Сложное разнообразие и разнообразные сложности: Турмалин

Турмалин – общее название семейства родственных сложных комплексных бор-силикатных минералов, и одной из распространенных групп драгоценных камней.

Сводная обобщающая информация о турмалинах:

Цветовой ключ:  бесцветный, все цвета видимого спектра

Химический состав:  (NaCa)(Li,Mg,Fe,Al)9B3Si6(O,OH)31 

Коэффициент преломления:  1.624(+0.005, -0.005) - 1.644(+0.006, -0.006)

Двупреломление:   0.014 – 0.021 (иногда до 0.039)

Твердость:   7.0 – 7.5

Относительная плотность:   3.01 – 3.19

Кристаллическая структура:  тригональная

Кристаллическая группа:  гексагональная

Дисперсия:   низкая 0.018

Плеохроизм:  от слабого до сильного 

Турмалины представляют из себя очень сложные по составу комплексные соединения, очень разнообразные по цвету – известны турмалины уже более чем 100 цветов. Нередко встречаются и полихромные (двух-и трех-цветные) формы. Известный с доантичных времен, в Европу турмалин попал впервые в самом начале 18 века, будучи привезенным голландцами с Цейлона.  Достаточно твердый и не очень хрупкий, хорошо поддающийся огранке и полировке, турмалин получает все более широкое распространение в качестве ювелирного камня, хотя до недавних пор турмалин не пользовался широкой известностью и популярностью.

 

Различные турмалины.

Среди всего многообразия минералогических вариаций турмалина наибольший интерес с точки зрения геммологии представляют Эльбаит, Лиддикоит, Дравит, Хромдравит и Скролл (Шерл).  Подавляющее большинство ограненных, значимых с ювелирной точки зрения турмалинов – эльбаиты.

Геммологи различают  по природной цветовой гамме и обуславливающим ее хромофорам следующие разновидности турмалинов (используя, в том числе сложившиеся и укоренившиеся исторические и торговые названия): 

- ахроит (бесцветный турмалин);

- рубеллит (красный и пурпурно-красный, хромофоры – железо и марганец);

- индиколит (синий, зелено-синий, сине-зеленый, хромофор – железо);

- верделит (зеленый, хромофоры – железо и титан)

- сиберит (красновато-пурпурный, фиолетовый, хромофоры – марганец  и железо)

- арбузный (розовое ядро с зеленой корой, хромофоры – железо и марганец)

- двухцветный и трехцветный (сочетание зон с различными хромофорами)

- хром-турмалин (зеленый, хромофор – хром)

- параиба (неоново-синий эльбаит, хромофоры – медь и марганец)

- лаурелит (синий и фиолетовый, с эффектом смены цвета, хромофоры – медь {при дневном свете}  и, предположительно  железо, марганец и торий {при искусственном освещении})

 

Лаурелит – исследован Брюсом Фраем и назван в честь его дочери Лауры.

 

Хром-турмалины

 

Полихромные турмалины

 

Рубеллиты

 

Диагностика турмалинов.

Определение коэффициента преломления.

При определении коэффициента преломления у турмалинов всегда  должны читаться 2 линии в пределах 1.610 – 1.698 (обычно 1.62 – 1.64). Чем выше содержание железа, тем выше значение коэффициента преломления. Нередко турмалины показывают 4 или даже 8 линий (эффект Кереза), что обуславливается либо термической обработкой материала, либо термическим шоком при полировке.  Во втором случае при аккуратной переогранке и переполировке эффект Кереза пропадает. Наличие данного эффекта может служить косвенным свидетельством термической обработки турмалина. Отсутствие эффекта Кереза не может быть доказательством того, что термообработки не было – эффект этот свойственен только железо-хромофорным турмалинам, кроме того эффект Кереза незаметен, если камень огранен так, что оптическая ось расположена перпендикулярно столу. В этом случае полярископ покажет хорошо заметные фигуры интерференции, особенно в светлых камнях.

Характер включений. 

Турмалины раличных минеральных разновидностей и различных цветов могут обладать чистотой от типа 1 до типа 3 по системе GIA.  Наиболее свойственные турмалинам включения:

- нитеобразная сеть. Газо-жидкостные включения похожи на комки или пучки «оборванных»  тонких ниток;

- плоские жидкостные каналы, расположенные параллельно оптической оси;

- «жидкие покрывала». Тонкие жидкостные слои, напоминающие редкотканное полотно типа оренбургского платка,  покрывающие снизу вверх по направлению роста кристалла зоны «твердого турмалина»;

- двух- и трех-фазные включения в виде пузырей и цилибдров правильной формы;

- полые трубки. Газовые включения в виде полых трубок, чаще всего – «запечатанных» с одного конца и срезанных наискось с другого конца;

- «вросшие» кристаллы инородных минералов.

 

Включения в турмалинах:  1. «Покрывало», 2. Кристаллы инородных минералов, 3 и 4. Полые трубки.

 

Облагораживание турмалинов. 

При том, что турмалины от природы обладают исключительно богатой и разнообразной палитрой цветов, в последние десятилетия практика облагораживания турмалинов стала общепринятой и, в большинстве случаев, принятой международным геммологическим сообществом. 

Основные методы облагораживания турмалинов: 

- жесткая термическая обработка;

- многоступенчатая «мягкая» термическая обработка;

- облучение (применяется редко, только для уникальных по размеру камней);

- сочетание облучения и термической обработки (применяется редко, только для уникальных по размеру камней);

- сочетание термической обработки и диффузии меди для «превращения» рядовых зеленых эльбаитов и дравитов в сколь популярные, столь и исключительно редкие в природе индиколиты и параибы.

Диагностика облагораживания турмалинов – сложная научно-исследовательская задача, которая не может быть выполнена в рядовой, стандартно-оборудованной гемологической лаборатории. Из-за невысокой в целом стоимости турмалинов, с одной стороны, и высоких сложности и дороговизне тестов, с другой стороны, турмалины,  массово представленные на рынке, практически не подвергаются подобным исследованиям. Исключение делается лишь для крупных и потенциально дорогих экземпляров.

В промышленном масштабе жесткая термическая обработка турмалинов (отжиг при температурах до 700 градусов) применяется в основном в сырье на местах добычи и сортировки. Основная цель – осветление темных камней, по возможности (непрограммируемо, на уровне флуктуаций) изменение цвета с зеленого на розовый или голубой. Также при термической обработке зеленые турмалины могут спонтанно пожелтеть, желтые  – получить оранжеватый оттенок, а коричневые – покраснеть или попурпуроветь. Термическая обработка приводит к получению перманентного результата, новый цвет стабилен и уже не меняется.

Для потенциально интересных образцов, чаще всего уже в ограненном вид, могут применяться разные последовательности пошаговой термической обработки. Один из примеров результата, полученного при Роджером Дери при экспериментах, приведен ниже: 

На фотографиях представлен овальный турмалин весом 5.32 карат, происхождение – Нигерия.   Первоначальный цвет – очень сильно насыщенный очень темный оранжевый (коричневый). До начала процесса визуальных отличий от видимого на первой фотографии практически не было.

 

1.

После постепенного нагрева до 360 градусов в течение 2-х часов, без последующего охлаждения.

2.

После постепенного последующего нагрева до 410 градусов в течение 2-х часов, без последующего охлаждения.

3.

После постепенного последующего повышения температуры до 520 градусов, выдерживания камня при температуре 520 градусов в течение 2-х часов и последующего естественного нефорсируемого охлаждения на воздухе.

Результат эксперимента очень показателен. Камень из темно-коричневого турмалина с ориентировочной стоимостью около 15-20 долларов за карат превратился в средне насыщенный светлый оранжевато красный турмалин с ориентировочной стоимостью 120-150 долларов за карат.

Облучение турмалинов производится, как правило, с использованием изотопа Co-60. Цвет может быть получен абсолютно любой. Но практика облучения не стала постоянной, как, например,  для топазов, так как для программируемости результата требуется предварительное проведение полного химического анализа каждого конкретного, планируемого для облучения, образца. 

В связи с редкостью в природе, популярностью и высокой стоимостью «истинных» индиколитов и турмалинов-параиб, для сырья с некоторых месторождений Бразилии, Мозамбика и Нигерии, изначально обладающего довольно светлым зеленым цветом, применяется технология термической обработки с одновременной диффузией ионов меди. В зависимости от тона изначального сырья в результате получаются либо более темные сине-зеленые или зелено синие якобы «индиколиты», либо более светлые зеленовато синие якобы «параибы». 

К сожалению, диагностика таких камней сложна, и требует, как минимум, высокоточного химического анализа и спектрального анализа с послойным сканированием.  Смысл исследования заключается в том, что природные индиколиты не содержат значимых, влияющих на цвет, количеств меди вообще, а параибы содержат медь в меньшей концентрации и более или менее, но равномерно распределенную по толще камня. Образцы, подвергшиеся диффузии, содержат значительные, невозможные в природе, концентрации меди только в поверхностных и приповерхностных слоях камня. Атомы меди имеют довольно большой диаметр, и глубина их проникновения вглубь кристалла, а даже очень сильно трещенноватого, ограничена. 

Считать такие турмалины «индиколитами» и «параибами» безусловно нельзя. 

Но если турмалины прошли только лишь термическую обработку, в результате которой получены цвета, соответствующие стандартам (на самом деле – не установленным и не закрепленным) индиколита и/или параибы, то для таких образцов правомерно использовать соответствующие названия с обязательным указанием способа их облагораживания.

 

Синие, сине зеленые и зелено синие турмалины – индиколиты? И/или параибы?

 Использованные литературные источники:

1. Gems Their Sources, Descriptions and Identification 4th Edition (1990) - Robert Webster
2. The Tourmaline Group (1985) - Richard Dietrich
3. Introduction to Optical Mineralogy 3rd edition (2003), Prof. W.D. Nesse
4. Refraction Anomalies in Tourmalines - R. Keith Mitchell, Journal of Gemmology Vol. 10, 194 (1967)
5. GIA's Gem and Gemology are Fall 2004, Lab Notes
6. The Journal of Gemmology Volume 30 3/4 July/October 2006, The Gemmological Association and Gem Testing Laboratory of Great Britain
7. Gemmology 3rd edition (2005) - Peter Read

 © www.gems4u.ru
 © Mark Vishnevetsky