Шуман В. Драгоценные и поделочные камни

ОГЛАВЛЕНИЕ

Свойства драгоценных камней

Твердость
Спайность и излом
Плотность
Меры массы драгоценных камней
Оптические свойства
Цвет
Цвет черты
Изменение окраски
Светопреломление
Двупреломление
Дисперсия
Спектры поглощения
Прозрачность
Блеск
Плеохроизм
Поверхностные оптические эффекты: световые фигуры и цветовые переливы
Люминесценция
Включения

Твердость

Применительно к минералам и драгоценным камням под твердостью понимают, во- первых, твердость при царапанье (или твердость царапанья) и, во-вторых, твердость при шлифовании. Твердость царапанья прежде, когда оптические методы исследования еще не были столь развиты, как сейчас, играла большую роль при определении драгоценных камней. Сегодня проверка твердости путем царапанья проводится, вообще говоря, лишь у менее ценных камней и в основном коллекционерами. Для профессионального испытания точность такого определения твердости слишком низка. Кроме того, очень велика связанная с ним опасность повреждения камня. Правда, основное преимущество метода царапанья состоит в том, что он позволяет простыми средствами определять драгоценные камни в первом приближении. В минералогии этот способ по-прежнему широко применяется.
Метод определения твердости путем царапанья принадлежит венскому минералогу Фридриху Моосу (см. т. 1, стр. 18). Моос определил твердость царапанья как сопротивление, оказываемое минералом при царапанье его поверхности острым контрольным предметом. Камни, имеющие твердость по Моосу выше 7, считаются твердыми. О минералах с твердостью от 8 до 10 говорят, что они имеют «твердость драгоценных камней». Однако это не совсем удачное определение, ибо драгоценные камни характеризуются не только высокой твердостью, хотя она и представляет собой весьма ценное для них качество. Драгоценные камни с твердостью ниже 7 по Моосу нестойки против вездесущей пыли, которая всегда содержит мельчайшие зерна кварца (его твердость по Моосу 7), а потому повреждает полировку и ухудшает блеск мягких камней. Такие камни с течением времени тускнеют и требуют при ношении и хранении особой осторожности, дабы уберечь их от контакта с твердыми, то есть царапающими предметами.
При определении твердости царапанья необходимо следить за тем. чтобы последнее производилось только острым краем образца и только на ровных и свежих поверхностях. У ребристых образований, листоватых кристаллов или выветренных с поверхности штуфов значения твердости царапанья получаются заниженными.
Некоторые драгоценные камни имеют на разных гранях, равно как и по разным направлениям, совершенно различную твердость. Например, у кианита на гранях переднего пинакоида твердость по Моосу составляет в продольном направлении (по удлинению кристалла) 4,5, а в поперечном — 6—7. Поэтому кианит называют также дистеном — «оказывающим двоякое сопротивление». Большие различия в твердости существуют также у алмаза. Только благодаря этому вообще возможно шлифовать алмаз — самый твердый из известных материалов. Шлифовальщик драгоценных камней обязательно должен знать различия в их твердости (как при царапанье, так и при шлифовании), ибо в этом состоит одна из важных предпосылок успешной работы мастера.

Относительная и абсолютная шкала твердости

Шкала твердости царапанья по Моосу — относительная шкала С ее помощью можно установить лишь, каким минералом царапается другой (испытуемый) минерал. О том, насколько возрастает (в количественном выражении) твердость от ступени к ступени шкалы Мооса, ничего сказать нельзя. А этот рост в действительности резко различается, как видно из приведенной ниже таблицы, где сопоставлены значения твердости по Моосу и значения абсолютной твердости (твердости шлифования в воде по А. Розивалю).

Спайность и излом

Многие минералы раскалываются или расщепляются по ровным плоским поверхностям. Это свойство минералов называется спайностью и зависит от строения их кристаллической решетки, от сил сцепления между атомами. Различают спайность весьма совершенную (эвклаз), совершенную (топаз) и несовершенную (гранат). У целого ряда драгоценных и поделочных камней (например, у кварца) она вообще отсутствует. Отдельностью называется способность кристалла раскалываться в определенных участках по параллельно ориентированным поверхностям.
Наличие спайности необходимо учитывать при шлифовке и огранке камней, а также при вставке их в оправу. Сильное механическое воздействие может вызвать раскол (трещину) по спайности. Часто для этого бывает достаточно легкого удара или чрезмерного надавливания при определении твердости. Термические напряжения, возникающие в процессе ювелирной газоплазменной пайки, могут приводить к образованию в камне трещин спайности, а это не только снижает ценность камня, но и чревато опасностью того, что он в дальнейшем и вовсе расколется по возникшим трещинам. Огранка фасетами драгоценного камня с весьма совершенной спайностью (например, эвклаза) требует большого искусства.
Прежде спайность использовалась для аккуратного расчленения крупных камней на части или для отделения дефектных участков. Самый большой из когда-либо найденных алмазов ювелирного качества «Куллинан» (3106 кар) был в 19U8 г. расколот по спайности на три крупных куска и множество мелких частей. Теперь подобные операции выполняются преимущественно путем распиловки, что позволяет лучше использовать форму камня, а также избежать нежелательных трещин и расколов. (Подробнее см. в разд. «Обработка драгоценных камней»).
Форму поверхности фрагментов, на которые распадается минерал при ударе, называют изломом. Он бывает раковистым (похожим на отпечаток раковины), неровным, занозистым, волокнистым, ступенчатым, ровным, землистым и пр. Иногда излом может служить диагностическим признаком, позволяющим различать сходные по внешнему облику минералы. Раковистый излом типичен, например, для всех разновидностей кварца и для имитаций драгоценных камней из стекла.

Плотность

Плотностью (прежде ее именовали удельным весом) называется отношение массы вещества к массе того же объема воды. Следовательно, камень, имеющий плотность 2,6, во столько же раз тяжелее равного объема воды.
Плотность драгоценных камней колеблется от 1 до 7. Камни с плотностью ниже 2 кажутся нам легкими (янтарь 1,1), от 2 до 4 — нормальной тяжести (кварц 2.65). и выше 5 — тяжелыми (касситерит 7,0). Наиболее дорогие драгоценные камни, такие, как алмаз, рубин, сапфир, имеют более высокую плотность, чем главные породообразующие минералы, прежде всего кварц и полевой шпат. Благодаря этому в текучих водах они отлагаются раньше кварцевых песков и накапливаются в так называемых россыпных месторождениях.
Определение плотности драгоценных камней может очень помочь коллекционеру при их идентификации.
В геммологии, которая обычно оперирует малыми количествами материала, плотность определяют двумя методами: методом гидростатического взвешивания и методом погружения в тяжелые жидкости. Первый из них хотя и отнимает много вре
мени, но не требует больших затрат. Что же касается второго метода, то он довольно сложен, а подчас и дорог, но зато позволяет быстро провести надежное сравнение по плотности крупных партий незнакомых камней.
Метод гидростатического взвешивания основан на законе Архимеда: путем погружения неизвестного камня в воду определяется его объем, а плотность затем рассчитывается по простой формуле:

Гидростатические весы каждый может смастерить собственными силами. Достаточно приспособить для этого аптекарские рычажные весы. Испытуемый объект взвешивается сначала в воздухе, а затем в воде; разность полученных значений соответствует массе вытесненной воды и тем самым в числовом выражении — объему камня.
Даже любитель, пользуясь этим способом, в силах измерить плотность с точностью до первого, а при некотором навыке — и до второго десятичного знака. Разумеется, необходимо следить за тем, чтобы камни не соприкасались с посторонними веществами; они должны быть без оправы, а при взвешивании на воздухе — непременно сухими.

Основная идея метода погружения в тяжелые жидкости опирается на тот известный факт, что твердые тела в жидкости равной плотности пребывают во взвешенном состоянии, не опускаясь на дно, но и не плавая на поверхности. При испытании неизвестный камень помещают в более тяжелую жидкость, на поверхности которой он плавает; затем начинают разбавлять жидкость, постепенно уменьшая ее плотность, пока последняя не сравняется с плотностью камня (что распознается по его переходу во взвешенное состояние). Остается измерить плотность разбавленной жидкости — и задача решена.

Плотность самоцветов и поделочных камней

ртути), плотность которой 3,2. С помощью этой жидкости удается идентифицировать большинство ювелирных камней. Для более тяжелых камней рекомендуется жидкость Клеричи (раствор формиата и малоната таллия), плотность которой 4.2. Но, хотя жидкость Клеричи и охватывает весь диапазон плотности драгоценных камней, у нее есть два существенных недостатка: она дорога и токсична. Любителям пользоваться ею не следует. Для камней с плотностью до 3,5 подходит жидкость Сушина — Рорбаха (раствор иодида бария и ртути), однако обращение с ней иногда несколько затруднительно из-за образования осадка иодида ртути. Разбавленные жидкости после использования регенерируют путем выпаривания на водяной бане с восстановлением исходной плотности.
Плотность тяжелой жидкости в ходе разбавления определяется в лабораторных условиях с помощью весов Вестфаля, специально предназначенных для этой цели. Любителям же лучше пользоваться индикаторами — кусочками стекла или минералами с различной, но заведомо известной плотностью. Если такой индикатор взвешен в жидкости, то, значит, их плотности равны; тем самым определяется и плотность взвешенного в той же жидкости испытуемого минерала.
Метод погружения в тяжелые жидкости, конечно, довольно сложен, но он имеет большие преимущества в тех случаях, когда необходимо отсортировать определенные камни из целой партии неизвестных камней или же отличить искусственные камни и имитации от настоящих драгоценных камней.

Меры массы драгоценных камней

Карат — единица массы, бытующая в торговле драгоценными камнями и в ювелирном деле с античных времен. Не исключено, что само слово «карат» происходит от местного названия (kuara) африканского кораллового дерева, семена которого использовались для взвешивания золотого песка, но более вероятно, что оно ведет начало от греческого названия (Iteration) широко распространенного в Средиземноморье рожкового дерева, плоды которого изначально служили «гирьками» при взвешивании драгоценных камней (масса одной такой гирьки в среднем примерно равна карату). В 1907 г. Международным комитетом мер и весов на конференции в Париже был введен метрический карат, равный 200 мг, или 0,2 г. До того масса карата, принятого в крупнейших центрах мировой торговли драгоценными камнями, несколько различалась. Отсюда расхождения в массе исторических алмазов, встречающиеся в литературе. Сокращенное обозначение карата — кар. Доли карата выражают в виде простых (например, 1/16 кар) или десятичных (с точностью до второго знака после запятой, например 1,25 кар) дробей. При взвешивании самых мелких алмазов используется также единица массы, называемая «пункт» (англ. point) и равная 0,01 кар. На помещенном здесь рисунке представлены в натуральную величину точные раз-

диаметр и масса бриллиантов

меры бриллиантов с современной огранкой и соответствующие им значения массы в каратах: из него видно, как соотносятся поперечник бриллианта и его масса. Разумеется, для камней, имеющих другую плотность и другие формы огранки, эти соотношения будут иными. Не следует путать карат как единицу массы драгоценных камней с каратом как мерой чистоты (пробности) золота, употребляемой в ювелирном деле.В этом втором случае карат служит не единицей массы, а мерой качества золотого сплава. Чем больше число каратов, тем выше содержание чистого золота в ювелирном изделии, а масса его может быть при этом какой угодно.
Грамм — единица массы, используемая в торговле ювелирными камнями для менее дорогих камней, и особенно для необработанного камнецветного сырья (например, группы кварца).
Гран [от лат. granum — зерно (пшеницы)] — мера массы жемчуга. Соответствует 0,05 г, то есть 0,25 кар. Сейчас гран все более вытесняется каратом. Употребляемая прежде в торговле жемчугом японская мера массы «момма» ( = 3,75 г= 18.75 кар) теперь в европейской торговле практически не используется.
Цена. В торговле драгоценными камнями обычно указывается цена за 1 карат. Чтобы вычислить полную стоимость камня, надо перемножить цену и его массу в каратах. При продаже камня конечному потребителю обычно называется полная цена. Стоимость одного карата прогрессивно возрастает с увеличением размеров и массы камней: если, скажем, бриллиант-каратник (массой 1 кар) стоит определенную сумму, то двухкаратник (при том же качестве) оценивается не вдвое дороже, а гораздо выше.

Оптические свойства

В ряду физических свойств драгоценных камней оптические свойства играют главенствующую роль, определяя их цвет и блеск, сверкание («огонь») и люминесценцию, астеризм, иризапию и прочие световые эффекты. При испытании и идентификации драгоценных камней также все большее место отводится оптическим явлениям.

Цвет

Цвет — первое, что бросается в глаза при взгляде на всякий драгоценный камень. Однако для большинства камней их цвет не может служить диагностическим признаком, так как многие из них окрашены одинаково, а некоторые выступают в нескольких цветовых обличиях
Причиной различных окрасок является свет, то есть электромагнитные колебания, лежащие в определенном интервале длин волн. Человеческий глаз воспринимает только волны так называемого оптического диапазона — примерно от 400 до 700 нм. Эта область видимого света подразделяется на 7 главных частей, каждая из которых соответствует определенному цвету спектра: красному, оранжевому, желтому, зеленому, голубому, синему, фиолетовому. При смешении всех спектральных цветов получается белый цвет. Если, однако, какой-либо интервал длин волн абсорбируется («поглощается»), из смеси остальных цветов возникает определенная — уже не белая — окраска. Камень, пропускающий все длины волн оптического диапазона, кажется бесцветным; если же, напротив, весь свет поглощается, то камень приобретает самую темную из видимых окрасок — черную. При частичном поглощении света по всему видимому диапазону волн камень выглядит мутно-белым или серым. Но если, наоборот, абсорбируются только вполне определенные длины волн, то камень приобретает окраску, соответствующую смешению оставшихся непоглощенными частей спектра белого света. Главными носителями цвета — хромофорами, обусловливающими окраску драгоценных камней, — являются ионы тяжелых металлов: железа, кобальта, никеля, марганца, меди, хрома, ванадия и титана, способные абсорбировать определенные длины волн в видимой области. Эти ионы часто присутствуют в столь малых количествах, что даже не находят отражения в химических формулах.

Цвет черты

Цветовой облик драгоценных камней, относящихся к одной и той же группе минералов, может широко варьировать. Так, бериллы бывают всех цветов спектра, вплоть до бесцветных. Именно эта бесцветность и есть истинная, исходная, как говорят, собственная окраска берилла, отвечающая его химической формуле. Все другие цвета обусловлены присутствием посторонних примесных элементов-хромофоров. Собственные окраски, будучи постоянными, могут служить диагностическими признаками драгоценных камней. Если с нажимом провести камнем по пластинке неглазу- рованного шершавого фарфора — бисквита, то цвет оставленной на фарфоре черты выявит эт> собственную окраску, так как тонкорастертый порошок ведет себя в отношении оптических свойств подобно тончайшей просвечивающей пластинке минерала. Например, серо-стальной гематит дает вишнево-красную черту, латунножелтый пирит — черную, голубой содалит — белую. При определении более твердых минералов рекомендуется сначала стальным напильником соскоблить немного порошка, а затем растереть его на бисквитной пластинке. Этот способ диагностики представляет особый интерес для коллекционеров. У ограненных камней во избежание их повреждения цвет черты определять не следует. Ниже представлена сводная таблица цвета черты самоцветов, поделочных камней и некоторых коллекционных минералов.
[При отсутствии специальной бисквитной пластинки для определения цвета черты (порошка) минералов можно с успехом использовать фарфоровое блюдце или тарелку. при этом образцом чертят по ободку на обратной стороне донышка. Особенно удобен для тех же целей бой крупных фарфоровых изоляторов: поверхность их излома по существу представляет собой настоящий бисквит. — Пер.]

Изменение окраски

Бывают драгоценные камни, цвет которых с течением времени меняется. Так, аметист, розовый кварц и кунцит на солнечном свету постепенно выцветают вплоть до полного обесцвечивания. Но подобное самопроизвольное изменение окраски, обусловленное естественными причинами, в мире драгоценных камней составляет исключение. Гораздо чаще изменение окраски вызывается вмешательством человека, направленным на «облагораживание» самоцветов.
Наиболее известным примером такого рода является, по-видимому, «обжиг» аметиста. Будучи нагрет до нескольких сотен градусов, первоначально фиолетовый камень приобретает светлую золотисто-желтую (цитриновую), красно-коричневую, зеленую или молочно-белую окраску. Большинство встречающихся в продаже цитринов и все празиолиты представляют собой преобразованные аметисты.
Менее привлекательные цвета могут быть путем нагревания трансформированы в другие, более красивые и популярные. Например, аквамарины зеленоватых оттенков становятся после обжига голубыми (цвета морской воды), слишком темные турмалины высветляются, синие турмалины превращаются в зеленые. Обжиг красновато- коричневых гиацинтов (разновидность циркона) позволяет получить как алмазоподобные цирконы, так и цирконы аквамаринового цвета (синие старлиты).
Изменения цвета драгоценных камней достигают также с помощью рентгеновского излучения, а с недавних пор — посредством бомбардировки потоками элементарных частиц в атомном реакторе. Измененные цвета при этом производят настолько естественное впечатление, что простым глазом распознать вмешательство человека невозможно. Искусственное происхождение подобных окрасок устанавливается лишь с помощью специальных сложных исследований. Но в некоторых случаях полученные такими способами цвета оказываются нестойкими; «облагороженные» камни могут со временем вновь побледнеть, приобрести другой цвет или покрыться пятнами.
Изменение окраски пористых камней, таких, как лазурит, бирюза, жемчуг и агат, достигается путем их пропитки красителями. Этот способ воздействия на цвет драгоценных камней был известен уже в античности (об окрашивании агатов см. на стр. 129). Всякие искусственные изменения окраски драгоценных камней должны указываться при продаже, исключение составляют обожженные камни и окрашенные агаты; обычно эти требования регламентированы соответствующими документами, принятыми во многих странах.

Светопреломление

Еще в детстве нам не раз приходилось видеть, что палка, под острым углом не до конца погруженная в воду, как бы «переламывается» у водной поверхности. Нижняя часть палки, находящаяся в воде, приобретает иной наклон, чем верхняя, находящаяся в воздухе. Это происходит вследствие преломления света, всегда проявляющегося при переходе светового луча из одной среды в другую, то есть на границе двух веществ, если луч направлен косо к поверхности их раздела.
Величина светопреломления всех кристаллов драгоценных камней одного и того же минерального вида постоянна (иногда она слегка колеблется, но в пределах весьма узкого интервала). Поэтому числовое выражение этой величины — показатель преломления (часто называемый просто преломлением или светопреломлением) — используется для диагностики драгоценных камней. Показатель преломления определяется как отношение скоростей света в воздухе и в кристалле. Дело в том, что отклонение светового луча в кристалле вызывается именно уменьшением скорости распространения этого луча в оптически более плотной среде.

Иными словами, в алмазе свет распространяется в 2,4 раза медленнее, чем в воздухе. Показатели преломления драгоценных камней находятся в интервале 1,2—2,6. В зависимости от цвета и месторождения драгоценного камня его преломление может несколько варьировать. Двупреломляющие камни имеют два или даже три показателя светопреломления. Таблица показателей светопреломления драгоценных камней приведена на стр.28 и 29.
Измерение показателей преломления на практике производится с помощью рефрактометра. Их значения непосредственно считываются со шкалы прибора. Однако на обычном рефрактометре можно измерять только показатели преломления не выше 1,80, притом лишь у камней, имеющих плоские грани или фасеты. Для кабошонов специалистам с помощью особых приемов удается получать приближенные данные.
Без больших технических трудностей и затрат можно измерять светопреломление иммерсионным методом — погружая камень в жидкости с известным показателем преломления и наблюдая границы раздела. По тому, насколько светлыми и резкими кажутся контуры камня или ребра между фасетами, а также по видимой ширине границ раздела можно довольно точно оценивать показатель преломления драгоценного камня.

Двупреломление

Большинство драгоценных и поделочных камней, за исключением опала, стекол и минералов кубической сингонии, обладает двупреломлением. Это значит, что, входя в них, световой луч не только преломляется, но и разлагается на два луча. Очень резко явление двупреломления наблюдается у оптического кальцита — исландского шпата (см. т. 1, рис. на стр. 17). весьма четко — также \ циркона, титанита и перидота (хризолита); раздвоение ребер фасет павильонов (нижних частей) ограненных камней в этих случаях заметно на глаз. Синтетический рутил двупреломляет

Светопреломление и двупреломление

настолько сильно, что при взгляде на него он подчас как бы расплывается, контуры камня кажутся размытыми. В подобных случаях шлифовщик должен обрабатывать камень с таким расчетом, чтобы сильное двупреломление не мешало эстетическому восприятию ограненного камня. У большинства драгоценных камней двупреломление мало и распознается лишь с помощью специальных оптических приборов. Двупреломление служит одним из диагностических признаков драгоценных камней. Численно оно измеряется разностью между наибольшим и наименьшим показателями преломления. Специалисты различают у двупреломляющих кристаллов еще оптический знак, то есть положительный или отрицательный «оптический характер». Данные о двупреломлении сведены в помещенную здесь таблицу.

Дисперсия

При прохождении сквозь кристалл белый свет не только испытывает преломление, но и разлагается на спектральные цвета, так как показатели светопреломления кристаллических веществ зависят (притом в разной степени) от длины волны падающего света. А поскольку отдельным цветам спектра белого света соответствуют разные длины волн, то они преломляются неодинаково, как показано на рисунке. Скажем, у алмаза показатель преломления для красных лучей (длина волны 687 нм) составляет 2,407, для желтых (длина волны 589 нм) — 2,417, для зеленых (длина волны 527 нм) — 2,427 и для фиолетовых (длина волны 397 нм) — 2,465. Явление разложения белого света кристаллом на все цвета радуги называется дисперсией.
Особенно велико значение цветовой дисперсии у алмаза, который именно ей обязан своей великолепной игрой цветов — знаменитым «огнем», составляющим главную прелесть этого камня.

Дисперсия в интервале В—G

Дисперсия бывает хорошо заметна только у бесцветных камней. Природные и синтетические камни с высокой дисперсией (например, фабулит, рутил, сфалерит, титанит, циркон) используются в ювелирном деле как заменители алмаза. В качестве числовой меры дисперсии драгоценных камней обычно принимается разность показателей преломления для длин волн красной (линия В: 687 нм) и фиолетовой (линия G: 430,8 нм) частей спектра.

Спектры поглощения

К числу важнейших средств диагностики драгоценных камней принадлежат спектры поглощения. Это разложенные на спектральные цвета полосы световых волн, выходящие из цветного камня (см. рисунок). Как уже упоминалось выше, при прохождении сквозь кристалл определенные длины волн (то есть цветовые компоненты) света поглощаются, вследствие чего драгоценный камень и приобретает свой цвет (как результат сложения остаточных волн исходного белого света). Однако человеческий глаз не в состоянии различить все тонкие цветовые оттенки. Нам очень легко обмануться, приняв за драгоценный рубин такие похожие на него по цвету камни, как красный турмалин или красный гранат и даже красное стекло. Однако спектры поглощения (абсорбции) однозначно «разоблачают» эти камни или стекла, которыми, может быть, в самом деле пытались подменить рубин. Ведь большинство видов драгоценных камней имеет весьма характерный, присущий только данному виду спектр абсорбции, отличающийся от спектров других камней числом и расположением вертикальных черных линий или широких полос поглощения.
Особое преимущество этого метода исследования состоит в том, что он позволяет однозначно диагностировать камни одинаковой плотности и близкие по светопреломлению. Метод в равной мере пригоден для определения необработанных камней, кабошонов и даже ограненных камней, вставленных в оправу. Все более широкое приложение метод находит при отделении природных камней от искусственных и от их имитаций.
Наилучшие результаты этот метод дает применительно к интенсивно окрашенным прозрачным цветным камням. Спектры поглощения непрозрачных камней могут быть получены на очень тонких и потому пропускающих свет срезах (как в случае гематита), а также на просвечивающих краях или же с помощью света, отраженного от поверхности камня.
Прибором для наблюдения спектров служит спектроскоп. Он позволяет устанавливать длины волн погашенного, то есть поглощенного света. Единицей измерения длин волн служит нанометр (1 нм = 10-9 м); еще недавно (до L января 1980 г.) для этой цели использовался, а потому часто встречается в литературе ангстрем (1 А= = Ю~10 м = U,1 нм). Ввиду того что линии и полосы поглощения не всегда бывают выражены одинаково четко, принято указывать различия в их интенсивности особыми пометами, относящимися к числовым значениям соответствующих длин волн. В нашем случае (см. таблиц) спектров поглощения) сильные линии подчеркнуты, например 653,5, а слабые заключены в скобки, например (432,7).

Прозрачность

Прозрачность — фактор, повышающий качество и ценность большинства ювелирных камней. Их прозрачность ухудшается из-за присутствия посторонних включений или внутренних трещинок. Пропусканию света препятствует также его сильное поглощение в кристалле. Зернистые, шестоватые или волокнистые агрегаты (как у халцедона, ляпис-лазури, бирюзы) непрозрачны, ибо свет в них столь многократно преломляется на всех граничных поверхностях мелких индивидов, что это наконец приводит к его полному отражению (то есть рассеянию) или поглощению. Просвечивающими называют камни, из которых свет выходит сильно ослабленным.

Блеск

Блеск драгоценных камней возникает вследствие отражения поверхностью камня части падающего на нее света. Блеск зависит от показателя преломления и состояния поверхности камня, но не от его окраски. Чем выше светопреломление, тем сильнее блеск. Более всего ценится алмазный блеск, наиболее распространен стеклянный блеск. Жирный, металлический, перламутровый, шелковистый и восковой блеск у ювелирных камней встречается сравнительно редко. Камни, лишенные блеска, называют матовыми и тусклыми.                                              *
Обычно к блеску причисляют и световые эффекты, в основе которых лежит явление полного внутреннего отражения. Дело в том. что нижние фасеты ограненного камня, подобно зеркалам, почти полностью отбрасывают свет, падающий на камень сверху, снова наверх, благодаря чему блеск камня как бы усиливается. Такой суммарный световой эффект на поверхности камня называют сверканием. При бриллиантовой огранке достигается идеальное полное внутреннее отражение и тем самым наиболее яркое сверкание.

Плеохроизм

Некоторые прозрачные цветные камни кажутся окрашенными по-разному (или с разной интенсивностью), если смотреть на них с разных сторон, например сверху или сбоку. Причиной тому служит неодинаковое поглощение света вдоль разных направ
лений двупреломляющих кристаллов. Если у камня появляются две главные окраски (что бывает только у тетрагональных, гексагональных и тригональных кристаллов), то явление называется дихроизмом, а если три (только у ромбических, моноклинных и триклинных кристаллов), — трихроизмом или плеохроизмом. Последний термин применяется и как собирательный, охватывающий оба этих вида многоцветности. Аморфные ювелирные камни и камни, относящиеся к кубической сингонии, не плео- хроируют. Явления плеохроизма могут быть выражены слабо, отчетливо или сильно. Их необходимо учитывать при шлифовке, чтобы избежать появления у камня неправильных окрасок — слишком темных или чересчур светлых тонов.

Поверхностные оптические эффекты: световые фигуры и цветовые переливы

У многих ювелирных камней наблюдаются световые фигуры в виде определенным образом ориентированных полосок света, а также цветовые переливы поверхности. Ни те ни другие не зависят ни от собственной окраски камня или присутствия элементов-примесей, ни от его химического состава. Причины их появления кроются в явлениях отражения, интерференции и дифракции световых волн.
Эффект «кошачьего глаза» присущ камням, представляющим собой агрегаты параллельно сросшихся волокнистых или игольчатых индивидов либо содержащим тонкие параллельно ориентированные полые каналы. Эффект возникает вследствие отражения света на таких параллельных срастаниях (или каналах) и состоит в том, что при повороте камня по нему пробегает узкая светлая полоска, вызывающая в памяти светящийся щелевидный зрачок кошки. Наибольшее впечатление от этого эффекта достигается, если камень отшлифован в форме кабошона, притом так, что плоское основание кабошона располагается параллельно волокнистой структуре камня. Самым ценным считается хризоберилловый кошачий глаз, его и называют просто кошачьим глазом. Но аналогичный эффект встречается у очень многих ювелирных камней. Наибольшей известностью пользуются кварцевый кошачий, соколиный и тигровый глаз. Все другие разновидности кошачьего глаза, кроме хризобериллового, требуют более точного минералогического определения («кварцевый» и т. п.). Астеризм (от лат. astrum — созвездие) — появление на поверхности камня световых фигур в виде светлых полосок, пересекающихся в одной точке и напоминающих звездные лучи; число этих лучей и угол их пересечения определяются симметрией кристаллов. По своей природе он аналогичен эффекту кошачьего глаза с той лишь разницей, что отражающие включения — тонкие волокна, иголочки или канальцы — имеют в разных участках различную ориентировку. Большое впечатление производят шестилучевые звезды у кабошонов рубина и сапфира. У других камней встречаются также четырех- и в единичных случаях двенадцатилучевые звезды. У розового кварца, отшлифованного в форме шара, лучи проходят кругами по всей поверхности. Если закономерное расположение игольчатых включений оказывается частично нарушенным, то возникают недоразвитые звезды, имеющие облик круговых шкал с черточками-делениями или ярких светлых точек — «световых узелков». Звездчатые камни называют астериями. Астеризм создают и у синтетических ювелирных камней.
Адулярисценция — голубовато-белое мерцающее сияние лунного камня, драгоценной разновидности адуляра (отсюда название эффекта). При движении кабошона из лунного камня это сияние, или отлив, скользит по его поверхности. Эффект объясняется интерференцией света на тонких параллельных пластинках ортоклаза и альбита (криптопертита), из которых построен лунный камень.
Авантюрисценция — пестрая цветовая игра блестящих, искрящихся отражений света от чешуйчатых включений на большей частью непрозрачном фоне (в непрозрачных камнях). В авантюриновом полевом шпате, или солнечном камне, блестящие чешуйки принадлежат гематиту или гетиту, в авантюриновом кварце это чешуйки хромсодержащей слюдки (фуксита) или гематита, в искусственном авантюриновом стекле — стружки меди.

рее всего, явления интерференции на тонких пластинках плагиоклазов разного состава, образующих в структуре лабрадора параллельные срастания.
Опалесценция — молочно-белый, мутно-голубоватый или с жемчужным отливом облик обыкновенного опала (отсюда название эффекта). Опалесценция вызывается явлениями отражения и рассеяния света мелкими частицами кремнезема, причем в отраженном свете доминируют коротковолновые, то есть сине-голубые лучи. Не путать с опализацией!
Опализация — мерцание цветных искр у благородного опала (отсюда название), меняющееся в зависимости от угла зрения. Еще в 60-е годы этот эффект объясняли преломлением света на тонких пластинках или трещинках. Однако электронный микроскоп при 20 000-кратном увеличении выявил истинную причину опализации: мелкие шарики (глобулы) кристобалита, включенные в массу, состоящую из геля кремнезема, и расположенные в благородном опале строго регулярно, действуют подобно дифракционной решетке, обусловливая отражение и интерференцию световых волн. Диаметр шариков (которые в благородном опале могут быть сложены и аморфным кремнеземом) варьирует от единиц до (чаще) сотен нанометров. Не путать с опалесценцией!
«Шелк» — шелковистый блеск и переливы у некоторых драгоценных камней, вызванные присутствием в них параллельно ориентированных включений тонковолокнистых или игольчатых минералов либо полых канальцев. Весьма ценится у ограненных рубинов и сапфиров. С увеличением количества включений камень теряет прозрачность и при надлежащей шлифовке может обнаружить эффект кошачьего глаза.

Люминесценция

Люминесценция (от ласт, lumen — свет) — собирательное понятие, охватывающее любое свечение вещества под влиянием излучений или других физических воздействий, а также химических реакций. При исследовании драгоценных камней используется главным образом люминесценция в ультрафиолетовых лучах, так называемая флуоресценция (фотолюминесценция). Термин «флуоресценция» (или «флюоресценция») происходит от названия минерала флюорита, у которого был впервые открыт этот феномен свечения. Если вещество продолжает светиться и после прекращения облучения, то говорят, что это эффект фосфоресценции (по известному всем свечению фосфора, имеющему, впрочем, другую природу — химическую).
Люминесценция драгоценных камней вызывается главным образом присутствием в них очень малых количеств тех же примесных элементов, ионы которых служат причиной их окраски, то есть хрома, марганца, кобальта и никеля, а кроме того — включений молибдатов, вольфраматов и некоторых соединений урана. Известны и другие центры люминесценции, связанные с различными типами дефектов кристаллической решетки минералов. Ввиду того что одни и те же камни могут содержать разные элементы-примеси, цвета флуоресценции камней, принадлежащих к одной группе, не обязательно должны быть строго одинаковыми. Но зато для отдельных месторождений цвет флуоресценции добываемых там камней чрезвычайно характерен. Железо, даже при невысоком его содержании в камне, является гасителем флуоресценции.
Испытания драгоценных камней в ультрафиолетовом свете проводятся как в длинноволновой (400—315 нм), так и в коротковолновой (280—200 нм) области. Дело в том, что бывают камни, реагирующие только на излучение в одном из указанных диапазонов. Промежуточные длины волн (315—280 нм) при исследовании драгоценных камней вообще не имеют значения. На практике область длинноволнового ультрафиолетового излучения коротко обозначается длиной волны 365.0 нм, коротковолнового — 253,7 нм.
Флуоресценция может оказать существенную помощь при диагностике ювелирных камней; особенно полезна она в тех случаях, когда речь идет об идентификации синтетических камней. Интенсивность флуоресценции может быть различной, видимое свечение облученных камней — белым или цветным (причем отнюдь не обязательно совпадающим с собственной окраской камня).

Люминесценция жемчуга в рентгеновских лучах (рентгенолюминесценция) * позволяет отличать настоящие (природные) жемчужины от культивированных: пер-
Жемчуг любого происхождения (морской, речной, культивированный), за исключением искусственно окрашенного, хорошо люминесцирует в ультрафиолетовых лучах в мело- во-белом цвете (черный жемчуг — в красном) за счет входящего в его состав органического вещества. Интенсивность свечения зависит 'от толщины перламутрового слоя. — Прим. ред.
ламутр жемчуга, выросшего в морской воде, не люминесцирует, тогда как у пресноводных жемчужин он ярко светится. А так как искусственное ядро культивированных жемчужин все же состоит из пресноводного перламутра, то они в отличие от настоящих жемчужин обнаруживают соответствующую люминесценцию.

Включения

Лишь очень немногие драгоценные камни являются совершенно «чистыми», то есть полностью лишенными оптически распознаваемых внутренних включений. Особенно большую роль играет чистота для алмазов. Их лучшие сорта должны не обнаруживать никаких изъянов, даже под 10-кратной лупой.
Еще несколько лет назад любые нарушения правильного строения кристалла называли дефектами. Но, поскольку они отнюдь не всегда снижают ценность ювелирных камней, в кругах специалистов-геммологов предпочитают теперь именовать их включениями. Относительно часто встречаются включения минералов как одного и того же вида (например, алмаза в алмазе), так и чужеродных (например, циркона в сапфире). Хотя включения и малы, все же они дают многое для понимания условий роста вмещающего их кристалла (называемого кристаллом-хозяином). Минералы включений могут быть более ранними, чем кристалл-хозяин, который просто захватывает их в процессе роста (обрастает). Но они могут и образоваться из расплава одновременно с кристаллом-хозяином. который захватывает их благодаря более быстрому росту. Кроме того, бывают и минеральные включения, более поздние по отношению к кристаллу-хозяину. Они образуются из растворов или флюидов, проникших внутрь кристалла по трещинам.
Органические включения встречаются только в янтаре. Законсервированные в нем растительные остатки и насекомые дают нам прямые свидетельства о жизни на Земле за 50 млн. лет до нас.
К числу включений относятся также искажения кристаллической структуры, признаки роста и фаз кристаллизации, цветные полосы. Они возникают вследствие неравномерного роста минерала при меняющемся характере растворов, из которых происходила кристаллизация. Пустоты, заполненные жидкостями (водой, жидкой углекислотой) и газами (диоксидом и монооксидом углерода), тоже рассматриваются среди включений. При одновременном присутствии жидкости и газа включения называют двухфазными, а если в них имеются еще и мелкие кристаллики, — трехфазными. В обсидианах, стеклянных имитациях и синтетических ювелирных камнях в отличие от камней природного происхождения (минералов) часто встречаются воздушные пузырьки.
Даже скопления мелких разрывов и трещин (так называемые «хвосты» или «облака»), возникли ли они вследствие внутренних напряжений или в результате внешних механических воздействий, специалисты причисляют к включениям. Они встречаются внутри камней, а иногда достигают их поверхности. По таким трещинам в камень могут проникать воздух и растворы, вызывающие изменения окраски. При «залечивании» трещин все посторонние вещества вновь вытесняются, однако «шрамы» вдоль таких трещин выдают старый шов.
В большинстве случаев и любители, и специалисты считают, что включения снижают стоимость камней, так как они оказывают вредное влияние на их цвет, оптические эффекты и механическую прочность. Однако некоторые минеральные включения, равно как и параллельно ориентированные полые каналы, порождают световые эффекты, принадлежащие к числу самых ценных качеств ювелирного камня: эффект кошачьего глаза, световые фигуры («звезды») и шелковистый отлив, а также образование дендритов. Весьма эффектны золотистые включения рутила в горном хрустале или дымчатом кварце, особенно в тех случаях, когда игольчатые кристаллы рутила бывают собраны в звездчатые сростки (снимок на стр. 42).
В последнее время включения наряду с оптическими свойствами приобретают все большее значение при диагностике драгоценных камней. Многие виды включений настолько характерны, что благодаря им удается распознавать подделки и синтетические камни, а подчас и определять месторождения, из которых происходят природные камни.
Вверху: рутиловая звезда в дымчатом кварце (образец из шт. Минас-Жерайс, Бразилия).
Внизу: янтарь с инклюзами — включениями углистого вещества и насекомых (образец с побережья Балтики, Калининградская обл.,СССР).

.