Природные камни

Если более детально рассмотреть вопрос о будущем искусственных драгоценных камней, станет очевидным, что в дальнейшем будут синтезироваться те из них, которые пользуются наиболее широким спросом, с целью дополнить или заменить иссякающие запасы естественных минералов. Наиболее популярными, вероятно, останутся камни, внесенные в Календарь камней (список камней, связанных i временем рождения). Этот список может меняться время от времени. Ниже он приведен в том виде, в каком рекомендован Советом ювелирной промышленности США.

В Англии Календарь камней практически тот же, но в него не включены александрит, соответствующий июню, и циркон— камень декабря. В атом списке синтетические минералы не упоминаются, но включены и более дешевые природные камни, с тем чтобы удовлетворить запросы менее богатого покупателя: гелиотроп вместо аквамарина, горный хрусталь вместо алмаза, хризопраз вместо изумруда, лунный камень вместо жемчуга, сердолик вместо рубина, сардоникс вместо перидота, лазурит вместо сапфира.

Из списка наиболее популярных драгоценных камней в настоящее время не синтезируются гранаты, аквамарин, алмаз, жемчуг, перидот, турмалин, топаз и циркон. Синтетический алмаз включен в этот перечень в связи с высокой стоимостью производства, а жемчуг— потому что еще не известны пути искусственного получения блестящего поверхностного слоя. Конечно, жемчуг выращивается при помещении в раковину устрицы затравки, но такая жемчужина все синтезируется устрицей, а не человеком. В связи с этим остается! короткий список из шести минералов: аквамарин, гранат, перидот, ^ топаз, турмалин и циркон.

Аквамарин—минерал  группы  берилла  и  представляет собой его! привлекательную зеленовато-голубую разновидность. Такой цвет обус-| ловлен присутствием в берилле незначительных количеств железа, отличие от изумруда он нередко встречается в природе в виде очень крупных монокристаллов, не содержащих включений. Вероятно, аквамарин можно выращивать (и выращивают [4j) из раствора в расплаве или гидротермальным методом, т. е. используя те же процессы, что и при получении изумруда, однако каких-либо сообщений о значительных объемах производства не появлялось. По-видимому, это связано с тем, что, несмотря на высокие цены на кристаллы аквамарина высшего качества, малые скорости роста и довольно высокая стоимость производства делают синтез аквамарина с коммерческой точки зрения весьма невыгодным предприятием. Тем не менее рост цен на природные камни может способствовать появлению синтетического аквамарина на ювелирном рынке в широких масштабах. Другая причина отсутствия синтетического аквамарина заключается в том, что искусственная голубая шпинель очень привлекательна и, вероятно, удовлетворяет требованиям покупателей, которые хотят иметь красивые камни аквамаринового цвета.

Гранаты могут быть синтезированы гидротермальным методом, и есть уже как патенты [51, так и статьи в минералогической литературе [6], описывающие получение гранатов в условиях высоких давлений. Одно время гранаты были очень модны, и цены на них были сопоставимы с ценами на более дорогие камни. В начале этого столетия они ценились выше, чем, например, опал или александрит. В настоящее время обычные природные коричневато-красные гранаты относительно недороги, хотя возможно, что в продажу могут поступить более привлекательные синтетические камни, полученные путем введения соответствующих добавок в ИАГ и ГГТ. Говорят, что добавление марганца в состав ГГГ приводит к образованию красных кристаллов, однако еще не ясно, какие добавки смогут воспроизвести характерный для природных гранатов темно-красный цвет. В обзоре Курта Нассау о синтетических гранатах [7] указывалось, что при выращивании ИАГ из раствора в расплаве получены кристаллы, очень разнообразные по расцветке, но не традиционно «гранатового», красного цвета.

Милан Кокта из «Юнион карбайд» вырастил из раствора в расплаве зеленую разновидность граната— уваровит. Стюарт Самюэлсон из «Делтроник кристалз» также говорил мне, что планирует в ближайшем будущем продавать истинно синтетический гранат, выращенный из раствора в расплаве, а не гидротермальным методом. Поскольку эта информация исходит от очень опытного и искусного специалиста по выращиванию кристаллов, гранат должен занять место в верхней части нашего списка синтетических камней, и похоже, что он очень скоро появится в продаже. Следует заметить, что Самюэлсон собирается воспроизводить зеленую разновидность граната, которая встречается реже и потому ценится выше, чем красный гранат.

Перидот—минерал группы оливина — представляет собой железо-магниевый силикат с химической формулой (Mg.Fe^SiO^ которому железо и незначительная примесь никеля придают зеленый цвет. Искусственные кристаллы перидота получены не были, но очень сходный материал, никелевый оливин, удалось синтезировать в гидротермальных условиях f21. Скорости роста его, по-видимому, более высокие, чем при получении аквамарина, поэтому перидот — один из наиболее перспективных кандидатов для синтеза в конце 70-х годов, несмотря   на   то,    что   природные   кристаллы   в   настоящее   время сравнительно недороги.

Топаз — один из хорошо известных драгоценных камней, наиболее популярная разновидность которого имеет золотисто-желтый цвет. Однако в природе встречаются разновидности и других цветов: светло-и коричневато-желтый, голубой, светло-зеленый и даже ярко-розовый топазы. С химической точки зрения топаз представляет собой фторси-ликат алюминия, п котором некоторое количество фтора замещается гид роке ил-ион ом (ОН ), поэтому его формула — AI2(F,OH)2SiO4. Кристаллизуется топаз п ромбической сингонии. В Советском Союзе найдены самые крупные созданные природой кристаллы, но они не окрашены в наиболее ценимый желтый цвет. Синтез кристаллов топаза возможен только в гидротермальных условиях, так как гидроксильная группа при нагревании плавня удаляется. Действительно, синтетический топаз был получен с использованием гидротермального метода [8], но до настоящего времени он производился только для научных исследований, а не для торговли. Ясно, что топаз может быть синтезирован и в коммерческих масштабах, но опять же вероятность начала такого производства будет зависеть от редкости, а следовательно, и цены природных камней. Как и у аквамарина, у топаза имеется заменитель в виде превосходного синтетического корунда и темно-желтой разновидности кварца, получаемой нагреванием аметиста. Такие разновидности ошибочно и незаконно называют «топаз» или «топазовый кварц».

Турмалин—очень сложный по составу минерал, общая формула которого NaM зА1бВ sSi вО 27(ОН) 4, где в позиции М могут быть магний, железо или литий и алюминий. Кроме того, могут присутствовать и другие элементы, например хром, ванадий и фтор. Вследствие сложности и изменчивости состава турмалина ему свойственно удивительное разнообразие расцветок: черный, бесцветный, розовый, коричневый, зеленый, синий, желтый и их оттенки. Более чем для других драгоценных камней для турмалина характерно изменение цвета вдоль или поперек одного и того же кристалла, например от розового до зеленого, которое отражает изменение условий роста. Турмалин — довольно распространенный минерал, но это не относится к камням розового цвета, которые пользуются наибольшим спросом. Синтетические кристаллы турмалина могут быть выращены гидротермальным методом. Впервые выращивание турмалина на затравке из природных кристаллов осуществил в 1949 г. Ф. Смит [9]. В Советском Союзе в I960 г. сообщалось об изменении цвета кристалла турмалина от розового до черного [10]. Очень обширное сообщение было опублико-иано А. Тейлором и Б. Тсрреллом в 1967 г. [11]. При синтезе турмалина они частично заместили натрий на калий или кальций, а в позиции М были магний, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь или цинк. Такой широкий набор замещений делает возможным получение огромного числа расцветок, поэтому синтетический турмалин может поступить в продажу, если цена на природные минералы станет столь высокой, что затраты на синтез будут оправданны.

Циркон уже упоминался выше как один из заменителей алмаза. В Календарь камней помещена бледно-голубая разновидность, которую получают нагреванием красновато-коричневых кристаллов в восстановитсльной атмосфере. Хотя высокие показатель преломления и дисперсия обусловливают замечательный вид циркона, тем не менее он никогда не относился к числу дорогих драгоценных камней, частично из-за высокого дву прело мления и хрупкости, но в основном это связано со вкусами потребителей. Не совсем ясно, какой тип центров окраски или какие примеси обусловливают голубой цвет минерала, но известно, что кроме железа циркон содержит также гафний, барий и торий. Искусственный циркон был получен как из раствора в расплаве, так и гидротермальным методом, и нет сомнений в том, что голубые разновидности этого минерала могут быть синтезированы в результате довольно скромных научных усилий.

~ Подводя итог, можно сказать, что все шесть камней, которые относятся к классу силикатов, могут быть синтезированы из раствора в расплаве или гидротермальным методом. В любом случае вероятность производства этих минералов в коммерческих масштабах зависит от спроса и предложения, и искусственные минералы, вероятно, будут продаваться тогда, когда исчерпаются запасы природных камней. Ясно, что гранат начнет синтезироваться в недалеком будущем хотя бы потому, что по крайней мере один производитель уже проявил интерес к продаже этого камня. Что касается остальных пяти минералов, я лично хотел бы, чтобы был осуществлен синтез голубого циркона, поскольку он наиболее привлекательный камень. Однако похоже, что это произойдет только в том случае, если гидротермальный циркон будет производиться для нужд электронной промышленности.

Вполне    вероятно,    что    кроме   граната   будут   синтезированы   и поступят в продажу в широких масштабах и другие камни, встреча-

ющиеся в природе, но не включенные в приведенный выше Календарь камней. Один из таких материалов—королевский жад. Термин «жад» используется для обозначения двух различных минералов — нефрита в жадеита. Оба этих минерала вязкие, с матовой поверхностью и, вероятно, наиболее известны по многочисленным филигранным резным изделиям, большей частью из нефрита, особенно выполненным китайцами. Выше всего ценится и используется в украшениях изумрудно-зеленая разновидность жадеита, известная под названием «королевский жад». Зеленый цвет минерала обусловлен присутствием хрома, который замещает алюминий в формуле жадеита NaAISijOg. Твердость жадеита равна 7, но из него обычно изготовляют прекрасно отполированные кабошоны. Королевский жад среди китайцев традиционно считается высокосортным драгоценным камнем и до сих пор очень ценится в китайских общинах, например в США, где он пользуется также большой общей популярностью. Поставки высокосортного королевского жада, в основном из Бирмы, весьма невелики, и наверняка будут предприниматься попытки синтезировать этот высококачественный материал. Еще в 1952 г. был выдан патент Г12] на производство жада, однако список компонентов, указанных в нем и необходимых для получения королевской разновидности, настолько обширен (окись свинца, кремень, калиевый полевой шпат, каолин, окись цинка, нефелиновый сиенит и окись меди), что получающийся продукт можно назвать только имитацией, а не синтетическим камнем. Главная трудность, с которой столкнутся потенциальные производители синтетического жада, заключается в создании необходимой структуры камня. У природного жадеита структура зернистая, в его составе к преобладающему натровому алюмосиликату примешивается кальциево-магниевый силикат (диопсид) CaMgSi2O{,. Многие минералы используются в качестве заменителей жада, например зеленая разновидность кварца, называемая авантюрином, производятся также имитации из стекла и пластика, но настоящий синтетический камень еще ждет своего часа. Хорошо известная имитация, сделанная д-ром С. Инмори из Токио, Япония, продается по 26 долларов за килограмм сырья. С. Иимори нол;наег, что синтезировать настоящий жад невозможно и не следует недооценивать сложность задачи. В то же время можно ожидать, что хорошие синтетические камни цвета настоящею королевского жада будут иметь постоянный спрос у туристов, посещающих колоритные магазинчики китайского квартала Сан-Франциско, и пополнят рынок торговли драгоценностями.

Другой драгоценный камень, который не включен в Календарь камней, но притягателен для производителей,— кошачий глаз. В самом общем смысле термин «кошачий глаз» используется для описания эффекта переливчатой игры цветов, которая проявляется в ряде камней. Это явление родственно астеризму, но в этом случае тонкие игольчатые кристаллы, расположенные в полупрозрачном материале, вытянуты в одном направлении. Если камень рассматривать под . прямым углом к этому направлению, то кажется, что полоска света пересекает пучок игольчатых кристаллов. Этот эффект может проявляться и благодаря наличию волокон, или мелких частичек не игольчатых форм, если они образуют ряды вдоль одной из осей кристалла  минерала-хозяина.   Кошачий  глаз  всегда   обрабатывают в

виде кабошонов, так как в этом случае достигается наибольший зрительный аффект—видна яркая полоса света, протягивающаяся поперек округлого камня, которая похожа на зрачок глаза кошки. Настоящий кошачий глаз, так же как александрит, представляет собой разновидность хризоберилла и содержит огромное число микроскопических каналов, которые расположены параллельно направлению наименьшего показателя преломления кристалла. Хризоберилловый кошачий глаз имеет коричневато-желтый цвет. Наиболее высококачественные природные кристаллы добываются в Бразилии, в штате Минас-Жерайс.

Хризоберилловый кошачий глаз стал редким минералом и довольно популярным, поэтому наиболее качественные камни продаются по цене несколько тысяч долларов за карат. Привлекательный заменитель этого камня — кетсайт—производится компанией «Белгард энд Франк» в Нью-Йорке, но он не является хризобериллом, а изготавливается из редкоземельных силикатов, спрессованных в виде массы узких, параллельных волокон, имеющих размер в диаметре примерно от 6 до 10 мкм. Они сплавляются с окрашенной матрицей и образуют прозрачную оболочку с более низким показателем преломления. Производство кетсайта—другой пример развития современной технологии, оказывающей влияние на торговлю драгоценностями. В данном случае имеется в виду разработка способа получения тонких параллельных оптических волокон, необходимых для промышленности связи. Один кубический сантиметр содержит волокна, общая длина которых превышает восемь километров! В продаже имеется кетсайт медово-желтого, синего и зеленош цветов. Цена на камни размером 5—14 мм в диаметре составляет от 5,2.5 до 29,95 доллара. Сходный эффект игры цветов характерен и для ряда недорогих природных камней, таких, как диопсид, фибролит, кварц и турмалин. Хорошо известен коричневый камень — тигровый глаз, который является разновидностью кварца. Во время написания книги в продаже еще не появился настоящий синтетический хризоберилловый кошачий глаз, но Дэвид Паттерсон из «Криэйтив кристалз» говорил мне, что его компания намеревается производить этот материал. Имея в виду успех этой компании в синтезе александрита, можно ожидать, что синтетический кошачий глаз будет материалом высокого качества, сопоставимым по виду с лучшими природными разновидностями, а его стоимость, вероятно, будет в десять раз меньше стоимости аналогичного природного камня.