Минералогическая шкала твердости по Моосу

              Диагностика минералов по их твердости технически легко осуществима. Но она также не является однозначным методом, поскольку многие различные по составу элементов минералы имеют одинаковую твердость. Например, агат, кварц, гессонит, гроссуляр, спессартин и другие минералы имеют одинаковую твердость по Моосу, равную 7.

       Идентифицировать драгоценные камни и минералы можно по теплопроводности, которая у разных минералов различна. Это свойство используется в приборах типа «Диаманд», «Кристалл», «Карат» и др. Однако непосредственно теплопроводность этими приборами не измеряется. С их помощью можно лишь отличить плохо проводящие тепло вещества от веществ с повышенной теплопроводностью, свойственной многим кристаллам. Кроме того, теплопроводность минералов, которые в большинстве своем являются кристаллами, зависит от направления в кристалле и далеко не для всех минералов измерена. Однако этот метод довольно эффективен для выделения алмазов среди других камней.

       Оптические методы являются важнейшими и в то же время относительно простыми способами идентификации драгоценных и поделочных камней и минералов. Эти методы включают в себя наблюдение минералов в обычных и поляризационных оптических микроскопах различного назначения, исследования в инфракрасных и ультрафиолетовых лучах, спектрометрический и рефрактометрический анализы оптических свойств кристаллов. Исследование строения камня с помощью микроскопа – важный этап диагностики. Внутренние особенности ювелирных камней в ограненном виде изучают с помощью стереоскопических микроскопов (например, МБС-1, МБС-2, МБС-8, "Gemolite").

       С помощью оптических поляризационных микроскопов можно определить кристаллографические особенности минералов и минералоподобных материалов, полезные для целей их диагностики. Например, цвет некоторых минералов или интенсивность отраженного ими поляризованного света меняется при вращении в поляризованном свете, что позволяет отнести данный минерал к тому или иному классу обладающих данным свойством.

Под прозрачностью понимают способность твердого тела пропускать сквозь себя лучи света. Степень прозрачности может быть оценена коэффициентом пропускания света А = I/I₀,

где I — интенсивность света, вышедшего из данного вещества; I₀ — интенсивность света, вошедшего в вещество.

Прозрачность зависит от структуры кристаллов, наличия в них трещин, твердых и газово-жидких включений. В тонкозернистых агрегатах, состоящих из множества мельчайших, различно ориентированных частиц, свет многократно преломляется во всевозможных направлениях, рассеивается и отражается, вследствие чего такие агрегаты малопрозрачны или совсем непрозрачны в отличие от монокристаллов того же минерала. Прозрачность ювелирных камней определяется визуально на просвет. По степени прозрачности ювелирные камни разделяются на следующие виды:

• прозрачные — все бесцветные и слабоокрашенные вставки, сквозь пластинки которых (толщиной 3—5 мм) ясно виден предмет;

• полупрозрачные, через которые предметы видны неясно;

• просвечивающие, через которые нельзя различить предмет;

• непрозрачные.

Степень прозрачности, т. е. значение коэффициента пропускания света, можно определить количественно при помощи спектрофотометра.

Наряду с прозрачностью блеск является одним из наиболее важных диагностических признаков у ювелирных камней. Блеск создается светом, отраженным от поверхности камня; при этом его интенсивность, т. е. количество отраженного света тем больше, чем существеннее разница между скоростью света в воздухе и в данном ограненном камне. Иначе говоря, интенсивность блеска тем больше, чем выше показатель преломления камня. По характеру блеска различают следующие его виды: стеклянный, жирный, смолистый, алмазный, полуметаллический. Жирный и смолистый блеск относятся к одному типу; термин ''жирный" применяют к светлоокрашенным минералам, "смолистый" — к темноокрашенным. Блеск образца определяют визуально.

Окраска ювелирных камней. Окраска является одним из наиболее характерных отличительных признаков большинства минералов. Известный советский ученый А.Е. Ферсман выделял три типа окраски: идиохроматическую, аллохроматическую и псевдохроматическую.

Идиохроматическая окраска обусловлена тремя основными особенностями ювелирного камня:

1) наличием в его составе химических элементов в виде основных ионов или групп ионов и изоморфных примесей. К элементам, обусловливающим окраску, относятся Ti, V, Cr, Mn, Fe, Со, Ni. В меньшей степени хромофорами являются Y, Pr, Nd, Tb. Примерами такой окраски служат красный цвет рубина и зеленый — изумруда, обязанные этим ионам хрома различной валентности;

2) излучением, связанным с изменением энергетического состояния атомов и ионов, которые образуют соединение;

3) строением кристалла, например, присутствием ионов или групп ионов внутри пустых промежутков решетки.

Идиохроматическая окраска является неотъемлемой частью самого химического соединения. Сохраняя свои основные черты, окраска такого типа может меняться от образца к образцу как по густоте, так и по оттенкам цвета.

Аллохроматическая окраска обусловлена механическими включениями самостоятельных минералов, органических соединений, пузырьков газа.

Исследование природы аллохроматической окраски сводится к идентификации минералов-включений и осуществляется с помощью специальных методов: электронной микроскопии, рентгеноспектрального анализа и оптической спектроскопии.

Псевдохроматическая окраска, связанная с эффектами "игры света", обусловливает отнесение многих обычных минералов к разряду ювелирных камней. В геммологической практике различают следующие виды псевдохроматизма (оптических цветовых эффектов) минералов: астеризм ("эффект звезды"), "кошачий глаз", опалесценция, авантюрисценция, шиллересценция (цветовой "эффект лунных камней"). Последние четыре вида объединяются под общим названием "иризация".

Цвет ювелирного камня зависит от спектрального состава падающего на него света и способности камня поглощать или отражать определенные световые лучи. Глаз наблюдателя воспринимает по сути "остаточный цвет" (цвет падающих световых лучей за вычетом лучей, поглощенных объектом). Окраску кристалла принято характеризовать цветом, соответствующим какой-либо части спектра. Однако одинаковое цветовое ощущение у наблюдателя могут вызвать световые лучи разного спектрального состава, отраженные кристаллами, имеющими неодинаковые спектры поглощения, а также лучи, прошедшие сквозь такие кристаллы. Поэтому для точного описания окраски кристалла следует изучить его оптический спектр и определить положение полос поглощения.

Для измерения спектров поглощения камней применяют спектрометры. По общему виду спектров поглощения можно не только с определенной вероятностью идентифицировать минералы, но и определить примесные элементы, с которыми связана окраска. Наиболее характерные линии в спектрах поглощения основных ювелирных камней приведены при их описании в учебниках минералогии драгоценных камней.

В практике диагностики драгоценных камней широко используются оптические фильтры, изготовленные, как правило, из кобальтовых стекол со строго установленной узкой полосой пропускания. Различные минералы, рассматриваемые через эти фильтры, приобретают определенный цвет.

Таблица 7.8

Цвет ювелирных камней