| hydroterminen smaragdi | |
|---|---|
| smaragdikiteet | |
| Kaava | Ole 3 Al 2 Si 6 O 18 |
| sekoitusta | Fe 2 O 3 , V 2 O 3 , Cr 2 O 3 |
| Fyysiset ominaisuudet | |
| Väri | Tummanvihreä, sinivihreä |
| Viivan väri | Valkoinen |
| Paistaa | Lasi |
| Läpinäkyvyys | Läpinäkyvä, läpikuultava |
| Kovuus | 7,5-8,0 Mohsin asteikolla |
| pilkkominen | epätäydellinen |
| mutka | Karkea, epätasainen |
| Tiheys | 2,69-2,78 g/cm³ |
| Kristallografiset ominaisuudet | |
| Syngonia | Kuusikulmainen |
| Optiset ominaisuudet | |
| Taitekerroin |
n ω = 1,564–1,595, n ε = 1,568–1,602 |
Hydroterminen smaragdi tai viljelty smaragdi (tunnetaan myös nimellä synteettinen smaragdi , laboratoriossa kasvatettu smaragdi ja venäläinen smaragdi ) on smaragdi , joka saadaan hydrotermisellä fuusioprosessilla . Se eroaa luonnollisista smaragdeista, jotka muodostuvat geologisten prosessien seurauksena, puhtautensa ja rakeisuutensa vuoksi, mikä on täysin mahdotonta luonnolliselle smaragdille .
Smaragdi on toinen keinotekoisesti kasvatettu jalokivi (ensimmäiset olivat rubiinikiteitä , joita ranskalaiset kemistit E. Fremy ja O. Verneuil kasvattivat 1800-luvun lopulla Al2O3:n sulatuksesta Cr2O3:n seoksella). Kuten rubiinin tapauksessa, synteettisen smaragdin kasvattamisen kannustin oli laadukkaan luonnonmateriaalin erittäin korkea hinta.
Synteettisen smaragdin historia on hyvin monimutkainen - hyvin usein kiteitä, joiden kasvatustekniikan on kehittänyt yksi (joskus nimetön) tutkija, alkoivat kasvattaa monet yritykset. On todettu tosiasia, että ensimmäinen jalokivilaatuinen smaragdi kasvatettiin 1930-luvun alussa saksalaisessa kemianjättiläisessä IG Farbenindustryssa ja sille annettiin kaupallinen nimi "igmerald". Näiden smaragdien analyysistä voidaan päätellä, että kiteiden kasvu ilmeisesti tapahtui platinaupokkaissa yli 1000 °C:n lämpötiloissa Li2MoO4-suolasulassa olevasta liuoksesta.
Myöhemmin tämä tekniikka (tavalla tai toisella muunnetussa muodossa) levisi ympäri maailmaa, ja siitä tuli perusta useille keinotekoisten jalokivien tuotantoille - Nakken, Gilson, Linde, Chatham ja monet muut. Yhden niistä perustaja, K. Chatham, jopa otti 1900-luvun jälkipuoliskolla käyttöön erityisen termin tällaisille kiteille: "luoneet jalokivet". Tämä termi tarkoittaa, että kide kasvoi olosuhteissa, jotka ovat täysin analogisia luonnollisten prosessien kanssa, mutta ihmisen toteuttamia. Tämän seurauksena itse kristalli on samanlainen kuin luonnolliset.
Huomaa, että K. Chatham, joka käytti sanaa "loi jalokivet" smaragdiinsa, oli hieman ovela. Tosiasia on, että luonnossa smaragdikiteet eivät kasva sulatuksesta, vaan hydrotermisistä liuoksista, ts. luonnossa ja laboratoriossa toteutuvat olennaisesti erilaiset prosessit ja kasvuolosuhteet. Prosessien erot heijastuvat myös eroina luonnon- ja laboratoriotuotteissa (smaragdikiteet): luonnon smaragdit sisältävät vesiseoksen, joka on vangittu hydrotermisestä liuoksesta, jonka molekyylit sijaitsevat kiderakenteen onteloissa; sulatuksesta kasvaneet kiteet ovat päinvastoin vapaita veden epäpuhtauksista. Jälkimmäinen ilmenee siinä, että luonnollisilla smaragdeilla on korkeampi tiheys, taitekerroin ja kahtaistaitteisuus verrattuna Chathamin smaragdeihin.
Edellä oleva tekee selväksi, että on yrityksiä toteuttaa hydroterminen kasvuprosessi smaragdikiteiden saamiseksi, joihin termiä "luodut jalokivet" voitaisiin täysin soveltaa. Nämä yritykset johtivat myönteisiin tuloksiin Yhdysvalloissa ja Neuvostoliitossa . Ensimmäiset tulokset saavutti amerikkalainen tutkija E. Flanigen 1900-luvun 60-luvulla, joka onnistui kasvattamaan smaragdikiteitä hydrotermisistä erittäin väkevistä NH4Cl-liuoksista ~500˚С lämpötiloissa ja noin 1000 atm:n paineissa. Valitettavasti synteesiprosessi hiipui melko nopeasti, minkä vuoksi suurten kiteiden saamiseksi oli tarpeen "siirtää" kasvaneet smaragdit toiseen autoklaaviin ja toistaa kasvuprosessi. Ilmeisesti tämä prosessi toteutettiin itävaltalaisessa Lechleitner-yrityksessä.
Neuvostoliitossa tämänsuuntaista työtä tehtiin Moskovassa ( Neuvostoliiton tiedeakatemian kristallografian instituutti ) ja Novosibirskissä ( Neuvostoliiton tiedeakatemian Siperian haaran geologian ja geofysiikan instituutti ). Jos Moskovan tutkijoiden työ lopetettiin nopeasti, ryhmä nuoria Novosibirskin tutkijoita A. Lebedev, A. Ilyin, D. Fursenko (kaikki Novosibirskin valtionyliopiston geologian ja geofysiikan tiedekunnasta valmistuneet) päällikön johdolla. . Hydrotermisen kiteiden kasvun laboratorio V. Klyakhina 1970-luvun alussa pystyi ratkaisemaan ongelman - toteuttamaan smaragdikiteiden vakaan kasvun hydrotermisistä liuoksista. Myöhemmin, 80-luvulla, heihin liittyivät samasta tiedekunnasta valmistuneet V. Thomas, I. Fursenko, V. Maltsev ja S. Demin.
Ensimmäisen hydrotermisen smaragdin kiteen viljelyn jälkeen Geologian ja geofysiikan instituutissa on kasvuprosessin tekniikkaa parannettu jatkuvasti. Tärkeimmät tämänsuuntaiset työt keskittyivät:
a) hydrotermisen smaragdin värin kylläisyyden parantamiseen;
b) kiteiden värin tasaisuuden lisääntyminen;
c) taistelu kiteiden puutteellisuuksia vastaan (tavoitteena on kasvattaa kide, joka ei sisällä yhtään halkeamaa);
d) kasvuprosessin toistettavuuden lisääminen;
e) kasvatetun materiaalin tuoton kasvu.
Myöhemmin, vuonna 1989, tehostaakseen teknologista tutkimusta ja siirtääkseen niitä omavaraisuuteen , Tiedeakatemian Siperian osaston yhteinen geologian, mineralogian ja geofysiikan instituutti (nimi geologian ja geofysiikan instituutin uudelleenorganisoinnin mukaan). Venäjän tiedeakatemian Siperian haara) ja thaimaalainen koruyhtiö Pinky Trading LTD (Bangkok) perustivat yhteisyrityksen TAIRUS , joka tuottaa smaragdikiteitä tuotemerkillä "Russian emerald".
Kiteiden kasvuprosessi hydrotermisissä olosuhteissa tapahtuu korkeissa lämpötiloissa ja paineissa. Siksi tämä prosessi suoritetaan erityisissä paksuseinäisissä astioissa - autoklaaveissa, jotka on valmistettu erityisestä lujasta korroosiota ja lämmönkestävästä teräksestä. Kuvassa näkyvä autoklaavi ei ole suuri, sen työtilavuus on noin 250 ml, mikä mahdollistaa noin 100 g smaragdikiteiden kasvattamisen yhdessä kasvatussyklissä. Esimerkiksi kvartsikiteiden hydrotermiseen kasvattamiseen tarkoitetut autoklaavit ovat paljon suurempia - jopa 6 m3, ja niiden avulla voidaan kasvattaa jopa puoli tonnia kiteitä yhdessä kasvusyklissä.
Smaragdikiteiden hydrotermisen kasvun ydin venäläistä smaragditeknologiaa käyttämällä on seuraava. Autoklaavin työontelon pohjalle kaadetaan panos (4) - murskattu luonnollinen beryll ei ole jalokivilaatua. Sen yläpuolella on kalvo (5) - teräksinen pyöreä levy, jossa on reikiä, joka jakaa autoklaavin työontelon kahteen vyöhykkeeseen: liukeneminen (kalvon alla) ja kasvu (kalvon yläpuolella). Kasvuvyöhykkeelle asetetaan kehys (6), jossa on yksi tai useampi siemen (7) - suorakaiteen muotoiset ohuet levyt, jotka on leikattu korkealaatuisimmista aiemmissa jaksoissa kasvatetuista smaragdikiteistä. Sitten sisäonteloon lisätään tarvittava määrä vettä ja mineralisaattoria (tietyn koostumuksen seos, joka lisää berylin liukoisuutta hydrotermiseen liuokseen). Venäjän smaragdinviljelytekniikassa mineralisaattorina käytetään suoloja, jotka ovat läsnä todellisissa pegmatiittiprosesseissa, joiden aikana muodostuu luonnollisia beryllikiteitä. Siten joko luonnollisia aineita tai täysin luonnollisia aineita vastaavat aineet ovat mukana alkutuotteina Venäjän smaragdinviljelytekniikassa. Ladattu autoklaavi suljetaan yläosasta ja asetetaan erityiseen pystysuoraan uuniin, jossa autoklaavi kuumennetaan noin 600 °C:seen ja paine siinä nousee 1500 atm:iin. Lisäksi autoklaavin alaosa (liukenemisvyöhyke) kuumennetaan korkeampaan lämpötilaan kuin yläosa (kasvuvyöhyke). Liukenemisvyöhykkeellä hydroterminen liuos kyllästetään varauskomponenteilla (beryyli). Liukenemisvyöhykkeeltä luonnollisen lämpökonvektion seurauksena kylläiset liuokset tulevat kasvuvyöhykkeelle, jossa ne jäähtyvät ja ylikyllästyvät. Ylikyllästetyn liuoksen ylimääräinen aine kerrostuu siemenlevyille - smaragdikiteet kasvavat. Yhden kasvusyklin kokonaiskesto on 1 kuukausi, jonka aikana yhdellä tai useammalla smaragdikiteellä, joiden kokonaispaino on enintään 100 g, kokonaispituus enintään 19 cm ja paksuus enintään 2,5 cm, on aikaa kasvaa.
Havainnollistetaan nyt kaavion avulla läheinen analogia laboratorio- ja luonnollisten hydrotermisten prosessien toteuttamisen välillä. Kun sulaa magmaa viedään maan syvyydestä maankuoren paksuuteen, sula alkaa kiteytyä, jolloin muodostuu esimerkiksi graniittia. Samaan aikaan sulasta alkavat erottua kaasumaiset komponentit, ensisijaisesti vesi, johon liuotetaan luonnollisten mineralisaattorien lisäaineita, jotka pystyvät liuottamaan hyvin normaaleissa olosuhteissa liukenemattomia aineita. Tällaista vesipitoista kaasuliuosta kutsutaan hydrotermiseksi. Magmaattisen kiteytymisen lopussa maankuoren paksuuteen muodostuu onkalo, jota ympäröivät kiteisestä kivestä koostuvat kiinteät seinämät, jotka on täytetty hydrotermisellä liuoksella. Lämpötilan ja paineen laskeessa edelleen "ylimääräistä" ainetta alkaa kerrostua hydrotermisestä liuoksesta - kiteet kasvavat. Vertaamalla luonnollisia ja laboratoriohydrotermisiä prosesseja näemme niiden lähes täydellisen analogian - jopa hermeettinen autoklaavi on läsnä luonnollisessa, vain sen seinät eivät ole rautaa, vaan kestävää graniittia.
Kiteitä kasvatetaan erittäin happamissa kloridiliuoksissa. Autoklaaviteräs ei kestä aggressiivisia kloridiliuoksia ollenkaan, joten kiteiden kasvu tapahtuu suojasäiliöissä, jotka on valmistettu inertistä materiaalista (kulta). Mehukas vihreä väri, joka on lähellä klassisten luonnollisten kolumbialaisten smaragdien väriä, johtuu Cr3+- ja V3+-epäpuhtauksien yhteisvaikutuksesta berylissä. Värin puhtautta helpottaa se, että kullasta valmistettu suojatiivis säiliö estää kasvaneen kiteen saastumisen autoklaaviteräskomponenteilla. Biron-smaragdin gemologinen analyysi osoittaa, että se muistuttaa suuresti luonnollisia smaragdeja (vihreä ja kelta-vihreä väri Chelsea-suodattimen alla, ei luminesenssia UV-säteilyssä, lisääntyneet tiheydet ja taitekertoimet jne.), joissa se on lähellä smaragdia "Venäjän smaragdi" ja eroaa pohjimmiltaan kiteistä, jotka on saatu suolasulaissa olevista liuoksista. [1] Tässä smaragdissa oli todellakin mahdollista vähentää juovien kontrastia, mutta johtuen siitä, että kasvavan uudistumispinnan karheus on paljon hienompaa, juovien pitoisuus leikatun kiven tilavuusyksikköä kohti on huomattava. korkeampi. Siksi pienissä leikkauksissa erittäin kaunis Biron-smaragdi suurissa kivissä alkaa menettää pelinsä. Tällä hetkellä sitä ei ilmeisesti valmisteta huomattavasti korkeampien kustannusten vuoksi verrattuna venäläisen smaragdi-smaragdin tuotantoon, mutta osa sen määristä löytyy edelleen maailman korumarkkinoilta.
Tämän smaragdin kiteiden morfologian, siinä olevien sulkeumien koostumuksen, IR-spektrien ja useiden muiden parametrien analyysi antaa meille mahdollisuuden päätellä, että tämä smaragdi tuotettiin käyttämällä tekniikkaa, joka on lähellä Biron-smaragdin tuotantoprosessia. Sen väri, toisin kuin Biron-smaragdi, johtuu siitä, että berylissä on vain Cr3 + -epäpuhtauksia, mikä aiheuttaa punaista luminesenssia ultraviolettisäteilyssä ja punaista väriä Chelsea-suodattimen alla, mikä on täysin epätyypillistä luonnonkiville. Tällä hetkellä ei ilmeisesti myöskään valmisteta. [2]
1900-2000 -luvun vaihteessa TAIRUS -yhtiön työntekijät onnistuivat kasvattamaan smaragdin, jonka juovien kontrasti oli olennaisesti vähentynyt. Kiteet näyttivät poikkeuksellisen läpinäkyviltä ja niiden avulla oli mahdollista leikata minkä tahansa kokoisia suuria kiviä, joiden leikkaus ei laskenut koon mukaan. Amerikkalaisen tutkijan E. Flanigenin tulokset toimivat perustana näiden kiteiden kasvattamiseen käytettävän mineralisaattorin koostumuksen kehittämisessä. [3] Kiteiden kasvatusprosessi suoritettiin platinasäiliöissä, minkä ansiosta kiteet olivat vapaita autoklavoidun teräksen komponenteista, ja itse smaragdi sai työnimen "platina". Tällaisten smaragdien väri johtuu siitä, että beryllissä on vain Cr3+-epäpuhtauksia, jotka, kuten "kiinalainen" smaragdi, kivet näyttävät punaisilta Chelsea-suodattimen läpi ja niille oli ominaista voimakas punainen luminesenssi ultraviolettisäteilyssä. Jälkimmäinen seikka jarrutti tällaisen smaragdin* laajaa tuotantoa, mutta pienet erät italialaisen jälleenmyyjän A. Malossin kautta alkoivat tulla korumarkkinoille hänen nimellä: Malossi hydrothermal synteettinen smaragdi. Myöhemmin kerrottiin, että "Malossi smaragdi" tuotettiin Tšekin tasavallassa, mutta Malossi smaragdin viimeisten kiteiden analyysi osoitti niiden täydellisen identiteetin "platinaan", mikä viittaa näiden "kahden" kasvuprosessien täydelliseen identiteettiin. erityyppisiä” hydrotermisiä smaragdeja.
Rinnakkain "platina"-smaragdin työskentelyn kanssa ryhmä TAIRUS-työntekijöitä D. Fursenkon johdolla yritti kasvattaa smaragdia, joka ei ollut väriltään huonompi kuin "Biron"-smaragdi (jota pidettiin 2000-luvun alussa). hydrotermisen smaragdin vakiovärinä) ja yhtä läpinäkyvä kuin "platina" smaragdi . Tämän ryhmän yli 7 vuotta työskenteli ensimmäisten positiivisten tulosten saamiseen ja vielä muutama vuosi tekniikan hienosäätöön. Näin ilmestyi "kolumbialainen värismaragdi" - hydrotermisesti kasvatettu smaragdi, jonka väri on poikkeuksellisen vihreä, ei väriltään huonompi kuin parhaat esimerkit "Biron"-smaragdista, ja läpinäkyvyydeltään (johtuen strioiden erittäin alhaisesta kontrastista) ylittää "platina" smaragdin. Kolumbialaisen smaragdin väri johtuu berylissä olevasta V3+-epäpuhtaudesta, mikä on syynä tämän smaragdin puhtaasti "luonnolliseen" käyttäytymiseen - vihreä Chelsea-suodattimen alla ja luminesenssin täydellinen puuttuminen. Muiden ominaisuuksien mukaan (vesiepäpuhtauksien esiintyminen kanavissa, korkea tiheys, korkea taitekerroin jne.) Kolumbian värismaragdi on täysin samanlainen kuin parhaat luonnolliset kolumbialaiset smaragdit. [neljä]
Tällä hetkellä hydrotermisesti kasvatetun smaragdin maailmanmarkkinoiden tarpeet katetaan lähes kokonaan venäläisellä smaragdilla (rako suhteellisen pienille leikatuille kiville) ja kolumbialaisen värismaragdin kanssa (rakoalue kalliimmille suurille leikkauksille). Muut hydrotermisesti kasvatetut smaragdilajikkeet tulevat markkinoille satunnaisesti ja pienissä erissä, mikä saattaa viitata siihen, että tällä hetkellä ei ole olemassa laajamittaista keinotekoisten smaragdien tuotantoa, joka perustuisi muihin teknologisiin prosesseihin.