Основные минералы, используемые в ювелирной промышленности

Камень — широко распространенный материал, который использует человек. В исторические эпохи использование камня зависело от природных возможностей и культурных традиций разных стран. Так, в Египте изготавливались различные пекторали, фигуры птиц из золота со вставками из хризолита, малахита, амазонита, серпентина сердолика, горного хрусталя.

В Китае наибольшей популярностью пользовался нефрит — белый или зеленый камень, который применяется и сейчас из-за высоких механических свойств (сопротивление раздавливанию).

Из нефрита в Китае делали различные ювелирные украшения, статуэтки, амулеты, знаки власти царя и чиновников, письменные принадлежности.

В странах Ближнего Востока существовало 12 священных камней, каждому из которых приписывалась своя добродетель: изумруд, гранат, сапфир, топаз, аметист, яшма, халцедон, карнеол, хризолит, лазурит, берилл, гелиодор, оникс, агат.

Алмаз представляет собой аллотропическую модификацию чистого углерода. Кристаллическая решетка — кубическая гранецентрированная, типа алмаза. Самый твердый из природных материалов: твердость по Моосу — 10. Прозрачен. При высокой твердости алмаз — довольно хрупкий материал. При ударах он раскалывается по плоскостям спаянности (четырем плоскостям) — октаэдр. Алмаз имеет высокие показатели дисперсии и светопреломления. Луч видимого света, преломляясь в кристалле алмаза, расходится широким пучком, переливаясь всеми цветами радуги.

По прозрачности алмазы делятся на несколько категорий. Наиболее ценными считаются алмазы «чистой воды». Это такие камни, у которых даже под лупой с увеличением в 10 раз нельзя различить дефекты. Многие алмазы окрашены различными примесями. Окраска алмазов может быть дымчатой, розовой, зеленовато-желтой, бутылочно-зеленой, лиловой, вишневой, чернильно-фиолетовой.

Обычные формы огранки: «бриллиантовая», «маркиза», «грушевидная», «фантазийная». Бриллиантовая огранка — наиболее часто встречающаяся, так как позволяет наиболее полно выявить особенности алмаза — блеск и «игру» камня.

Алмаз с древних времен считается символом власти и богатства. В настоящее время он считается эталоном красоты. Наиболее крупные камни чистой воды находятся в государственных хранилищах и частных коллекциях. Наиболее представительная коллекция алмазов хранится в королевской сокровищнице Англии. В России в Алмазном фонде и Грановитой палате Московского Кремля есть уникальные алмазы, такие как «Орлов» в скипетре, «Шах». Крупнейший алмаз, найденный в Сибири в кимберлитовой трубке «Мир» в 1979 г., имеет массу 340 карат.

Алмазы широко используются при изготовлении ювелирных изделий, чаще всего вместе с другими цветными камнями: изумрудом, сапфиром, рубином и др. На рис. 16.1^[1] приведено ювелирное изделие с ограненными алмазами разного диаметра.

Рубин и сапфир. Эти минералы относятся к группе корунда. Химическая формула А1₂0₃. Кристаллическая решетка — триклинная. Имеют высокую твердость — 9 по Моосу. Ювелирные камни прозрачны.

Цвет собственный и обусловлен наличием ионов хромофоров: в рубине — ионов хрома, в сапфире — титана. Эти ионы замещают алюминий в кристаллической решетке. Интенсивность окраски зависит от содержания примесей. В бледно-розовых рубинах и бледно-синих сапфирах содержание хрома и титана не превышает десятых долей процента. Ярко окрашенные — содержат до 4% примесей.

К сапфирам относят также желтые (падпараджа), зеленые, лиловые и розовые камни. Их окраска определяется наличием таких ионов хромофоров, как железо (желтый цвет падпараджи) и марганца (розовый цвет). Совместное присутствие титана и марганца придает камню лиловый оттенок.

В сапфирах и реже в рубинах встречаются игольчатые кристаллы рутила, ориентированные по отношению друг к другу под углом 120°. Эти включения создают характерный оптический эффект — астеризм: на отполированном камне видна светлая звездочка. Такие камни обрабатываются в виде кабошонов. Обычная огранка сапфиров и рубинов: «маркиза», «полирная», «фантазийная», «бриллиантовая».

Крупные рубины встречаются в природе очень редко. Ярко окрашенные крупные рубины ценятся очень высоко, почти так же как алмаз.

В Древней Руси рубин — «яхонт червленый» — был одним из любимых камней и широко использовался при изготовлении различных украшений. В регалиях русских царей — скипетре и шапке Мономаха — 219 рубинов.

В настоящее время при изготовлении ювелирных украшений используются искусственно выращенные рубины, которые по сравнению с природными имеют менее интенсивную окраску.

Сапфир — «яхонт лазоревый» — также широко применялся раньше и применяется до сих пор. Наиболее эффектно темно-синие сапфиры выглядят вместе с бриллиантами, которые своим блеском и «игрой» подчеркивают глубину синего цвета сапфира.

На рис. 16.2 показаны серьги, выполненные из черного золота и украшенные сапфирами.

Изумруд. Этот минерал относится к группе бериллов. Химическая формула Be₂Al₂Si₆0₁₈. Кристаллическая решетка — гексагональная. Твердость по Моосу — 6,5—8. Хрупок. Ювелирные камни прозрачны.

Цвет минерала определяется присутствием ионов хромофоров и содержанием в некоторых бериллах до 7% щелочей. Ярко-зеленая окраска изумруда связана с присутствием в кристаллической решетке трехвалентных ионов хрома, замещающих алюминий. Интенсивность окраски зависит от концентрации хрома в минерале. Цвет берилла желтовато-зеленый. По цвету различают следующие бериллы: аквамарин — цвета светлой морской воды; гелиодор — золотисто-желтый; воробьевит — бледно-розовый. Их окраска обусловлена присутствием таких ионов хромофоров, как железо, марганец, а также щелочей.

Огранка бериллов, включая изумруд, — «бриллиантовая», «фантазийная», «изумрудная», «ступенчатая». Малопрозрачные камни обрабатываются в форме кабошонов.

Минералы группы берилла довольно широко распространены в природе. Некоторые минералы этой группы — зеленый берилл и аквамарин — встречаются в виде крупных кристаллов. Длина некоторых кристаллов достигает 15 см. Уникальный кристалл берилла, найденный на Урале, имел массу 35 кг.

Наиболее богатое месторождение аквамаринов находится в Бразилии, В 1910 г. там был обнаружен аквамарин нежно-голубого цвета, абсолютно прозрачный, массой около 100 кг, длиной 50 см.

Аквамарины привлекают ювелиров своим чистым свежим цветом морской воды. Кроме того, они прозрачны и имеют достаточно крупные размеры, чтобы допускать любой вид огранки. На рис. 16.3 приведена платиновая подвеска современных ювелиров, украшенная большим аквамарином и алмазами.

Из других минералов группы берилла наиболее высоко ценится золотисто-зеленый гелиодор с астеризмом. Эти кристаллы обрабатываются в виде кабошонов.

Наиболее ценный минерал из группы бериллов — изумруд. Это обусловлено его редкостью в природе и неповторимой окраской. Ярко окрашенные, прозрачные и крупные изумруды встречаются исключительно редко. Изумруды высокого качества поставляет на международный рынок в основном Индия. В России самый крупный изумруд массой около 2,2 кг был найден в прошлом веке на Урале («Изумруд Коковина»). Изумруд — один из самых дорогих самоцветов. Он используется в украшениях в виде вставок и обычно обрамляется бриллиантами, что позволяет наиболее полно проявить глубину и интенсивность его окраски, что прекрасно видно на рис. 16.4, на котором изображено кольцо, выполненное из золота и украшенное бриллиантами, сапфирами, изумрудами и цитринами.

Шпинель. Двойной оксид. Химическая формула MgAl₂0₄. Кристаллическая решетка — кубическая. Твердость по Моосу — 8. Прозрачна.

Чистая шпинель бесцветна и полностью прозрачна. Встречайся редко. Цвет ювелирной шпинели обусловлен присутствием в минерале хромофорных примесей, таких как железо, марганец, хром и цинк. Благородная шпинель (пикотит) — красно-рубиновая или розовая. Хлоршпинель — бутылочно-зеленая, рубицелл — оранжевая. Огранка шпинелей бриллиантовая, ступенчатая, комбинированная. Ярко окрашенная красно-рубиновая шпинель часто принимается за рубин. Так, самоцветы в сокровищнице королей Англии «Рубин Тимура» и «Рубин Черного Принца» на самом деле являются благородной рубиновой шпинелью. Бутылочно-зеленую хлоршпинель можно перепутать с бериллом.

Уникальный кристалл шпинели входит в число семи исторических камней, хранящихся в Алмазном фонде России. Большая императорская корона, изготовленная мастером И. Позье в 1762 г. к коронации Екатерины II, украшена бриллиантами — 4936 шт., жемчугом идеально круглой формы — 78 шт. Ее венчает огромный кристалл густо окрашенной шпинели (398,72 карат).

Александрит. Двойной оксид бериллия и алюминия. Химическая формула ВеА1₂0₄. Кристаллическая решетка — ромбическая. Твердость по Моосу — 8.5. Хрупок. Прозрачен.

Александрит является ювелирной разновидностью хризоберилла. Хризоберилл чистый — бесцветен. Хромофорные ионы — железо, титан, хром, замещая ионы алюминия и бериллия в кристаллической решетке, придают ему различный цвет: голубовато-зеленый, желтоватый с коричневым оттенком, оливково-зеленый. Цвет александрита, голубовато-зеленый при дневном освещении, становится пурпурно-красным при искусственном. Этот эффект вызван присутствием в решетке александрита трехвалентных ионов хрома.

Огранка хризобериллов и в частности александрита — «ступенчатая» или «бриллиантовая». Все вышеперечисленные ювелирные камни отличаются высокой твердостью — более 8 по Моосу. Вес их измеряется в каратах (1 карат = 0,2 г).

Из минералов, входящих во второй порядок первой группы, следует выделить несколько наиболее часто применяемых в ювелирных изделиях.

Группа кварца. Химическая формула Si0₂. Существует в двух аллотропических модификациях — триклинной и гексагональной. Твердость — от 6,5 до 7. Прозрачность — от прозрачного до непрозрачного.

Чистый кварц бесцветен и прозрачен и называется «горный хрусталь». Кварц может содержать хромофорные ионы марганца, железа, хрома, ванадия, титана и пр., а также включения других минералов, захваченных при кристаллизации. Поэтому в группе кварца наиболее широкий спектр цвета и прозрачности кристаллов.

Аметист — фиолетовый, раухтопаз — дымчатый кварц, морион — черный полупрозрачный или полностью непрозрачный, цитрин — золотистый или лимонный, авантюрин — желтовато-бурый с включениями железной слюдки. Кошачий, тигровый и соколиный глаз — разноцветные с включениями асбестовых волокон, кварц — «волосатик» с включениями рутила.

Халцедоны. Разновидность кварца с тригональной кристаллической решеткой. Содержит примеси воды (до 1,5%) и некоторые щелочи. По цвету, прозрачности и наличию включений различают следующие камни: сердолик — желтый, красный, оранжевый; сардер — краснобурый: хризопраз — зеленый; сапфирин — голубой; гелиотроп — зеленый халцедон с кроваво-красными включениями гематита; огненный агат — с иголочками гематита; агаты — слоистые, состоящие из чередующихся слоев разноокрашенных камней.

Опалы. Гидроксид. Химическая формула Si0₂—пН₂0. В ювелирной промышленности используется только благородный (огненный) опал.

Огранка прозрачных разновидностей минералов группы кварца (горный хрусталь, цитрин, аметист и пр.) — «бриллиантовая», «ступенчатая». Полупрозрачные и непрозрачные камни гранятся обычно в форме кабошона.

В ювелирной промышленности минералы группы кварца применяются в виде вставок в кольца, серьги, кулоны и пр. в сочетании с другими самоцветами, чаще всего бриллиантами.

В месторождениях кварц и его разновидности встречаются в виде крупных образований — жил, и в виде друз. Первые используются для изготовления различных художественных изделий. На рис. 16.5 показано кольцо из коллекции Gianmaria Donini, изготовленное из желтого золота и украшенное бриллиантами и опалами.

Топаз. Минерал подкласса островных силикатов. Химическая формула Al₂[Si0₄](F0H)₂. Кристаллическая решетка — ромбическая. Твердость по Моосу — 8. Прозрачен.

Цвет определяется присутствием ионов хромофоров, таких как железо двухи трехвалентное, титан, хром, ванадий и др. В частности, голубой цвет топазу придает ион титана, винно-желтый — хрома и железа, розовый — ванадия. Чистый минерал прозрачен и бесцветен. При соответствующей огранке имитирует алмаз. Топаз имеет сходство не только с алмазом (бесцветный), но и с другими самоцветами, такими как сапфир (голубой топаз), аквамарин (светло-голубой), циркон (желтый топаз).

Огранка топазов — «ступенчатая» овальная, типа топаза, иногда «бриллиантовая» и комбинированная. Топазы с включениями гранятся в виде кабошонов.

Топазы довольно хорошо распространены в природе. Размеры их нередко достаточно велики. Встречаются топазы массой несколько килограмм и более. На Украине в 1966 г. был обнаружен топаз массой 117 кг. Поэтому цена топаза не увеличивается с увеличением массы в тех же пропорциях, как у алмаза или других более ценных камней. Невысокая стоимость топазов позволяет использовать их для имитации других более ценных минералов.

На рис. 16.6 приведена брошь с голубым топазом.

Гранаты. Минералы подкласса островных силикатов. Подразделяются на два ряда: альмандиновый и андрадитовый. На рис. 16.7 показан гранатовый браслет.

Гранаты алъмандинового ряда. Химическая формула: (Mg, Fe, Mn)₃Al₂(Si0₄)₃. Твердость — 7,0—7,5. Альмандиновый ряд включает следующие предельные минералы: пироп — Mg₃Al₂(Bi0₄)₃, альмандин — Fe₃Al₂(Si0₄)₃, спессартин — Mn₃Al₂(Si0₄)₃. Цвета камней разнообразные.

На рис. 16.8 приведено кольцо с драгоценными камнями.

Пироп — бесцветный в чистом виде. В природе встречается исключительно редко. Обычно содержит примеси хрома с железом и марганцем. Хром и марганец придают пиропу красный цвет, хром и железо — красно-лиловый. Наиболее ценным является родолит — розово-красный, пурпурный пироп, в котором треть ионов магния замещены железом.

Цвет альмандина красный, фиолетово-красный. Это самый распространенный из ювелирных гранатов.

Цвет спессартина медово-желтый, желто-оранжевый, оранжевый. Крупные кристаллы встречаются редко. Из группы гранатов один из самых дорогих.

Андрадитовый ряд. Химическая формула — Ca₃Cr₂[Si04]₃. Твердость — 6,5—7,5.

Уваровит: химическая формула — Ca₃Cr₂[Si0₄1₃; цвет — ярко-изумрудный.

Гроссуляр: химическая формула — Ca₃Al₂[Si0₄]₃; цвет — зеленый, цвета крыжовника. Зеленый цвет придают ему ионы железа и хрома. В чистом виде бесцветен (лейкогранат).

Демантоид: химическая формула — Ca₃(Fe, Cr)₂[Si0₄]₃; цвет — ярко-зеленый, травяно-зеленый. Наиболее ценен с ювелирной точки зрения. Характеризуется прекрасной игрой света. Блеск и игра камня обеспечиваются высоким показателем преломления света (1,88—1,89) и дисперсией (0,057). Эти характеристики выше, чем у алмаза.

Турмалин. Боросиликат. Химическая формула — (Na, Cr)(Mg, Fe, Li)₃Al₆[Si₆0₈] [В0₃]₃(0Н)₄. Состав турмалина непостоянен. Ионы натрия, калия, железа, марганца, лития и алюминия могут замещать друг друга в различных количествах. Кроме того, турмалины содержат различные примеси: калий, хром, титан, ванадий, бериллий, рубидий, цинк, цезий.

Кристаллическая решетка — тригональная. Твердость — 7,0—7,5.

Цвет турмалинов весьма разнообразен. Часто окрашены полихромно, двух-, трех-, четырехи иногда пятицветные. Различают следующие разновидности турмалинов: шерл — черный, железистый; рубеллит — розовый, марганцовистый; дравит — коричневый, желтый, бурый, магниевый. Инголит — синий, полихромный, натриеволитиевый. Хром-турмалин — зеленый; хромистый. Турмалины могут иметь множество различных оттенков. Крупные прозрачные турмалины редки. Гранятся «розой», «бриллиантовой» огранкой, комбинированной.

Все перечисленные выше минералы используются в ювелирной промышленности в виде монокристаллов. Кроме камней-монокристаллов применяют некоторые поликристаллические минералы, которые относят к группе поделочных камней. Из них изготавливают вставки к кулонам, кольцам и пр. для недорогих ювелирных украшений. К таким минералам относятся жадеит, малахит, лазурит, нефрит, полевые шпаты.

На рис. 16.9 показаны серьги фирмы Tiffany, выполненные из платины с драгоценными камнями.

Жадеит. Химическая формула — NaAI (Si₂0₆). В структуре натрий часто замещается кальцием, алюминий — магнием, железом, хромом. Твердость — 6,5—7,5. Цвет минерала зависит от состава. Чаще всего встречается яблочно-зеленая разновидность. Изумрудно-зеленый жадеит ценится наиболее высоко. Его цвет обусловлен присутствием ионов хрома (в прозрачных камнях — в сотых долях процента, в непрозрачных — до 7,0%). Существуют также белые, черные, розовые, синие, желтые, красные и фиолетовые разновидности жадеита. Огранка непрозрачных, полупрозрачных камней — кабошон.

Нефрит. Химическая формула — Ca₂(Mg, Fe)₅[Si₄O_n]₂(OH)₂. В качестве примесей может содержать титан, хром, ниобий. Кристаллическая решетка моноклинная. Твердость — 5,5—6,5. Цвет — зеленый различных оттенков. Непрозрачен. Просвечивает только в тонких сколах.

Широко используется в ювелирной промышленности для изготовления бус, браслетов, вставок в кольца и пр.

На рис. 16.10 представлена подвеска из белого и розового золота с драгоценными камнями.

Полевые шпаты. Алюмосиликаты. Химическая формула Na[AlSi₃0₈] — альбит, Ca[Al₂Si₂0₈] — анортит. Кристаллическая решетка — триклинная. Твердость — 5—6,5.

Разновидности полевых шпатов применяются в ювелирной промышленности для различных вставок в дешевые изделия. Среди них «солнечный камень» — альбит, в котором рассеяны мельчайшие включения гетита и гематита, создающие эффект оранжево-красного свечения.

«Лунный камень» — анортит с нежно-синеватым перламутровым отливом. Лабрадорит — темно-серый с синим или зеленым отливом. Амазонит — голубовато-белый или зелено-белый.

Лазурит. Химическая формула — Na₆Ca₂[AlSi0₄](S0₄)₅. Кристаллическая решетка — кубическая. Твердость — 5—6. Непрозрачный. Цвет — ярко-синий, цвета лазури. Из лазурита изготавливают вставки, бусы, браслеты и пр.

Малахит. Химическая формула — Си₂[С0₃](0Н)₂. Твердость — 3,5—4. Непрозрачен. Цвет — зеленый различных оттенков.

Окраска малахита неоднородна. Строение малахита зональное. На полированном срезе отчетливо видны чередующиеся зоны — темнои светло-зеленые. У бирюзового малахита расположение зон концентрическое и их размер — десятые доли миллиметра. Темные зоны обычно более крупные. Рисунок бирюзового малахита муаровый. Плисовый малахит имеет радиально-лучистое строение и используется в ювелирных изделиях реже.

Бирюза. Химическая формула СиА1₆[Р00₄]₄(0Н)₈ • 5Н₂0. Состав непостоянный. Может содержать дополнительно железо, кремний, кальций, магний, хром и пр. Кристаллическая решетка — триклинная. Твердость — 5−6. Непрозрачна. Цвет — небесно-голубой, голубоватозеленый, серовато-зеленый. Часто содержит включения кристаллов пирита, кварца, рутила и других минералов. Легко обрабатывается, обычно в виде кабошонов. Наиболее ценится бирюза небесно-голубого и зеленовато-голубого цвета без включений и примесей.

Кроме неорганических природных минералов в ювелирных изделиях применяют некоторые органические вещества: янтарь, жемчуг, кораллы.

Янтарь. Ископаемая смола. Химическая формула — ^сю^н1б°- Твердость — 2—3. Прозрачность — от прозрачного до непрозрачного. Цвет — все оттенки желтого: от светло-желтого, почти бесцветного, до желто-оранжевого, красного, коричневого, реже — черного. Некоторые куски янтаря имеют включения насекомых или растений. Из янтаря изготавливают бусы, браслеты, различные вставки и пр.

Жемчуг. Химический состав: углекислый кальций — 85—90%, органика — 4—6%, вода — 3—4%. Твердость — 3—4. Прозрачность — от прозрачного до непрозрачного.

Жемчуг образуется в раковинах некоторых моллюсков, которые выделяют перламутр. Случайно попавшая небольшая частичка под мантией моллюска обволакивается перламутром. Эти слои нарастают со временем, и происходит рост жемчужины.

Цвет жемчуга разнообразен: белый, голубой, желтый, зеленоватый, розовый, серый, черный. Механически не обрабатывается.

На рис. 16.11 показано золотое кольцо с черным и белым жемчугом.

Коралл. Карбонат кальция — скелеты некоторых морских полипов. Твердость — 3—4. Непрозрачен. Цвет — молочно-белый, телесно-розовый, бледно-розовый, ярко-розовый, оранжево-розовый, красный, черный.

На рис. 16.12 приведено кольцо, украшенное кораллами и бриллиантами. Коралл обрабатывается для вставок в форме кабошонов или уплощенных бусин.

Имитация ювелирных камней. Имитация — использование различных материалов, сходных по свойствам с драгоценными камнями. Для имитации используется в первую очередь стекло — стеклянная имитация, а также дублеты и триплеты-склейки нескольких материалов, пластмасса и полимеры.

В настоящее время под имитацией понимают также искусственно выращенные минералы и искусственно выращенный жемчуг. На рис. 16.13 представлено колье, выполненное из желтого золота и украшенное бриллиантами, черным культивированным жемчугом и хризолитами.

На рис. 16.14—16.26 представлены минералы, используемые в ювелирной промышленности.

• [1] Рисунки к главе 16 в соответствии с порядковыми номерами размещены на цветной вкладке.