Рубин и сапфири

1. ПРИРОДЕН КОРУНД

1.1 Цвят, тон и наситеност на цвета в природния корунд.

Природния корунд се среща във всички цветове с голямо разнообразие в нюанси, тон и наситеност на цветовете (снимка 1.1.1). Цветът се определя с точност за нюанса, например червеновиолетов, виолетов, виолетовосин и т.н. Тонът на цвета се отнася до неговата светлота, например много светло виолетов, светловиолетов и т.н. Скалата за тон на цвета има 11 степени от 0 до 10, като 10 е най-тъмния тон за даден цвят, припокриващ се с черния цвят. Под наситеност се разбира интензивноста на цвета т. е. степента, в която цветът се отклонява от неутралното (сиво) усещане.

Червеният корунд с тон на цвета над 5 се нарича рубин, а корунди, оцветени във всички останали цветове – сапфири (бял сапфир, жълт сапфир, оранжев сапфир, розов сапфир, син сапфир, зелен сапфир и др.).

ruby and sapphires

Снимка 1.1.1 Различни цветове природен корунд

На снимка 1.1.2. от ляво надясно са показани природни ювелирни сини сапфири с тон от 5 до 9. Най-желан и търсен при сапфирите е тон 8. При определяне на цвета и цветовия тон на кристалите е необходимо те да бъдат поставени върху чисто бяла хартия с павилиона нагоре, тъй като дисперсията на светлината от фасетите на короната може да въведе грешка в изследването.

Sri Lanka sapphires2

Снимка 1.1.2. Цветови тонове за ювелирни сини сапфири.

Ювелирният рубин може да бъде с розов, виолетов или оранжев оттенък. Най-желан и скъп е червеният цвят с лек виолетов оттенък, тон 8. Той е познат като „гълъбова кръв“ (снимка 1.1.3).

gemstone-269192-ruby-oval-pigeon_blood-311cd

Снимка 1.1.3. Рубин с цвят „гълъбова кръв“.

Logo gemologia

1.2. Линии на нарастване в природен корунд.

Линиите на нарастване (снимка 1.2.1) в природните кристали, в това число и в корунда, са прави и следват посоките на кристалните стени на суровината, преди тя да бъде фасетирана. Морфологията на кристалите (тяхната външна форма) е пряко свързана с кристалния растеж. Вътрешната подреденост в кристалната структура (градивните частици са подредени закономерно чрез транслация на повтарящ се мотив) се отразява във външната форма на кристалите, като равнинните мрежи от атоми образуват кристални стени, пресичащи се в ръбове и върхове. Линиите на нарастване могат да бъдат наблюдавани само с микроскоп в подходящо осветрение.

Daniela_Radoeva3

Снимка 1.2.1 Линии на нарастване в природен сапфир.

Logo gemologia

2. ТРЕТИРАНЕ (ОБЛАГОРОДЯВАНЕ) НА КОРУНДА

Познати са различни техники за повишаване качеството на природните и синтетични корунди. Най-често се прилага топлинно третиране със или без допълнителни химични агенти. Рубинът и сапфирът се третират главно с цел:
– подобряване, добавяне или отнемане на цвят;
– създаване или премахване на астеризъм;
– повишаване на чистоата чрез премахване на „силк“ (мрежа от фини рутилови игли).

2.1. Дифузно третиране на сини сапфири

Дифузното третиране включва добавяне на оцветяващ химичен агент по време на нагряването. Като резултат се образува тънък (около милиметър) наситено оцветен слой върху повърхността на безцветни или бледо оцветени сапфири. Този процес се използва и за създаване на астеризъм върху сапфири, които се наричат дифузни звездни сапфири. Новополученият атрактивен син цвят е стабилен при рутинни почистващи процедури. Полиране или префасетиране ще отнемат повърхностния слой от третирането. При нагряване така полученият астеризъм може да изчезне. Оптичните свойства (показател на лъчепречупване, двулом и др.) и относителното тегло на дифузно нагряваните сапфири са същите като на нетретираните сапфири и топлинно третираните без химичен агент.

Този метод на третиране може да се открие много лесно при потапяне на минерала в метилен йодид. Трите сапфира върху които проведох моя експеримент са представени на снимката 2.1.1: вляво – природен фасетиран нетретиран син сапфир от Шри Ланка, в средата – синтетичен фасетиран дифузно третиран само върху короната син сапфир, вдясно – кабошон, изработен от син сапфир, дифузно третиран от всички посоки (picture 2.1.1).

Diffusion treatment1

Снимка 2.1.1. Трите сапфира, използвани в моя експеримент.

 В метилен йодид нетретираният сапфир показва нисък релеф (почти незабележим) и ръбовете между фасетите са еднакви по цвят с фасетите.  Фасетираният сапфир, с дифузно третиране само върху короната, показва по-висок релеф. При него се наблюдава по-висока концентрация на цвета по ръбовете, които ясно се открояват от фасетите. При наблюдение под увеличение дифузното покритие е неравномерно оцветено, на петна. Дифузно третираният от всички страни кабошон е с много висок релеф и насищане на цвета по пукнатини и неравности по повърхността му. Ако този сапфир беше фасетиран с плоски стени, ръбовете между тях щяха да контрастират отчетливо с по-наситения си цвят (picture 2.1.2.).

Diffusion treatment2

Снимка 2.1.2. На тази снимка са показани сапфирите от снимка 2.1.1, потопени в метилен йодид.

При потапяне в метилен йодид на природни нетретирани сапфири, включенията в тях и цветовата зоналност се виждат ясно и отчетливо (picture 2.1.3 and picture 2.1.4).

Diffusion treatment3

Снимка 2.1.3. Нетретирани сини природни сапфири.

Diffusion treatment4

Снимка 2.1.4. На тази снимка ясно се вижда цветовата зоналност в сините природни сапфири от снимка 2.1.3, потопени в метилен йодид.

Logo gemologia

2.2. Топлинно третиране с флюс на рубин (запълване на пукнатини/пълнене)

Този метод на третиране се прилага на рубини с много пукнатини с цел подобряване на тяхната чистота. Рубинът се нагрява в присъствие на боракс, който навлиза по пукнатините и частично разтопява стените им. След това бораксът се извлича от рубина и на негово място се поставя аморфен пълнител. Показателят на лъчепречупване на пълнителя е близък до този на корунда, поради което след втърдяването му вътре в пукнатините, те стават практически невидими. Топлинното третиране с флюс е перманентно и необратимо.

Този метод на третиране се диагностицира при наблюдение под микроскоп. Пълнителят е с висока отражателна способност и в зависимост от режима на осветление най-често се наблюдава в сребрист цвят или в много тъмни тонове на червения цвят (снимки 2.2.1, 2.2.2 и 2.2.3). Понякога от остатъчен флюс се образуват вторични тип „пръстов отпечатък“ включения, както и ореол на третиране около разрушени от нагряването включения  (снимки 2.2.1 и 2.2.4).

Почистване в ултразвукова вана за такива кристали не се препоръчва.

ruby_treatment_2

Снимка 2.2.1. Топлинно третиран с флюс рубин от Монг Шу, Мианмар – ореол от третиране около разрушено включение, x 120

ruby_treatment2_2

Снимка 2.2.2. Топлинно третиран с флюс рубин от Монг Шу, Мианмар – запълнени пукнатини и вторично включение тип „пръстов отпечатък“ , x 75

ruby_treatment4_2

Снимка 2.2.3. Топлинно третиран с флюс рубин от Монг Шу, Мианмар – пълнителят се наблюдава със силна отражателна способност, x 90

ruby_treatment3_2

Снимка 2.2.4. Топлинно третиран с флюс рубин от Монг Шу, Мианмар – вторично включение тип „пръстов отпечатък“, x 150

Logo gemologia

2.3. Покритие върху павилиона

Този метод се прилага с цел подобряване на цвета на минерала. Ефектът се постига с помощта на химична субстанция, която се нанася под формата на тънък филм върху стените на павилиона (снимка 2.3.1).

Treated saphire2

Снимка 2.3.1. Остатъци от покритие върху павилиона на природен третиран сапфир. 

Logo gemologia

2.4. Дублети и триплети с корунд

Изработват се от две или три части, залепени една за друга. Най-често короната се изработва от бледо оцветен корунд, а под нея се залепва стъкло с наситен червен или син цвят. При триплетите средния слой е най-често наситено оцветена смола.

Дублетите и триплетите се разпознават по газовите мехурчета в резултат от залепването (снимки 2.4.1 и 2.4.2), различаващите се включения и физически характеристики на короната и павилиона, както и по линията на залепване в свободните камъни.

Ruby_doublet1_2

Снимка 2.4.1. Газови мехурчета в дублет с рубин

Ruby_doublet2_2

Снимка 2.4.2. Газови мехурчета в дублет с рубин

Logo gemologia

3. Синтетичен корунд

Синтетичните корунди имат същия основен химичен състав като природните корунди, идентични цвят, твърдост, показател на лъчепречупване, двулом и относително тегло. Техният синтетичен произход може да бъде диагностициран с микроскопско изследване на включенията (не съдържат природни включения) и някои особености в нарастването им. Синтетичните корунди могат да бъдат идентифицирани и със спектроскопски методи на изследване, доказващи наличието на следи от флюс в химичния им състав.

Познати са редица методи за израстване на корунд в лабораторни условия. Най-често на пазара се среща синетичен корунд, произведен по три основни метода: стапяне в пламък (Flame Fusion), известен като метод на Вернейл (снимка 3.1 и 3.2); стапяне и изтегляне (Czochralski pulling process), известен като метод на Чохралски и израстване с флюс (Flux growth process).

Heart rubies2

Снимка 3.1. Синтетичен рубин, произведен по метода на Вернейл

DSC_0163_2

Снимка 3.2. Синтетичен оранжев сапфир (Метод на Вернейл)

Първите два метода са технологично почти еднакви. Те се характеризират със стапяне на шихтата и повторното й изстудяване, при което корундите израстват много бързо. Получените кристали се различават от природните по своите извити линии на нарастване (снимка 3.3) и наличието на газови мехурчета (снимка 3.4). Газовите мехурчета в корундите по Вернейл са два вида – единични с близка до сферичната форма, подредени най-често паралелно на линиите на нарастване и удължени мехурчета с форма, определяна като „торпедо“, разполагащи се перпендикулярно на линиите на нарастване. Понякога в тези корунди може да се наблюдава дребна зърнистост, но други включения липсват. Суровината, получена от метода на стапяне в пламък е с форма на буля (конусовиден цилиндър). По метода на Чохралски суровината има форма, подобна на менискус.

DSC_0160_2

Снимка 3.3. Извити линии на нарастване в оранжев сапфир, синтезиран по метода на Вернейл.

DSC_0158_2

Снимка 3.4. Газови мехурчета в оранжев сапфир, синтезиран по метода на Вернейл

Методът за синтез на корунди с флюс се провежда в условия на висока температура със спонтанно зародишообразуване, в резултат на което корундите израстват с кристалографска форма (най-често ромбоедър и по-рядко хексагонална бипирамида) и имат стени, ръбове и върхове. Някои производители използват зародиши от синтетични корунди върху които започва процеса на минералообразуване.

Корундът, произведен по метода с флюс от фирма Рамаура, е най-трудно различим от природните кристали. Той се характеризира с прави линии на нарастване (снимка 3.5), цветова зоналност, съдържа включения и притежава цвят и прозрачност, идентични с природните кристали. Най-надеждно може да бъде диагностициран по вида на включенията.

Включения в синтетичен корунд, произведен от фирма Рамаура (The Ramaura synthetic ruby by Robert E. Kane, GEMS & GEMOLOGY, 1983):

Flux_ruby2

Снимка 3.5. Синтетичен рубин, получен по метода на израстване с флюс

Logo gemologia