Термообработка камней

Диагностика корундов, прошедших термообработку.
Диагностика термообработки может быть проведена с помощью исследования в стандартном геммологическом микроскопе. Характерными признаками термообработанных сапфиров являются:
- частично растворенные иглы рутила;
- нечеткие границы цветовой зональности:
- дискообразные тензорные трещины, образующиеся в результате расплавления и взрыва включенийв процессе термообработки;
- расплавленные включения, частичное заполнение трещин;
- неравномерная окраска сапфира вокруг включений, содержащих примесь титана;
- молочная люминесценция;
- коррозия поверхности в результате интенсивной термообработки: каверны, мелкие трещины – удаляются переполировкой;
- образование окрашенных ореолов.

Изменение цвета камней. Если синий сапфир слишком светлый или даже молочный и белый (геуда), то нагревание в восстановительной атмосфере может создавать синий цвет камня. При высокой температуре (порядка 1800oС) обычные для корундов ряды включений рутила TiO2 растворяются, и титан совместно с железом, также обычно присутствующий в корунде, действует как хромофор, окрашивающий камень в синий цвет.

Рис. № 1. Растворение игл рутила при нагревании.

Данный процесс можно условно назвать "внутренней диффузией", так как само вещество хромофора уже содержится в камне, и температура лишь вызывает "внутреннее перемещение и соединение" его компонентов.
Приобретая густо-синие прозрачные сапфиры в дорогих ювелирных изделиях, многие даже не догадываются, что изначально это были геуды - очень светлые шри-ланкийские или иные сапфиры. Геуды разных месторождений (и в рамках одного месторождения) действительно существенно различаются по своему химическому составу. Следовательно, и их оптимальная термообработка должна осуществляться по различным схемам.

Термообработка геуд, превращение их в синие сапфиры - едва ли не единственно серьезный источник сапфиров Шри-Ланки на мировой рынок. В отличие от диффузионно обработанных сапфиров (которые всегда стоят многократно дешевле термообработанных), к просто нагретым сапфирам мировой рынок относится абсолютно благосклонно. Это не значит, что совершенно не облагороженные сапфиры должны стоить столько же, сколько нагретые. При равном качестве они могут быть и на треть, и в два раза дороже, если об этом будет предупрежден покупатель (что чаще всего на практике не производится). На фото внизу - геуды (слабоокрашенные сапфиры Шри-Ланка) разных типов до и после термообработки. Теперь очень узнаваемо, правда?

Рис. № 2. Изменение окраски «геуд» при нагревании.

Рис. № 3. Сапфиры геуда до (слева) и после (справа) термической обработки.

Рис. № 4. Кристалл сапфира геуда с о. Шри-Ланка до термической обработки. Желтоватый "дизельный" эффект говорит обработчикам о том, что после обработки камень вероятно станет синим.

Рис. № 5. Схематичное изображение изменения твердых включений в процессе термообработки.

Рис. № 6. Включения в термообработанном корунде. Ув. 25 x.

Рис. № 7. Включения в термообработанном корунде. Ув. 25 x.

Рис. № 8. Включения в термообработанных корундах.

Рис. № 9
Рис. № 9. Разрушение игольчатого рутила в процессе термообработки.

Рис. № 10. Характерный «шелк» рутила в сапфире Шри-Ланка до термической обработки (слева) становится коротким частично абсорбированным и пунктирным (справа) после обработки.

Рис. № 11. Рутиловый шелк в необработанном бирманском рубине.

Рис. № 12. После обработки иглы частично абсорбировались.

Внутренняя диффузия вокруг включений рутила
Рис. № 13. При растворении рутилового «шелка».

Рис. № 14. Вокруг включений крупных кристаллов рутила в сапфирах синего цвета (по образовавшейся при расширении трещине).

Рис. № 15. Внутренняя диффузия в термически обработанном сапфире из района реки Умба (Танзания).

Рис. № 16. Ореолы внутренней диффузии вокруг включений, содержащих титан.

Рис. № 17. Район Монг Су, Мьянма стал важным источником рубинов коммерческого качества с 1991 года. Практически все рубины этого месторождения подвергают термической обработке для устранения синих, фиолетовых или черных «ядер», расположенных в центре кристалла. «Ядра» содержат титан и железо. После термической обработки при охлаждении титан формирует белесые облака. Эти облака указывают на наличие термической обработки и помогают идентифицировать камни как природные.

Рис. № 18. Рубин Монг Су с характерным темноокрашенным «ядром» до (слева) и после (справа) термической обработки во флюсе.

Рис. № 19. Фиолетовые до почти черных зон в центральной части рубинов Монг Су (слева) полностью исчезают после термообработки (справа), но белесые частицы, сформировавшиеся в зонах роста граней, окружают центральную зону.

При термической обработке кристаллические включения могут плавиться. При быстром охлаждении эти включения обычно застывают в виде стекла. Так как объем стекла обычно меньше объема кристалла, то оставшееся пространство занимается газовым пузырьком. В термообработанных тайско/камбоджийских рубинах можно видеть несколько пузырьков в расплавившемся включении.

Рис. № 20. Твердое кристаллическое включение, окруженное вторичной залеченной трещиной («отпечатком пальца»).
Рис. № 21. Заполненный стеклом отрицательный кристалл с газовым пузырьком.

Рис. № 22. Кружевной «отпечаток пальца», окружающий расплавленное кристаллическое включение в этом тайском рубине указывает на наличие термообработки.
Ув. 40 x.

Рис. № 23. При термической обработке кристаллические включения могут плавиться. При быстром охлаждении эти включения обычно застывают в виде стекла. Так как объем стекла обычно меньше объема кристалла, то оставшееся пространство занимается газовым пузырьком. В термообработанных тайско/камбоджийских рубинах можно видеть несколько пузырьков в расплавившемся включении.

Рис. № 24. Нечеткая гексагональная зональность окраски в термообработанном сапфире.

Рис. № 25. Чёткие границы ростовых зон в необлагороженном сапфире

Рис. № 26. В термически обработанных корундах часто проявляется белесая люминесценция.

Косвенные признаки отсутствия высокотемпературной термообработки
- целые иглы рутила;
- ожелезнение в трещинах;,
- пятна синей окраски в рубинах;
- четкие границы цветовой зональности.

Ненарушенные отрицательные кристаллы
Рис. № 27. Присутствие неразорвавшихся отрицательных кристаллов, содержащих CO2 (слева) в этом сапфире со Шри-Ланка служит доказательством того, что камень не подвергали воздействию температур. При нагревании до 270°C, это включение взорвалось (справа) и вокруг него образовалась крупная трещина. Ув. 45 x.

Рис. № 28. Неизменённые минеральные включения.

Рис № 29. Ненарушенные длинные иглы рутила в необлагороженном сапфире.

Рис. № 30. Трещины, декорированные окислами железа.

Основные эффекты процесса термообработки
Ослабление сине- фиолетового оттенка в рубинах и розовых сапфирах (Шри – Ланка, Бирма, Мадагаскар, Таиланд).
Удаление синих пятен и зон в рубинах и розовых сапфирах (Авганистан, Танзания, Непал).
Усиление оранжевого, оранжево – фиолетового оттенка и оттенка «падпараджа» (Шри –Ланка, Танзания, Малави).
Усиление желтой окраски (Шри – Ланка).
Окрашивание геуд в синий цвет (Шри – Ланка).
Окрашивание в синий цвет сапфиров с неравномерной окраской (Шри-Ланка).
Осветление темно – синих сапфиров (Шри –Ланка).
Усиление синей окраски в бледно – синих сапфирах (Шри –Ланка).
Окрашивание в синий цвет зелено – синих сапфиров (Монтана, Шри – Ланка).
Получение лиловых сапфиров и сапфиров с эффектом смены цвета(Шри –Ланка, Колумбия, Индия, Танзания).