогающих отличить природный изумруд от синтетического: УФ-люминесценция, спектроскопия и поиск уникальных микровключений.
Вопрос о происхождении изумруда, природном или выращенном в лаборатории, относится к числу самых частых в практике геммолога.
Синтетический изумруд имеет тот же химический состав (Be₃Al₂Si₆O₁₈), ту же гексагональную структуру и почти те же физические константы, что и природный. Поэтому простые приёмы, которые работают для многих других камней, здесь помогают лишь частично. Для разделения двух групп используются люминесценция в ультрафиолете, оптическая спектроскопия, анализ включений и измерение микроэлементов.
Зелёная окраска изумруда обусловлена ионами Cr³⁺, которые замещают Al³⁺ в октаэдрических позициях решётки берилла. Ванадий (V³⁺) также участвует в окраске, но вклад хрома в большинстве камней доминирует. Хром способен люминесцировать: при возбуждении в фиолетовой и ультрафиолетовой области ион испускает свет в красной области спектра, около 680−690 нм. Этот процесс хорошо известен и для рубина, где он обусловливает характерное красное свечение.
Интенсивность люминесценции хрома зависит от присутствия тушителей, то есть примесей, которые передают возбуждённый уровень безызлучательно. Одним из наиболее значимых тушителей считается железо. Поэтому природные изумруды, содержащие заметное количество Fe, обычно люминесцируют слабо или почти не светятся.
Многие синтетические изумруды, как флюсовые, так и гидротермальные, действительно дают сильную реакцию на УФ-лампу, и это зафиксировано в обзорах по идентификации. Однако реакция гидротермальных синтетиков может быть слабой или отсутствовать, особенно при низком содержании примесей. Поэтому ярко-красное свечение говорит о возможном синтетическом происхождении, но не доказывает его. Отсутствие свечения, в свою очередь, не исключает синтез.
Спектроскоп позволяет наблюдать полосы поглощения в видимой области. Для изумруда ключевые особенности связаны с Cr³⁺. В спектре присутствуют широкие полосы поглощения около 430 нм и в диапазоне примерно 600−640 нм, а также узкие линии в красной области, около 680 и 683 нм. Именно эти линии принято называть хромовым дублетом. Наличие железа добавляет характерные особенности, в частности полосы в фиолетово-синей части спектра, которые зависят от степени окисления железа и его позиции в решётке. Спектроскоп полезен для первичной оценки, но решающие выводы требуют спектрофотометрии UV-Vis-NIR и сравнения с эталонными данными.
Синтетический изумруд имеет тот же химический состав (Be₃Al₂Si₆O₁₈), ту же гексагональную структуру и почти те же физические константы, что и природный. Поэтому простые приёмы, которые работают для многих других камней, здесь помогают лишь частично. Для разделения двух групп используются люминесценция в ультрафиолете, оптическая спектроскопия, анализ включений и измерение микроэлементов.
Зелёная окраска изумруда обусловлена ионами Cr³⁺, которые замещают Al³⁺ в октаэдрических позициях решётки берилла. Ванадий (V³⁺) также участвует в окраске, но вклад хрома в большинстве камней доминирует. Хром способен люминесцировать: при возбуждении в фиолетовой и ультрафиолетовой области ион испускает свет в красной области спектра, около 680−690 нм. Этот процесс хорошо известен и для рубина, где он обусловливает характерное красное свечение.
Интенсивность люминесценции хрома зависит от присутствия тушителей, то есть примесей, которые передают возбуждённый уровень безызлучательно. Одним из наиболее значимых тушителей считается железо. Поэтому природные изумруды, содержащие заметное количество Fe, обычно люминесцируют слабо или почти не светятся.
Многие синтетические изумруды, как флюсовые, так и гидротермальные, действительно дают сильную реакцию на УФ-лампу, и это зафиксировано в обзорах по идентификации. Однако реакция гидротермальных синтетиков может быть слабой или отсутствовать, особенно при низком содержании примесей. Поэтому ярко-красное свечение говорит о возможном синтетическом происхождении, но не доказывает его. Отсутствие свечения, в свою очередь, не исключает синтез.
Спектроскоп позволяет наблюдать полосы поглощения в видимой области. Для изумруда ключевые особенности связаны с Cr³⁺. В спектре присутствуют широкие полосы поглощения около 430 нм и в диапазоне примерно 600−640 нм, а также узкие линии в красной области, около 680 и 683 нм. Именно эти линии принято называть хромовым дублетом. Наличие железа добавляет характерные особенности, в частности полосы в фиолетово-синей части спектра, которые зависят от степени окисления железа и его позиции в решётке. Спектроскоп полезен для первичной оценки, но решающие выводы требуют спектрофотометрии UV-Vis-NIR и сравнения с эталонными данными.
Наиболее информативным признаком остаётся внутренняя структура камня. Природные изумруды формируются в условиях, которые редко дают идеально однородные кристаллы, поэтому им свойственны неправильные трёхфазные включения, минеральные кристаллы с нерегулярной геометрией, зональность и трещины с заполнением. Такой рисунок отражает хаотичность природного роста.
Синтетические изумруды имеют собственные диагностические структуры. Для флюсового синтеза характерны включения фенакита и флюса, часто с металлическими частицами из тигля. Для гидротермального синтеза описаны шевроны роста, «шляпки гвоздей» (nail-head spicules) и пальцевидные структуры.
Содержание железа является одним из параметров, который используют лаборатории при разделении. Гидротермальные синтетики обычно выращиваются в условиях с низкой концентрацией Fe, если только она не добавлена намеренно. Природные изумруды, напротив, часто содержат заметное количество железа, которое поступает из вмещающих пород.
Различие между природным и лабораторным изумрудом связано с химией примесей, особенностями роста и внутренней структурой. Ультрафиолет и спектроскоп позволяют выявить подозрительные камни и понять, какие признаки стоит проверить дальше.
*На последних 3 изображениях примеры цен на искусственные изумруды
Содержание железа является одним из параметров, который используют лаборатории при разделении. Гидротермальные синтетики обычно выращиваются в условиях с низкой концентрацией Fe, если только она не добавлена намеренно. Природные изумруды, напротив, часто содержат заметное количество железа, которое поступает из вмещающих пород.
Различие между природным и лабораторным изумрудом связано с химией примесей, особенностями роста и внутренней структурой. Ультрафиолет и спектроскоп позволяют выявить подозрительные камни и понять, какие признаки стоит проверить дальше.
*На последних 3 изображениях примеры цен на искусственные изумруды