Драгоценные камни во все времена служили надежным и очень компактным вложением капитала. Неудивительно, что их часто пытались подделать – иногда успешно, иногда не очень. Подделки могут блестеть и играть не хуже бриллиантов. Как же отличают настоящие камни от ненастоящих?
Разработкой методов, с помощью которых можно отличить настоящие камни от поддельных, занимается наука о самоцветах, драгоценных и поделочных камнях — геммология. На самом деле термин «подделки» в применении к драгоценным камням не совсем корректен — это могут быть как имитации, которые лишь на первый взгляд напоминают оригинал, так и очень близкие по всем свойствам синтетические камни, которые от оригинала можно отличить только с помощью сложного современного лабораторного оборудования. О некоторых секретах геммологии «TechInsider» рассказал главный эксперт Геммологического центра МГУ Александр Столяревич.
Имитации
Это самый простой вариант подделок. Они лишь по внешнему виду напоминают настоящие драгоценные камни. Например, простейшая имитация бриллиантов — это стразы из оптического стекла, другой известный вариант — фианит (кубический оксид циркония). Но по своим физическим и химическим свойствам имитации отличаются от оригинала. «Недавно нам на экспертизу привозили розовый камень, предположительно "уникальный бриллиант массой около 90 карат", — рассказывает Александр. — Однако почти сразу стало понятно, что это не бриллиант, а фианит. Но все равно пришлось всю экспертизу проводить на глазах у владельца, с подробными пояснениями. К счастью, отличить их довольно просто — даже по плотности: фианит значительно тяжелее».
Оптические свойства самоцветов
Показатель преломления - одна из основных оптических характеристик драгоценных камней. Для его измерения у ограненных камней используется рефрактометр - прибор, основанный на явлении полного внутреннего отражения света от границы двух сред. Призма изготовлена из оптического стекла с высоким показателем преломления, а для создания оптического контакта между призмой и большой гранью (площадкой) камня используют жидкость (йодистый метилен) с показателем преломления около 1,8. Для измерения более высоких показателей преломления нужны другие приборы.
Составные камни
Это тоже имитации, но несколько другого рода. Их склеивают из нескольких частей, каждая из которых может быть сделана из стекла, натурального или синтетического камня. Здесь уже идет речь не только о внешнем виде, но и о твердости, показателе преломления и других характеристиках. Этим способом получают камни ярких, интенсивных цветов, склеивая верхний слой из натурального розового корунда и нижний — из ярко-красного синтетического; распространены комбинации граната с окрашенным стеклом, слабо окрашенного берилла с синтетическим изумрудом. Такая конструкция из двух частей называется дублет. Отличить дублет от натурального камня можно по клеевому «шву» на рундисте (пояске ограненного камня) под лупой или микроскопом. Иногда камень склеивается из трех частей — это триплет. Часто такая конструкция используется совершенно «официально» — для защиты камня от неблагоприятных внешних факторов. Например, тонкую пластинку хрупкого и чувствительного к влажности благородного опала наклеивают на прочную основу, а сверху закрывают «крышкой» из стекла или кварца. Но, разумеется, в таких случаях всегда оговаривается, что это именно опаловый триплет, а не просто опал.
Дихроизм - это изменение окраски анизотропных веществ (кристаллов) в зависимости от направления распространения света и его поляризации. В приборе установлен двулучепреломляющий кристалл (например, исландского шпата), разлагающий обычный свет на два перпендикулярно поляризованных луча. Вращая изучаемый камень вокруг оси, перпендикулярной оси прибора, и наблюдая за комбинациями цветов, можно получить данные об анизотропии изучаемого образца.
Облагороженные камни
Но зачем склеивать, если природных камней полным-полно? Правда, вид у большинства из них «не очень», но это можно и поправить — с помощью процесса облагораживания, то есть улучшения потребительских свойств камня (внешнего вида, долговечности), кроме собственно огранки и полировки. Сюда относятся окрашивание, отбеливание, нанесение покрытий, пропитка, термообработка, обработка давлением, диффузионная обработка, облучение (гамма-, бета- или нейтронное) и другие процессы. Для некоторых камней подобная обработка используется с древних времен (например, пропитка изумрудов маслом или термообработка аквамаринов для получения чистого голубого оттенка) и официально узаконена правилами различных геммологических ассоциаций. Но все равно такие камни должны быть обозначены соответствующим образом. Например, согласно правилам Международной ассоциации по цветным камням (ICA, International Colored Gemstone Association) природные камни обозначаются буквой N (Natural), облагороженные с помощью традиционных, исторически сложившихся способов, перечень которых есть в соответствующих справочниках, — буквой E (Enhanced), а остальные называют обработанными и обозначают буквой T (Treated) с расшифровкой всех использованных процессов.
Арсенал геммолога
Одними из основных инструментов геммолога являются лупа и микроскоп. Они позволяют увидеть особенности роста кристаллов, различные включения и дефекты. Зачастую этого уже достаточно, чтобы с высокой надежностью идентифицировать камень. Скажем, демантоид (зеленый гранат) почти однозначно определяется по включениям биссолита типа «конский хвост».
Коэффициент преломления определяют с помощью рефрактометра, измеряя угол полного внутреннего отражения света от одной из граней камня. А вот дисперсию (способность раскладывать белый свет на составляющие, ее называют «игрой» камня) оценивают преимущественно на глаз. Спектроскоп позволяет определить базовый химический состав камня по линиям поглощения.
Важным показателем является плотность, которая измеряется путем гидростатического взвешивания (метод Архимеда) – то есть взвешиванием в воздухе и в воде. Можно рассчитать плотность и геометрическим методом: для этого нужно взвесить, затем измерить ограненный камень штангенциркулем и рассчитать его объем по специальным формулам в соответствием с формой огранки. Иногда применяют набор тяжелых жидкостей с известными плотностями: если камень не тонет, то он менее плотный, если тонет — то более.
Плеохроизм (то есть различная окраска анизотропных кристаллов при рассматривании их вдоль различных направлений) определяется в помощью дихроскопа – прибора, пропускающего два перпендикулярно поляризованных луча. Еще один прибор для изучения оптической анизотропии – это полярископ, в котором образец помещен между скрещенными поляризаторами. Исходя из видимой в полярископ картинки, можно сделать вывод о симметрии структуры кристаллической решетки анизотропного камня.
Важным инструментом является УФ-лампа. По флюоресценции в УФ-лучах можно судить о химическом составе. Скажем, синтетическая шпинель синего цвета под действием УФ светится красным. А вот в природной синей шпинели содержатся примеси железа, которые «гасят» свечение.
А вот твердость, одну из основных характеристик камня, меряют с помощью набора карандашей твердости только в самых крайних случаях (речь идет об ограненных камнях). Правда, косвенно ее можно оценить по «остроте» ребер граней – скажем, у имитаций бриллиантов грани более закруглены по сравнению с настоящими.
Для изменения цвета или чистоты многих камней используется термообработка (такие камни ювелиры называют «гретыми») и облучение или их комбинация. Довольно часто применяется диффузионное окрашивание — так «улучшают» слабо окрашенные сапфиры в растворах солей кобальта. В этом случае окрашивается лишь тонкий слой, поэтому, если положить камень на белый лист бумаги, становится виден яркий «скелет» на ребрах граней. В последнее время появились процессы диффузионного окрашивания на большую глубину с использованием соединений бериллия. Так получают дорогие разновидности сапфиров — яркие розово-оранжевые («падпараджа»). Отличить такой камень от природного можно только с помощью специального лабораторного оборудования, которое позволяет обнаружить следы бериллия. Для этого с поверхности камня испаряют микроскопическое количество материала с помощью лазера (абляция), а полученный «пар» изучают с помощью спектрофотометрии или масс-спектрометрии.