Класифікація ювелірних каменів та методи їх діагностики презентация

Класифікація ювелірних каменів та методи їх діагностики

Класифікація ювелірних та виробних каменів відрізняється від загальноприйнятих мінералогічних класифікацій насамперед тим, що в основі розділення коштовних каменів лежить їхня вартість, їхня реальна цінність. Класифікація ювелірних та виробних каменів відрізняється від загальноприйнятих мінералогічних класифікацій насамперед тим, що в основі розділення коштовних каменів лежить їхня вартість, їхня реальна цінність. В Німеччині ще на початку XIX ст. коштовні камені за галузями їхнього використання розділяли на: 1) коштовні; 2) лікувальні; 3) камені, які використовували у будівництві для виготовлення ваз, статуй тощо. У 1860 році німецький вчений К.Клюге запропонував практично першу науково обгрунтовану класифікацію коштовних і напівкоштовних каменів, які він розділив на дві групи: справжні коштовні мінерали і стандартні коштовні мінерали. В першу групу входили камені I, II і III класу, а в другу – IV і V класу. I клас – діамант, корунд, хризоберил і шпінель; II клас – циркон, берил, топаз, турмалін, гранат, шляхетний опал; III клас – кордієрит, везувіан, хризоліт, аксиніт, кіаніт, ставроліт, андалузит, хіастоліт, епідот і бірюза. IV клас – кварц (аметист, гірський кришталь, рожевий кварц, авантюрин), халцедон (агат, карнеол, плазма, геліотроп, кахолонг), польові шпати (адуляр, амазоніт, лабрадор), обсидіан, лазурит, гаюїн, гіперстен, діопсид, флюорит, бурштин; V клас – жадеїд, нефрит, серпентин, бронзит, мармур, алебастр, малахіт, пірит, родохрозит, нефелін та ін. У 1952 році О.Є. Ферсман запропонував класиф​​ікацію коштовних і кольорових каменів, за якою він розділив їх на дві великі групи: А - огранювальні матеріали – самоцвіти;і Б - виробний матеріал – кольорові камені. В основу класифікації покладено таку властивість матеріалу, як твердість. Саме від цієї властивості каменю залежать способи і прийоми їх обробки.

Група А містить три порядки: перший: алмаз, рубін, сапфір, смарагд, олександрит, хризоберил, шляхетна шпінель; другий: аквамарин, топаз, турмалін червоний, берил, аметист, альмандин, уваровіт, гіацинт, благородний опал, циркон; третій: гранат (який не увійшов у другий порядок), кіаніт, діоптаз, турмаліни зелені й поліхромні, гірський кришталь, димчастий кварц, аметист світлий, халцедон, агат, сердолік, геліотроп, хризопраз, сонячний камінь, місячний камінь, лабрадор, обсидіан, гагат, гематит, рутил та інші. Група Б містить чотири порядки: перший: нефрит, лазурит, амазоніт, лабрадор, содаліт, орлець (родоніт), малахіт, авантюрин, кварц, агат і його різновиди, яшма, рожевий кварц; другий: лепідоліт, серпентини, стеатит, обсидіан, мармуровий онікс, флюорит, кам'яна сіль; третій: селеніт, мармур, порфіри, кварцити й інші; четвертий: перли, корал, бурштин, гагат. Широке застосування має класифікація, розроблена у 1973 році радянським професором Є. Я. Кієвлєнко. Згідно неї все коштовне каміння поділяється на три групи: ювелірні камені (коштовне каміння); ювелірно-виробні камені; виробні камені (ужиткові).  

Ювелірні Ювелірні I порядок – діамант, смарагд, синій сапфір, рубін; II порядок – олександрит, шляхетний жадеїт, сапфір (оранжевий, жовтий, фіолетовий, зелений), чорний опал; III порядок – демантоїд, шляхетна шпінель, білий опал, аквамарин, топаз, місячний камінь (адуляр), червоний турмалін; IV порядок – турмалін (синій, зелений, рожевий, поліхромний), сподумен, циркон, берил (жовтий, зелений, рожевий), бірюза, хризоліт, аметист, хризопраз, піроп, альмандин, цитрин. Ювелірно-виробні I порядок – раухтопаз, гематит, бурштин, гірський кришталь, жадеїт, нефрит, лазурит, малахіт, авантюрин; II порядок – агат, кольоровий халцедон, кахолонг, амазоніт, родоніт, геліотроп, рожевий кварц, лабрадор. Виробні (ужиткові) Яшми, письмовий граніт, скам’яніле дерево, мармуровий онікс, обсидіан, гагат, джеспіліт, флюорит та ін.

У сучасному ювелірному і каменеобробному виробництві використовується близько ста різновидів каменебарвної та ювелірної  сировини. У сучасному ювелірному і каменеобробному виробництві використовується близько ста різновидів каменебарвної та ювелірної  сировини.  У своїй виробничій діяльності Державний Гемологічний Центр України використовує класифікацію, що затверджена постановою Кабінету Міністрів  України  від 27 липня 1994 р. № 512 «Про загальну класифікацію та оцінку вартості природного каміння». Зазначена  класифікація введена з метою захисту економічних інтересів держави та приведення законодавства у відповідність до міжнародних норм.* Вона має наступний поділ на підрозділи та класифікаційні групи мінералів: ДОРОГОЦІННЕ КАМІННЯ Перший порядок: Діамант, олександрит, рубін, сапфір синій, смарагд; Другий порядок: Демантоїд, евклаз, жадеїт (імперіал), опал шляхетний чорний, шпінель шляхетна, сапфір рожевий та жовтий; Третій порядок: Аквамарин, берил, кордієрит, опал шляхетний білий та вогняний, танзаніт, топаз рожевий, турмалін, хризоберил, хризоліт, цаворит, циркон, шпінель; *  Додаток із змінами, внесеними згідно з Постановою КМ № 475  від 08.04.98 . Четвертий порядок: Адуляр, аксиніт, альмандин, аметист, гесоніт, гросуляр, данбурит, діоптаз, кварц димчастий, кварц рожевий, кліногуміт, кришталь гірський, кунцит, моріон, піроп, родоніт, скаполіт, спесартин, сподумен, топаз блакитний, винний та безколірний, фенакіт, фероортоклаз, хризопраз, хромдіопсид, цитрин.

НАПІВДОРОГОЦІННЕ КАМІННЯ Перший порядок Бірюза, жадеїт, лазурит, малахіт, молдавіт, нефріт, тигрове та кошаче око, хауліт, хризокола, цоїзит, чароїт Другий порядок Агат, амазоніт, гагат, гематит, дерево скам'яніле, джеспіліт, егіриніт, епідозит, кахолонг, кварцит кольоровий, кремінь кольоровий, онікс мармуровий, опал, пегматит, пірофіліт, родоніт, сердолік, серпентиніт, скарни кольорові, содаліт, халцедон, шпати іризуючі польові, яшма НАПІВДОРОГОЦІННЕ КАМІННЯ Перший порядок Бірюза, жадеїт, лазурит, малахіт, молдавіт, нефріт, тигрове та кошаче око, хауліт, хризокола, цоїзит, чароїт Другий порядок Агат, амазоніт, гагат, гематит, дерево скам'яніле, джеспіліт, егіриніт, епідозит, кахолонг, кварцит кольоровий, кремінь кольоровий, онікс мармуровий, опал, пегматит, пірофіліт, родоніт, сердолік, серпентиніт, скарни кольорові, содаліт, халцедон, шпати іризуючі польові, яшма ДЕКОРАТИВНЕ КАМІННЯ Андезит, габро, граніт, дацит, кальцифір, кварцит, конгломерати, лабрадорит, мармур, сієніт, травертин, туф Ця класифікація є офіційною для користування в галузі гемологічної діяльності і обов’язковою для усіх суб’єктів господарювання,  що здійснюють видобування і переробку дорогоцінного (напівдорогоцінного) каміння, а також виготовлення ювелірних виробів з каменями – самоцвітами та їх комерційним  обігом.​

Методи діагностики ювелірних каменів Методи діагностики ювелірних каменів

Положення мінералу на діаграмі визначається після колориметричного або спектроскопічного дослідження. Відмінності у природі забарвлення ювелірних каменів того самого кольору дозволяють використовувати під час їх діагностики дихроматичні світлофільтри, які пропускають вузькі смуги світла у червоній (690 нм) і жовто-зеленій (570—630 нм) областях спектра. Уперше вони були застосовані в 1934 р. Лондонською торговельною палатою та одержали назву «фільтри Челсі» або «смарагдова лупа». Останнє найменування пояснюється їх частим застосуванням для експертизи смарагдів. Смарагди Колумбії мають під фільтром Челсі яскраво-червоний колір, смарагди Росії та Індії — зелений. Положення мінералу на діаграмі визначається після колориметричного або спектроскопічного дослідження. Відмінності у природі забарвлення ювелірних каменів того самого кольору дозволяють використовувати під час їх діагностики дихроматичні світлофільтри, які пропускають вузькі смуги світла у червоній (690 нм) і жовто-зеленій (570—630 нм) областях спектра. Уперше вони були застосовані в 1934 р. Лондонською торговельною палатою та одержали назву «фільтри Челсі» або «смарагдова лупа». Останнє найменування пояснюється їх частим застосуванням для експертизи смарагдів. Смарагди Колумбії мають під фільтром Челсі яскраво-червоний колір, смарагди Росії та Індії — зелений. Під час діагностики ювелірних каменів, твердість яких не перевищує 5 за шкалою Мооса, можна використовувати колір риски, яку залишає мінерал на так званому бісквіті — білій порцеляновій неглазурованій пластинці. За кольором риски відрізняють деякі мінерали від їх імітацій, які на бісквіті не дають кольорової риски. Так, колір риски в гематиту є вишнево-червоним, у малахіту і хризоколи — зеленим, у лазуриту — блакитним.

Діагностика з урахуванням властивості плеохроїзму Діагностика з урахуванням властивості плеохроїзму Велике значення для діагностики ювелірних каменів має явище плеохроїзму, пов'язане зі здатністю деяких кристалів відбивати різні кольорові спектри променів залежно від зміни напрямку освітлення, оскільки при цьому змінюються показники заломлення і поглинання світла. Завдяки цій властивості в деяких ювелірних каменів у різних оптичних напрямках спостерігається різне забарвлення. Виразний плеохроїзм, тобто різний колір або різні відтінки одного кольору, характерний для таких ювелірних каменів, як смарагд, аквамарин, геліодор, рубін, сапфір, турмалін, андалузит тощо. У деяких каменів плеохроїзм настільки сильний (турмалін, австралійські сапфіри), що його можна спостерігати візуально, без спектрографічного дослідження, повертаючи камінь і переглядаючи його з усіх боків. Але в більшості випадків для виявлення плеохроїзму необхідно досліджувати камені під поляризаційним мікроскопом або дихроскопом. Перший дихроскоп був сконструйований В. Хайдингером. Це металева трубка із вмонтованим у неї кристалом кальциту, окуляром і об'єктивом. У наш час використовують також фільтродихроскопи з двома поляризаційними фільтрами у вигляді тонких пластинок. Якщо перед вікном дихроскопа розташувати камінь таким чином, щоб світло, яке проходить через нього, потрапляло у вікно, то через окуляр будуть помітні два суміщених вікна, забарвлених у різний колір або різні відтінки одного кольору.

Максимальний дихроїзм (двокольоровий варіант плеохроїзму) спостерігається в тому випадку, коли напрям світлових хвиль, що створюють зображення у вікні дихроскопа, точно співпадає з напрямом променів, що відбиваються від каменя, тобто буде видно їх власний колір. Дихроїзм не спостерігається (тобто обидва вікна приладу будуть забарвлені однаково) в ізотропних каменях, а також в анізотропних, якщо оптична вісь каменя збігається з оптичною віссю приладу. Максимальний дихроїзм (двокольоровий варіант плеохроїзму) спостерігається в тому випадку, коли напрям світлових хвиль, що створюють зображення у вікні дихроскопа, точно співпадає з напрямом променів, що відбиваються від каменя, тобто буде видно їх власний колір. Дихроїзм не спостерігається (тобто обидва вікна приладу будуть забарвлені однаково) в ізотропних каменях, а також в анізотропних, якщо оптична вісь каменя збігається з оптичною віссю приладу. Тому при роботі з дихроскопом необхідно повертати камінь, тобто розглядати його в різних положеннях. Для освітлення каменів використовують денне світло або лампи денного світла.

Діагностика за показником заломлення Діагностика за показником заломлення Дуже важлива константа (постійна) будь-якого виду ювелірного каменю — показник заломлення. Для його визначення використовують різні методи: імерсійний, метод призми, метод прямого вимірювання тощо. Для діагностики оброблених каменів використовують гемологічні рефрактометри. Уперше такий рефрактометр був створений Дж. Смітом у 1906 р. У більшості сучасних закордонних рефрактометрів використовуються робочі півкулі із синтетичної шпінелі або скла, що дозволяє визначати показники заломлення в межах до 1,7 і 1,8 з точністю до 0,01. В наш час випускаються моделі рефрактометрів з робочими півкулями з фіаніту і фабуліту, що дозволяють розширити сферу визначення показника заломлення до 2,1 і 2,4 відповідно. Показники заломлення мінералів можуть бути визначені за допомогою бінокулярів, якщо відсутні рефрактометри. Однією з основних діагностичних ознак є двозаломлення, властиве для мінералів середньої та нижчої сингоній. Оптично ізотропні діамант, шпінель, гранати, гідрогросуляр, лазурит, бурштин, а також синтетичні камені — фіаніт, фабуліт, ІАГ, ГГГ, шпінель, штучне скло. В оброблених каменях двозаломлення можна визначати за допомогою стереоскопічних поляризаційних мікроскопів марок МШС-1, МШС-2 або полярископів. Показники заломлення мінералів можуть мати неоднакове значення для світла з різною довжиною хвиль. Дисперсія показників заломлення обумовлює розкладання білого світла під час його проходження через камінь і визначає переливний виблиск («гру») ювелірного каменю. Визначається величина дисперсії тими ж методами, що й показники заломлення.

Діагностика методом люмінесценції Діагностика методом люмінесценції Під час діагностики ювелірних каменів однією з властивостей, які дозволяють одержати додаткову, але дуже важливу інформацію, є люмінесценція, що виникає найчастіше під дією ультрафіолетових променів. Джерелом випромінювання можуть служити ртутні лампи ПРК–4, СВД–120А, СВДШ–1000 зі світлофільтрами УФС–1, УФС–3, УФС–6, в установках ОИ–18, у приладах типу UVSL–25, «Black Ray Mineralight» та ін. Колір визначається у затемненому приміщенні, для одержання спектрів використовуються спектрометри СДЛ–1 і СДЛ–3, світлосильний скляний спектрометр ИСП–51 тощо. У таблиці подано відомості про колір люмінесценції різних мінералів під дією ультрафіолетових променів з різною довжиною хвилі.

Діагностика за густиною Діагностика за густиною Часто у процесі діагностики ювелірних каменів буває необхідно визначити їхню густину. Існує достатньо багато методів визначення густини: масовий, об'ємний, імерсійний, радіаційний, рефрактометричний, аналітичний тощо. Найбільш зручним для визначення густини ювелірних каменів є метод зрівноважування у важких рідинах. Він не потребує руйнування матеріалу і є досить швидким. Для аналізу використовують бромоформ СНВr3 (густина 2,89 г/см3, добре змішується зі спиртом, бензолом), рідина Туле НgІ2 + 2КІ (густина 3,17 г/смЗ, змішується з водою в будь-яких співвідношеннях) та ін. У роботі порівнюють густину аналізованого ювелірного каменя і рідини (вихідної чи з розріджувачами). Густину розчину визначають за формулою: Q=(V1Q1+V2Q2)/(V1+V2), де Q1 і V1 — відповідно густина і обсяг концентрованої рідини; Q2 і V2 — щільність і обсяг розріджувача. Крім того, визначати густину рідини можна за допомогою терезів Вестфаля, денсиметрів, індикаторів (шматочків скла або мінералів відомої густини) або оптичним методом. Оптичний метод базується на кореляції густини і показників заломлення рідини, які можна вимірювати за допомогою рефрактометрів. Найбільш точні значення густини одержують методом гідростатичного зважування. У таблиці наведено відомості про густину основних ювелірних каменів.

Діагностика методом рентгенографії Діагностика методом рентгенографії Для діагностики мінералів можна використовувати також рентгеноструктурний і рентгеноспектральний аналізи, а також рентгенолюмінесцентний метод. Після досліджень К. Делтера, який встановив, що різні ювелірні камені по-різному пропускають рентгенівські промені, для ідентифікації каменів з 1939 р. почали застосовувати рентгенографію, яка особливо важлива під час діагностики діамантів, перлів та деяких інших каменів. У наш час із цією метою використовують спеціальні установки УРС–7СХ, УРС–60, УРС–55, дифрактометри УРС–50-4, ДРОН–1,0, ДРОН–2,0, рентгенівські камери РКП, Лаує та інші установки. Прозорими для рентгенівських променів є діамант, гагат, фенакіт, бурштин; майже прозорими — корунди (сапфір, рубін); менш прозорими — андалузит, опал, хризоберил; майже непрозорими — бірюза, турмалін, олівін; практично непрозорими — альмандин, берил (смарагд), рутил, циркон і види скла, що імітують діамант; напівпрозорими — флюорит, шпінель.

Діагностика методом мікроскопування Діагностика методом мікроскопування Не втрачає значення і метод безпосереднього дослідження каменів під мікроскопом (або лупою). Мікроскопічне дослідження ювелірних каменів за допомогою бінокулярних стереоскопічних мікроскопів МБС–1, МБС–2, МБС–9, “Gemolite” та інших дозволяє ідентифікувати мінерали і відрізняти природні камені від їх синтетичних аналогів завдяки присутнім у природних каменях стороннім включенням, а також нерівномірному забарвленню. Мікроскопічне вивчення включень та інших дефектів у коштовних каменях було введено в ювелірну практику на початку XX ст. з метою виявляти відмінності природних рубінів від вперше одержаних синтетичних. З 30-х рр. XX ст. метод мікроскопічного дослідження почали широко використовувати у гемології для діагностики різних ювелірних каменів і виявлення не тільки відмінностей природних каменів від синтетичних аналогів, а й імітацій та складених каменів — дуплетів, триплетів. Великий фактичний матеріал дозволив виявити характерні для деяких каменів включення: волокнистий бісоліт у демантоїді, голкоподібний рутил у корундах (сапфірах, рубінах), рідинні включення у берилах. .

За фізичним агрегатним станом усі включення поділяють на тверді, рідинні та газоподібні. Тверді включення — це мінерали у вигляді добре помітних кристалів або зернистих мас, які потрапили у камінь ще у процесі його утворення. Правильна діагностика цих «в'язнів» буває досить складною, тому що вимагає застосування методів, які дозволяли б не руйнувати дорогоцінний камінь. У наш час для переконливої діагностики включень використовують так звану «раманівську» спектроскопію та рентгенівські мікроаналізатори. За фізичним агрегатним станом усі включення поділяють на тверді, рідинні та газоподібні. Тверді включення — це мінерали у вигляді добре помітних кристалів або зернистих мас, які потрапили у камінь ще у процесі його утворення. Правильна діагностика цих «в'язнів» буває досить складною, тому що вимагає застосування методів, які дозволяли б не руйнувати дорогоцінний камінь. У наш час для переконливої діагностики включень використовують так звану «раманівську» спектроскопію та рентгенівські мікроаналізатори. Газово-рідинні включення можуть складатися з кількох речовин, містити дві або більше незмішуваних рідин або крім цього містити й тверді складові. Форми таких утворень різноманітні. Тріщини, у яких вони розташовуються, можуть мати віялоподібну, дископодібну або кулісоподібну форми. Іноді включення призводять до утворення в камені внутрішніх текстур у вигляді сіток, сотів, мережив, «відбитків пальців» — вони є діагностичними ознаками, що дозволяють правильно визначити природу каменів. Встановлено, що основним компонентом газово-рідинних включень є вода і вуглекислота, газових — вуглекислий газ, твердих — легкорозчинні солі.

До внутрішніх особливостей природних ювелірних каменів відносять тріщинуватість. Тріщинки помітні під мікроскопом у вигляді паралельних чи таких, що перетинаються або розгалужуються під певним кутом, ліній. Тріщинки у вигляді «прапорів», «пір’їн» можуть розташовуватися як біля включень, так і без них. Такі тріщинки можуть спостерігатися тільки в природних каменях, особливо в сапфірах і рубінах, причому вони можуть навіть бути додатково забарвлені гідроксидами заліза в жовті або бурі тони, що необхідно враховувати під час їх ідентифікації. До внутрішніх особливостей природних ювелірних каменів відносять тріщинуватість. Тріщинки помітні під мікроскопом у вигляді паралельних чи таких, що перетинаються або розгалужуються під певним кутом, ліній. Тріщинки у вигляді «прапорів», «пір’їн» можуть розташовуватися як біля включень, так і без них. Такі тріщинки можуть спостерігатися тільки в природних каменях, особливо в сапфірах і рубінах, причому вони можуть навіть бути додатково забарвлені гідроксидами заліза в жовті або бурі тони, що необхідно враховувати під час їх ідентифікації. Під час обробки (огранки) каменів також можуть з'являтися нові тріщинки різної форми, але вони не містять включень, мають дуже високі показники відбиття світла і називаються дзеркальними. На корундах такі тріщинки називають «вогняними знаками», що є для даних каменів діагностичними. Важливою ознакою діагностики природних каменів є ступінь рівномірності забарвлення, а саме: прямолінійна зональність — у природних каменів; криволінійна зональність або секторіальна нерівномірна — у синтетичних каменів та імітацій.

Таким чином, мікроскопування дозволяє відрізняти один камінь від іншого, діагностувати невідомі камені, визначати походження і місце видобутку каменю, відрізняти від природних синтетичні камені та імітації. Таким чином, мікроскопування дозволяє відрізняти один камінь від іншого, діагностувати невідомі камені, визначати походження і місце видобутку каменю, відрізняти від природних синтетичні камені та імітації. В окремих випадках для діагностики деяких каменів використовують їхні специфічні властивості. Наприклад, різниця в показниках теплоємності з одного боку природних діаманта, бірюзи, рубіну, сапфіру, смарагду, а з другого — їхніх імітацій дозволяє використовувати метод тестерів; здатність електризуватися внаслідок тертя покладено в основу діагностики бурштину, а електризуватися внаслідок нагрівання — під час діагностики турмалінів і топазів.