Тема 13 Синтетичні та штучні камені. Імітації природних каменів. Основні методи вирощування синтетичних каменів.

Штучний камінь — так називають різні види штучно створеної кам'яної продукції. Використовувався ще у Давньому Римі (бетон). Широке застосування одержав у XIX столітті і продовжують використовуватися в XXI. Цей камінь застосовувався для будівництва будинків та інших споруд, а також в промислових цілях, наприклад, як точильного каменю.

Одним з перших був камінь «Коад», створений за допомогою керамічного випалу, хоча насправді штучний камінь складався з бетону, який заливали в дерев'яні або залізні форми. Такий камінь був дешевше і був зручнішим, аніж звичайний, тому він і знайшов своє широке застосування. Для інженерних проектів це мало свої переваги: доставка матеріалу для штучного каменю і виготовлення його прямо на місці було вигідніше, ніж транспортування дуже великих вантажів готового каменю.

Широке поширення набув камінь «Вікторія», який складався з дрібно покришеного граніту з гори Соррел (Лестершир) і портлендцементу, ретельно змішаного автоматизованим способом у пропорціях три до одного і покладеного в шаблони потрібної форми. Коли цемент заливали у форми, вони були дуже нестійкі, тому було прийнято рішення помістити їх в силікатний пісок на 2 тижні з метою затвердіння і зміцнення фізичних властивостей каменю. Багато виробників стали випускати цей матеріал, тому що він був досить щільним і в змозі ефективно протистояти впливу морського повітря або забрудненій атмосфері великих міст.

Сучасний штучний камінь — це певний архітектурний матеріал, що дозволяє імітувати розріз природного каменя при кладці. Технологія штучного каменю використовується для кам'яної кладки при створенні архітектурних особливостей, орнаментів або облицювання будівель та споруд.

Штучний камінь може бути зроблений з білого або сірого цементу, штучного або натурального піску, ретельно відібраного покришеного каменю або натурального гравію високої якості з додаванням мінеральних фарбувальних пігментів, щоб досягти бажаного кольору і зовнішнього вигляду, при цьому не втративши фізичних властивостей, які притаманні натуральному каменю. Штучний камінь — це чудова заміна натурального вапняку, пісковику, мідного купоросу, граніту, сланцю, коралової скельної породи, травертину та інших натуральних каменів при будівництві.

ПРИРОДНІ й ШТУЧНІ КАМЕНІ: як їх розпізнати

Природні й штучні камені: як їх розпізнати У цей час, коли на ринку всі частіше зустрічаються ювелірні вироби із синтетичними каменями, гостро встає питання їхньої ідентифікації й відмінності від природних каменів. У зв'язку із цим зростає роль геммологических лабораторій, тому що діагностика синтетичних ювелірних матеріалів під силу лише фахівцям-геммологам. Чому важливо відрізняти природні камені від синтетичних? Одним з атрибутів дорогоцінного каменю є його рідкість. Чисті бездефектні камені в природі рідка, тому їхня вартість іноді досягає дуже високого рівня.

Синтетичні ж ювелірні камені практично завжди мають більше високі якісні характеристики в порівнянні із природними каменями, але коштують значно менше, ніж кращі природні камені. Зрівняємо, приміром, вартість природного рубіна з вартістю синтетичного: бездефектний гарного кольору природний рубін вагомий 5-10 карат може коштувати кілька тисяч доларів за карат, а синтетичний рубін такого ж розміру коштує всього кілька доларів за цілий камінь. Якщо покупці дорого каменю не будуть упевнені в його природному походженні, це підірве попит на товар подібного роду, що, природно, буде мати негативні наслідки для ринку. Таким чином, здатність геммологических лабораторій надійно відрізняти природні камені від синтетичних є гарантом стабільності ювелірного ринку, а також сприяє збереженню попиту на дорогі природні камені. Які з ознак природних і синтетичних каменів дозволяють відрізнити їхній друг від друга? У природі на утворення дорогоцінного каменю йде кілька десятків, а те й сотень тисяч років. У лабораторії ріст може тривати від декількох годин до (максимум) декількох місяців. Також у лабораторії неможливо відтворити процес, що повністю повторює природний, тому логічним здається припустити, що в будь-якому кристалі штучного походження можна виявити ознаки, обумовлені умовами його росту, які будуть відрізняти його від природного каменю. Природно, що для кристалів, отриманих різними методами синтезу, такі властивості можуть відрізнятися. Виділення подібних ознак у загальному випадку є неочевидним і вимагає наукового підходу. Тому одним з напрямків діяльності сучасних геммологических лабораторій є дослідження синтетичних і природних кристалів і виявлення на науковій основі критеріїв їхньої ідентифікації. На які ознаки звертають увагу геммологи при діагностиці походження каменю? Насамперед, це внутрішні особливості каменю, такі як включення, зональність (розподіл фарбування), мікроструктури росту, для спостереження яких застосовується лупа або мікроскоп. Кілька десятків років тому для діагностики синтетичних ювелірних каменів експертам-геммологам досить було лише стандартного геммологического встаткування, що включає в себе лупу, полярископ, дихроскоп і ультрафіолетову лампу. У цей час, коли технології синтезу постійно вдосконалюються, працювати експертам стає усе складніше й складніше; найчастіше стандартного геммологического встаткування недостатньо для однозначної діагностики, тому доводиться вдаватися до допомоги більше складних лабораторних методів (наприклад, оптичної й люмінесцентної спектроскопії). Основною вимогою, пропонованою до методів ідентифікації каменів, є їхній неруйнуючий вплив на досліджуваний зразок. У цей час на ринку представлена велика розмаїтість синтетичних каменів. Про усіх розповісти в рамках даної статті неможливо, тому докладніше зупинимося тільки на деякі з них.

СИНТЕТИЧНІ АЛМАЗИ. В останнє десятиліття досягнуті більші успіхи в області синтезу ювелірних алмазів. Сучасні технології дозволяють одержувати кристали алмаза ювелірної якості вагою до 10-15 каратів. У зв'язку із цим на ринку зросла ймовірність появи ювелірних виробів із синтетичними алмазами. У ряді випадків можна розрізнити природний і синтетичний алмаз, застосовуючи стандартне геммологичне встаткування. Так, наприклад, включення мінералів свідчать про природне походження, у те час як включення металів (заліза, нікелю, марганцю) - про синтетичний. Для синтетичних алмазів також характерно нерівномірне зонально-секториальное розподіл флюоресценції в ультрафіолетовому світлі (нерідко можна спостерігати хрестоподібні фігури Уф-Флюоресценції), навпроти, для природних алмазів характерно рівномірний або незакономірний розподіл Уф-Світіння. Однак у деяких випадках потрібне застосування більше складних методів дослідження речовини, таких як кольорова й спектральна катодолюминесценция, спектроскопія у видимій і Ик-Області, а також - люмінесцентна спектроскопія

Надтверді синтетичні мінерали та матеріали отримують іншими способами.

Для вирощування алмазу необхідні тиск 50 • 108 -100 • 108 Па і температура більше 1600 ° С. Процес синтезу алмазів здійснюється з графіту в присутності каталізаторів-металів. У залежності від часу синтезу отримують кристали алмазів різних розмірів.Такими ж методами синтезують інші надтверді матеріали: гексані, ельбор, СВ та інші, які широко застосовуються у техніці. У ювелірній справі синтетичні алмази та надтверді матеріали до цих пір не застосовуються.

СИНТЕТИЧНІ РУБІНИ Й САПФІРИ. Сьогодні на ринку дорогоцінних каменів представлена безліч синтетичних рубінів і сапфірів, вирощених різними методами синтезу, для кожного з яких відомі свої відмінні риси. Так, більшість синтетичних рубінів і сапфірів, що зустрічаються на ринку, отримано методів Вернейля, відмітними рисами цих каменів є криволінійна зональність (яка не спостерігається в природних каменях), іноді в них зустрічаються включення газових пухирців. Для вернейлевских синтетичних рубінів характерна дуже сильна червона Уф-Флюоресценція. Рубіни й сапфіри, вирощені флюсовим і гідротермальним методами синтезу, є найбільш складними об'єктами для діагностики. Однак у більшості випадків відрізнити їх можливо за допомогою лупи або мікроскопа: для флюсових рубінів і сапфірів характерні включення флюсу й матеріалів ростовой камери (тигля) - платини, золота й міді, а відмінною рисою гідротермальних корундів є нe правильні мікроструктури росту. СИНТЕТИЧНИЙ СМАРАГД. В останнє десятиліття, крім великої кількості гідротермальних рубінів і сапфірів, більшість синтетичних смарагдів також отримані цим методом і виробляються в Росії й у Китаї. Для таких смарагдів характерні трубчасті включення, коричнюваті включення оксидів заліза, а також ростовая й колірна зональність. У деяких випадках у кристалах синтетичного смарагда можуть отсутствовать перераховані характеристики, тоді для їхньої діагностики застосовується метод Ик-Спектроскопії. СИНТЕТИЧНИЙ КВАРЦ. Найбільш важливим різновидом синтетичного кварцу, що зустрічається на ринку, є аметист, отриманий гідротермальним методом. Цей ювелірний матеріал широко використовується в торгівлі головним чином через сильну схожість зі своїм природним аналогом і труднощі їхньої відмінності. Хоча включення й характерні структури двойникования іноді дозволяють відрізнити природні й синтетичні аметисти, але в більшості випадків однозначна діагностика можлива тільки із застосуванням складних спектральних методів дослідження. Іншим важливим різновидом синтетичного кварцу є аметрин, виробництво якого гідротермальним методом на комерційній основі почалося в 1994 р. Синтетичний аметрин можна визначити по ряду ознак, що включають зональність фарбування й структуру двойникования. Також для діагностики застосовуються методи визначення хімічного складу домішок і Ик-Спектроскопія. Технології синтезу постійно вдосконалюються, однак і розвиток методів геммологической діагностики також не стоїть на місці. У деяких випадках ситуація нагадує змагання: з одного боку, виробники синтетичних каменів намагаються зробити їх максимально схожими на природні, а з іншого боку - геммологи розробляють нові методи ідентифікації, що дозволяють відрізнити природні камені від синтетичних.