Бирюза синтетическая что это такое
Природная бирюза – диагностика, имитации, облагораживание
Введение
Бирюза издавна считается одним из самых легко имитируемых камней. Всевозможные имитации составляют более 80% (!) современного рынка бирюзы. Уже в средние века люди научились облагораживать природную бирюзу невысокого качества с помощью пропитки воском; сегодня наряду с этим применяется также прокрашивание камней. Помимо имитаций и облагороженных камней, ситуацию на рынке осложняет присутствие синтетической бирюзы.
.jpg "Бирюза синтетическая что это такое. . Бирюза синтетическая что это такое фото. Бирюза синтетическая что это такое-. картинка Бирюза синтетическая что это такое. картинка .")
Рис. 1. Брошь с бирюзой и бриллиантами. Фото: Sotheby’s
Таким образом, проблема геммологической идентификации бирюзы оказалась весьма актуальной. Конечно, опытный геммолог, во многих случаях безошибочно назовет месторождение бирюзы, метод синтеза и облагораживания камня. Но даже перед ним иногда встает необходимость проведения специальных приборных исследований.
Проблема идентификации бирюзы, ее имитаций и облагораживания была решена в Геммологическом центре МГУ с помощью двух методов – оптической и рамановской спектроскопии.
Состав, окраска, свойства
Бирюза представляет собой водный фосфат алюминия и меди. Как правило, бирюза содержит микровключения других минеральных фаз – кварца, халцедона, опала, карбонатов, сульфидов и глинистых минералов. Присутствие последних приводит к ухудшению цвета бирюзы, затрудняют ее полировку.
Цвет бирюзы – ее главное достоинство – сильно варьирует, изменяясь от яркого синевато-голубого, небесно-голубого и зеленовато-голубого до бледно-голубого. Небесно-голубая окраска обусловлена медью, зеленоватые оттенки – примесями окисного железа.
Окраска бирюзы часто пятнистая, с черными или бурыми прожилками. В последнем случае бирюза приобретает сетчатую или паутинную структуру («сетчатая бирюза»).
Ювелирные разности бирюзы характеризуются восковым блеском, после полировки приобретают сильный стеклянный блеск.
Средний показатель преломления массивных разностей бирюзы составляет 1,62. Твердость лучших ювелирных образцов по шкале Мооса 5-6 (в каолинизированных разностях снижается до 3-4). Плотность колеблется от 2,8 г/см 3 у неизмененных образцов до 2,5-2,6 г/см 3 у выветрелых разностей. Для бирюзы характерна микропористость, резко повышающаяся при выветривании. В значительной степени она подвержена действиям различных бытовых веществ – духов, масел, жиров, химических соединений, особенно органического рода (бензин, ацетон).
Месторождения бирюзы
Месторождения бирюзы тяготеют к регионам с засушливым климатом. Лучшая бирюза в мире добывается из месторождений северного Ирана, США (штат Аризона), Мексики и Синайского полуострова. Богатыми считаются также месторождения Монголии, Афганистана, Китая, Израиля, Казахстана, Узбекистана.
Бирюзоносные районы представляют собой каменистые пустыни с горными массивами, либо расчлененные горные хребты. Самыми древними рудниками считаются Нишапурские месторождения Ирана, месторождения Мексики и Америки. Разработка этих месторождений велась на протяжении 7-10 тыс. лет. Поразительно, что эти же районы продолжают оставаться поставщиками бирюзы до наших дней.
Рис. 2. Образцы бирюзы из различных месторождений, слева направо – Бирюзакан (Таджикистан), Долинное (У збекистан), Китай, Актурпак (Узбекистан), Тибет
Рис. 3. Образцы бирюзы из Монголии (слева) и Армении, месторождение Техут (справа)
Непроходящий спрос на бирюзу и дефицит природного сырья обусловили обилие ее имитаций.
Бирюзу часто подделывают пластмассой, которая при нагревании плавится и плохо пахнет. Она легко отличается от бирюзы гораздо более низкой твердостью и плотностью. Распространены подделки, изготовляемые поверхностным окрашиванием специальной керамики, фарфора, стекла, кости, кварца (или халцедона). В качестве бирюзы на рынок поступает так называемая «венская бирюза» – термически обработанная и спрессованная тонкая смесь малахита с гидроокисью алюминия и фосфорной кислотой. С 1957 г. под названием «неолит» предлагается камень приятного голубого цвета, представляющий собой смесь из фосфата меди и гидроокиси алюминия (байерита) – побочного продукта алюминиевого производства.
Большинство имитаций выдаёт яркая и равномерная окраска, не характерная для природной бирюзы. Нередко в этих образцах можно наблюдать более насыщенный цвет по трещинам, являющийся результатом прокрашивания. При нагревании имитации бирюзы обычно чернеют или сплавляются в чёрное стекло, а не растрескиваются как бирюза.
Некоторые минералы имеют сходные с бирюзой цвет и физические свойства, и используются в качестве ее аналогов. Примерами могут служить хризоколла, варисцит, амазонит, лазурит. Необычной имитацией бирюзы является одонтолит, представляющий собой костные останки млекопитающих и рыб, частично замещенные минералом вивианитом, который и придает одонтолиту голубую окраску.
Распространенными в последнее время имитациями бирюзы являются «композиты», ос нову которых составляют карбонаты (магнезит, доломит, кальцит), растертые в порошок и склеенные пластиком или эпоксидной смолой. Цвет этих минералов – белый, поэтому они используются после прокрашивания. Для этих же целей иногда используют бирюзу очень плохого качества. Такого рода имитации – изготовленные как из бирюзы, так и из других минералов – на рынке часто называют «реконструированной» или «восстановленной» бирюзой. Распределение красителя может быть неравномерным, а цвет нередко более интенсивный, чем у бирюзы.
Рис. 4. Имитации бирюзы, слева направо – пластмасса, неизвестный материал, прокрашенный магнезит, неизвестный материал
Рис. 5. Бусы из прокрашенного магнезита (имитация бирюзы)
Облагораживание природной бирюзы
Обилие низкосортного сырья на каждом месторождении вызывает необходимость его облагораживания, что резко повышает рентабельность отработки месторождения.
Наиболее простой и древнейший метод облагораживания – пропитка бирюзы парафином или воском. В настоящее время используются технологии пропитки смолами, пластиком или силикатом натрия. Такая обработка позволяет уменьшить пористость бирюзы и усилить цвет, а также обезопасить ее от дальнейших изменений. При качественной обработке облагороженная бирюза визуально неотличима от высокосортных природных образцов.
Как было сказано выше, на рынке встречается реконструированная бирюза. Она получается путем цементации измельченной низкосортной природной бирюзы. Точная диагностика таких образцов может быть осуществлена только в лаборатории.
Реже используется прокрашивание прожилков в бирюзе, а также заполнение каверн на поверхности с помощью эпоксидной смолы. Это облагораживание улучшает поверхность камня, а добавленные в смолу металлические фрагменты имитируют включения пирита.
Рис. 6. Бирюза из месторождений США (справа образцы из штата Аризона). Бирюза прокрашена
Синтетическая бирюза
В настоящее время на рынке встречается также синтетическая бирюза, довольно близкая по составу к природной. В изделиях синтетическая бирюза почти неотличима от натуральной, поскольку по основным физическим свойствам она идентична природным разностям. Впервые синтез бирюзы состоялся в 1927 г. в Германии. В России во ВНИИСИМСе (Всероссийский научно-исследовательский институт синтеза минерального сырья) помимо однородной бирюзы различных оттенков голубого, искусственно была получена также сетчатая или паутинная бирюза, имитирующая лучшие природные образцы.
В изделиях синтетическую бирюзу сложно отличить от природной, зачастую такие камни можно определить только в лаборатории.
Оптическая спектроскопия
Оптическая спектроскопия является традиционным геммологическим способом изучения природы окраски. Спектр показывает, какая часть света пропускается или поглощается образцом. Человеческий глаз воспринимает цвет в общем, но не видит конкретных полос и линий, которые проявляются в спектре и связаны с присутствием примесей в камне.
Например, бирюза окрашена медью, которая приводит к появлению широких полос поглощения с максимумами 671 и 769 нм. Также примесь железа может давать узкие линии в спектре бирюзы на 420 и 429 нм.
Сравнивая спектр природной бирюзы и ее имитаций (рис.7), мы видим, что они существенно отличаются. Имитации характеризуются пропусканием в диапазоне 800-1000 нм, тогда как для природной бирюзы оно не характерно.
Но отличить природную и синтетическую бирюзу таким методом нельзя по причине сходства природы окраски. Поэтому для идентификации природной и синтетической бирюзы необходимо использовать рамановскую спектроскопию.
Рис. 7. Оптические спектры природной бирюзы и прокрашенного магнезита
Рамановская спектроскопия
Рамановский спектрометр измеряет спектр минерала, на который падает лазерное излучение. Данные спектральные линии соответствуют определенным колебаниям групп атомов и позволяют определить строение вещества. Применительно к нашей задаче это означает, что с помощью рамановской спектроскопии можно отличить любые имитации, синтетику и обнаружить заполнитель в самой бирюзе.
Отличия в химическом составе между природной и синтетической бирюзой приводят к существенным различиям в их рамановском спектре (рис.8). Таким образом, по совокупности рамановских линий, природная бирюза легко отличается от синтетической.
При исследовании заполненной бирюзы было обнаружено, что в спектре такой бирюзы одновременно проявляются линии как самой бирюзы, так и заполнителя. Конкретный тип заполнителя (органической вещество) можно определить не всегда, но его присутствие легко устанавливается по спектрам.
Рис. 8. Рамановский спектр природной (месторождение Техут, Армения) и синтетической бирюзы
Во многих случаях идентификация бирюзы требует применения приборных методов доступных в условиях лаборатории. С применением данных методов не возникает сложностей в разделении природной бирюзы от синтетической и облагороженной, а также в идентификации заполнения природной бирюзы.
В Геммологическом центре МГУ разработана методика экспрессной диагностики бирюзы, основанная на рамановской и оптической спектроскопии.
Применяемые спектроскопические методы позволяют достоверно диагностировать природную бирюзу, а также распознать имитации, синтетику, наличие облагораживания (заполнения).
Материал подготовили: Р.С. Серов, А.А. Машкина (Геммологический Центр, Московский государственный университет)
Бирюза и ее «братья» и «сестры»
Бирюза и похожие на неё минералы. Искусственная и синтетическая бирюза, имитации и подделки
А.Е. Ферсман (1925) относил бирюзу к драгоценным камням 3 класса, А.И. Цюрупа и некоторые другие исследователи считают бирюзу полудрагоценным камнем, а в классификации Е.Я. Киевленко и др. (1974) она помещена в 4 класс драгоценных камней. Это объясняется тем, что качество и свойства камня не всегда одинаковы, а следовательно, различна и его стоимость. Между тем бирюза бывает очень разнообразна как по своему внешнему виду, так и по физ-хим. свойствам. Оттого выделяют бирюзу драгоценную, полудрагоценную, пригодную для облагораживания, и коллекционную. Эти разновидности, или категории, сырья имеются на всех месторождениях, встречаются и добываются совместно, и составляют общие запасы, определяющие промышленную ценность того или иного объекта.
У исследователей и у ювелиров нередко вызывает удивление то, что отдельные образцы и изделия из бирюзы в древних захоронениях или в отвалах древних выработок тысячелетиями сохраняют свою первозданность, не подвергаются никаким измененням, а некоторые кабошоны буквально на глазах (в течение нескольких месяцев или нескольких лет) блекнут или из голубых становятся зелеными. Как правило, можно говорить о том, что изменяющаяся в современных изделиях бирюза была захвачена процессом разложения, который не всегда может быть установлен на глаз. Нередко под микроскопом в прекрасных голубых штуфах недавно добытой бирюзы обнаруживают сеть микротрещинок и пронизывающие камень изнутри тончайшие пленки гидроокислов, микровключения ярозита, пирита, глиинистых минералов. Плотные яркоокрашенные образцы бирюзы с химическим составом, близким к теоретическому, имеют массивное однородное макросложеиие. Во всех других случаях бирюза в шлифах характеризуется неравномерностью и разнообразием структуры. С начальной стадией разложения связано возникновение сети микротрещин, образующих ложно-почковидные формы и структуру полигональных почв. На одном и том же шлифе в бирюзе можно наблюдать разнообразной формы участки микро- и криптокристаллического, радиально-лучистого и сферолитового строения, причем как с постепенными взаимными переходами, так и с достаточно резкими ограничениями. Очевидно, что отмечаемая рядом авторов сферолитовая структура бирюзы обусловлена развитием в ней планерита, халцедона и хризоколлы, перистые и листоватые структуры принадлежат вавеллиту, алуниту и глинистым минералам. Развитие тонких природных смесей, наличие многочисленных минералов, сходных с бирюзой, обилие подделок под бирюзу — все это затрудняет диагностирование камня. Далее приводится также краткая характеристика минералов с близкими к бирюзе физическими свойствами и используемых, наряду с бирюзой, ювелирной промышленностью.
Халькосидерит — железистый аналог бирюзы, окрашенный в светлые желто-зеленые тона. Сингония триклинная. Оптически отрицательный минерал. Твердость 4,5. Плотность 3,1. Образует скопления сноповидных кристаллов и корочки.
Алюмохалькосидерит — минерал, промежуточный между халькосидеритом и бирюзой. Цвет густой зеленый, травяной до синевато-зеленого. Излом неровный до раковистого. Твердость 4,5. Плотность 3. Образует небольшие шарообразные агрегаты и желваки, мелкие скрытокристаллически-тонкозернистые конкреции и корочки.
Рашлейчит (рашлеит) — по составу также промежуточный минерал между бирюзой и халькосидеритом. Богат железом (до 20%), в окраске преобладают зеленые тона. Макроскопически не отличим от зеленых разностей бирюзы.
Фостит (фаустит) — цинковый аналог бирюзы яблочно-зеленой окраски. Фаустит образует прожилки и желваки. Излом ровный слабораковистый. Хрупок. Плотность 2,92. Твердость 5,5. Строение микрозернистое, показатель преломления 1,61. Рентгенограммы бирюзы и фаустита близки.
Нардит — водный фосфат алюминия, редкий минерал, несколько сходный с бирюзой. Встречается в виде голубовато-зеленых конкреций в пустотах желваков варисцита в шт. Юта (США), отмечен Т.И. Менчинской также на Кальмакырском месторождении в бирюзоносных метасоматитах. Твердость 5. Плотность 2,81. Показатель преломления 1,590-1599.
Варисцит — водный фосфат алюминия Аl(РO4) x 2H2O. Обычно содержит некоторое количество железа, по физическим свойствам близок бирюзе. Медь в состав минерала не входит. Окраска зеленая, темно-зеленая, голубая и желтая. Блеск стеклянный. Образует корочки, желвачки, редко кристаллы октаэдрического облика. Тверлость 4-5. Плотность 2,4-2,5. Спайность отсутствует. Показатель преломления до 1,57. Варисцит найден в Саксонии, в местности, называемой ранее Варисциа, что и дало название минералу.Найденный в Австралии минерал, обладающий свойствами варисцита, фигурировал под названием «австралийская бирюза», или «австралийский нефрит». Наиболее распространенные разности варисцита развиваются в виде глазков, что не характерно для бирюзы. Варисцит — драгоценный камень Америки, где ценится довольно высоко. Высокого качества варисцит такая же редкость, как и хорошая бирюза, если не более редкий.
Фото обработанный лазулит
Лазулит — упоминается Р. Вебстером в числе минералов, похожих на бирюзу. Минерал по химическому составу близок бирюзе, представляет собой водный фосфат алюминия, содержит примеси железа и магния. Образует изоморфный ряд от светло-голубого лазулита до темного скорцалита. Тверлость 5,5. Плотность 3,1., чем и отличается от бирюзы. Показатель преломления 1,б1-1,64. Минерал иногда называют «голубым шпатом». В отличие от скрытокристаллической бирюзы он представлен тонкозернистым агрегатом. Известен в Швейцарии, Бразилии, в США (в штатах Нью-Мекснко и Калифорния). Небольшие месторождения лазулита имеются в Канаде.
Хризоколла — минерал, который нередко принимают за бирюзу. Это водный силикат меди переменного состава и с переменными константами. Окраска синяя, голубая и голубовато-зеленая. Твердость 2-4. Плотность 2-2,4. Показатель преломления 1,50. Широко развита в зоне окисления месторождений полиметаллов и меди, образует корочки и тонкие прожилки, характерные неровно-почковидно-бугристые колломорфные сферолитоподобные образования, в некоторых случаях развивается псевдоморфно по бирюзе.
Одонтолит — внешне очень похож на бирюзу, нередко его называют «костяной бирюзой», «бирюзовым зубом», «западной бирюзой». Обосновывая гипергенный генезис бирюзы, некоторые авторы (Дана Э.С., 1937) ссылаются на одонтолит, считая, что это кости и зубы животных, пропитанные бирюзой. Одонтолит не относится к собственно минералам и действительно представляет собой кости вымерших животных, но пропитанных не бирюзой, а водным фосфатом железа вивианитом, иногда называемым «синяя земля» или «голубая железная земля». Некоторые одонтолиты бывают пропитаны медными минералами, и тогда цвет их зеленый. Показатель преломления одонтолита 1,57-1,б3, твердость 5, плотность выше 3. Вскипает от соляной кислоты. В шлифах видна его первичная органическая структура
В настоящее время широкое распространение получила синтетическая бирюза, довольно близкая по составу к природной.
Имитация, облагораживание, синтез
Обилие подделок под бирюзу объясняется тем, что бирюза всегда пользовалась огромным спросом, а также дефицитностью природного сырья. Ювелирные разности бирюзы составляют на каждом месторождении не более 5-10%, а в общем количестве реализуемой на мировом рынке бирюзы более 80% бирюзы облагороженной, окрашенной, уплотненной и синтетической. Кроме указанных выше минералов, близких по физическим свойствам к бирюзе, по данным Р. Вебстера (.Webstег R.,1975), на рынок поступают следующие бирюзоподобные материалы:
Фото окрашенного говлита (турквенита)
Говлит (ховлит, гоулит) он же силикоборокальцит, он же каулит, он же турквенит. Белого или серовато-белого цвета, с бурыми или чёрными прожилками наподобие таковых у бирюзы. Встречается в виде фарфоровидных агрегатов и плотных конкреций. Иногда образует значительные скопления (шт. Калифорния, США и Новая Шотландия, Канада). Легко поддается искусственной прокраске и широко используется окрашенным в голубые и сине-зелёные тона в виде имитаций бирюзы. Легче бирюзы и мягче ее. Цвет умело окрашенного материала может быть очень ярким, а цена на него значительно ниже. Говлит иногда окрашивают также и в красные тона для имитации дорогих кораллов. Имитации бирюзы, сделанные из говлита, настолько бирюзоподобны, что приобретать изделия из более дорогостоящей и редкой бирюзы следует с большой осторожностью, и только в случаях, не вызывающих сомнений на предмет возможной фальсификации.
Кахолонг — фарфоровидная непрозрачная смесь тонкозернистого халцедона и обыкновенного опала белого цвета. Другие названия: прекрасный камень, калмыцкий агат, жемчужный агат, окаменевшее молоко священной коровы. Твердость 6,5-7,0 по шкале Мооса, плотность 2,1 г/см3. Блеск — перламутровый, стеклянный
Магнезит — название минерал получил по названию области Магнасия, которая находится в Греции. Магнезит является карбонатом магния. Окраска минералов бывает белой, серой, желтоватой, бурой. Блеск — матовый, стеклянный. Твердость — 4,0-4,5; плотность — 2,9-3,0 г/см3. Основные месторождения: Россия, Австрия, Греция, Мексика, Китай, Индия, США и др.
Окрашенный кварц — материал, значительно дешевле, чем бирюза, предлагается американскими поставщиками драгоценных камней. Кроме того, встречается имитация бирюзы, представленная халцедоном, окрашенным в соответствующий цвет. Эти камни прозрачнее бирюзы. Плотность их 2,63. Показатель преломления 1,53.
Стекло и эмаль — впервые использовались египтянами за 5 тыс. лет до н. э. для получения материала, похожего на бирюзу. Это был спёк кремнезёма, карбоната кальция, соды и некоторых медных компонентов. Стеклянные бусы голубого цвета были найдены в усыпальнице Тутанхамона (1350 до н. э.), они были окрашены кобальтом. Современные стеклянные бусы также делают под бирюзовые, а случается что за них выдаются. Большинство имитаций из стекла имеет более высокую плотность по сравнению с бирюзой. Эмали, имитирующие бирюзу, представляют собой слегка обесцвеченное силикатное стекло с примесью смеси окислов металлов.
Пластик — самая дешевая имитация бирюзы, но и наиболее легко от нее отличимая. Из него отливают кабошоны, иногда с характерным рисунком паутины. Но окраска пластиковых изделий слишком нарочито-совершенная. Они легче, мягче, не пористые и без воскового блеска. Плавятся на огне.
«Венская бирюза» — смесь тонкой массы малахита с гидроокисью алюминия и фосфорной кислотой. После нагревания более чем до 100°С эта смесь уплотняется под давлением. Химический состав и формула такого материала отличается от бирюзы. Твердость прессованной «венской бирюзы» около 5, плотность 2,4, при насыщении водой увеличивается до 2,6. Показатель преломления 1,45. При нагревании эта подделка чернеет или сплавляется в черное стекло, а не растрескивается как бирюза.
«Синтетическая бирюза» («неолит») — распространена с 1957 г. Камень приятного голубого цвета, иногда с извилистыми прожилками «основной массы». Это смесь байерита и фосфата меди, а основная масса — аморфное соединение железа. Байерит является побочным продуктом алюминиевого производства, по составу аналогичен минералу гидраргиллиту. Твердость около 4, показатель преломления 1,55, плотность 2,4. Практически неолит идентичен венской бирюзе. В 1953 г. в Америке была создана искусственная бирюза, состоящая из мелких зерен голубого и белого материала, сцементированных алкидной смолой. Твердость этой «бирюзы» около 2,5, плотность 1,85. В отдельных образцах твердость достигает 3,5, а плотность 2,39.
• Восстановленная, или облагороженная бирюза — низкокачественная бирюза, свойства которой улучшены или восстановлены при помощи добавления смол, силиката натрия, масла или парафина. При хорошей обработке эта бирюза визуально неотличима от высокосортных природных образцов и чаще продается по той же цене, иногда несколько дешевле. Такую бирюзу не следует смешивать с «восстаоовленной» бирюзой, изготовленной из смеси пудры, слоновой кости, медистого красителя и цемента. Плотность облагороженной (парафинированной) мелоподобной бирюзы возрастает с 1,8 до 2,45, твердость изменяется от 2 до 5. Показатель преломления достигает 1,61, т. е. физические свойства облагороженной бирюзы близки к натуральным образцам так же, как химический состав и структура основной составляющей камня. При этом резко улучшается декоративность камня. Цвет значительной части пористой бирюзы из штатов Аризона и Невада (США) восстановлен парафинированием. Качество пропитанной воском пористой. американской бирюзы улучшается путем дополнительной цементации ее каким-либо пластиком. Обычно для этой цели используется алкидная смола, с помощью которой укрепляется известковистая бирюза из шт. Аризона. Твердость этих образцов около 3. В последнее время известковистую бирюзу начали цементировать гидрозолем кремнезема, плотность которого 1,21. Бирюза, сцементированная кремнеземом, обычно более натурального, хотя и более бледного цвета, чем сцементированная пластиками.
Облагораживание мелоподобных и восстановление окраски сильно ожелезненных разностей бирюзы, составляющих основную массу добываемого сырья, резко повышают рентабельность месторождений. Поэтому методы облагораживания низкосортной бирюзы повсеместно совершенствуются
• Синтез. Синтетическая бирюза впервые получена в 1927 г. в Германии. В 1972 г. во Франции были проданы первые синтезированные камни. Синтетический материал однороден, прекрасного бирюзово-голубого цвета, ближе всего подходит к лучшим образцам иранской бирюзы. Кабошоны из искусственной бирюзы с большим трудом отличимы даже при точных исследованиях. Плотность искусственной бирюзы 2,63-2,74, в среднем 2,7. Показатель преломления 1,6, т. е. физические свойства ее идентичны природной бирюзе. Отличия состоят в микроструктуре, представленной агрегатом угловатых обломков, сцементированных беловатой массой.
В России во ВНИИСИМСе (Всесоюзный научно-исследовательский институт синтеза минерального сырья) искусственно получена как однородная голубая бирюза, так и сетчатая (паутинная), имитирующая лучшие образцы аризонской и ауминзинской бирюзы.
Синтетическая бирюза — хороший материал для изготовления серийных ювелирных изделий.
Для удобства восприятия приводу сравнительную таблицу диагностические отличия бирюзы от их природных имитаций и искусственных заменителей