Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

Топаз широко распространен на мировом ювелирном рынке. В древние времена существовало представление, что все желтые камни являются топазами, но это не соответствовало истине [7]. Топаз – минерал из класса островных силикатов с теоретической формулой Аl2[SiO4](F, ОН)2 с варьирующем отношение F:ОН. В природе минерал часто совершенно бесцветен или очень слабо окрашен, встречаются голубые, оранжевые, винно-желтые, коричневые и бледно-зеленые, более редко красные и розовые топазы. Преимущественно ювелирное сырье добывают в наиболее крупных месторождениях Бразилии (штат Минас-Жерайс), США, Бирме, Шри-Ланке, Японии, Пакистане, Афганистане, Австралии и др. [3]. В России месторождения топаза разрабатываются с начала XVIII в. Самыми известными являются Волынское месторождение (Украина), месторождения Урала (Россия), Забайкалья (Россия) и Памира (Таджикистан). По классификации Е.Я. Киевленко (1973) топаз относится к ювелирным камням III порядка. Российский ювелирный рынок заполнен изделиями с топазом насыщенных голубых и синих оттенков, большая часть которых являются облагороженными и привезенными из-за рубежа [1]. Популярность камня и его цветовое разнообразие дает широкие возможности для его имитации. Сегодня существуют высококачественные аналоги топаза, и определить подлинность можно только с помощью специальных исследований.

Материаля и методы исследования

Для геммологических исследований была предоставлена частная коллекция ограненных камней (27 шт.). По предположению владельца, вся коллекция состоит из топазов от бледно-голубого до синего цветов. Целью исследования было установление природы камня. Для сравнения геммологических характеристик были изучены пять образцов природного топаза из месторождения Забытое (Приморье, Россия), хранящихся в фондах Геологического музея им. А.А. Чернова.

Для решения поставленной задачи использовалась геммологическая модульная система МОDUL 1 EICHORST, электронный микроскоп Optics, рамановская спектроскопия (HR800, Horiba Jobin Yvon) и сканирующий электронный микроскоп (Tescan Vega 3 LMH с энергодисперсионной приставкой X-Max).

Результаты исследования и их обсуждение

Значительная часть коллекционного минералогического материала в России поступает из Приморского края полиметаллических и боросиликатных месторождений. Это лучшие в России коллекционные образцы сульфидов (галенита, сфалерита, пирротина, халькопирита, арсенопирита, бурнонита), борсодержащих силикатов (датолита, данбурита, ильваита, аксинита), разнообразные по морфологии и цветовой гамме образцы кварца, кальцита и флюорита [6]. Месторождение Забытое с ювелирной топазовой минерализацией выявлено в 1952 году. Месторождение относится к редкометалльно-касситерит-вольфрамитовому типу грейзено-кварцево-жильной формации и является незначительным по запасам [5]. В полостях мощных жил обнаружены друзовые агрегаты дымчатого кварца, топаза, берилла, родохрозита, бертрандита, касситерита, вольфрамита, арсенопирита и др. [4]. Топаз является наиболее распространенным нерудным минералом данного месторождения.

В фондах Геологического музея им. А.А. Чернова топазы с месторождения Забытое образует друзовые срастания с кварцем. Цвет топаза от бледно-голубого до практически бесцветного. Несколько образцов представляют собой отдельные кристаллы. Размер кристаллов от 1 до 8 см с хорошо выраженными кристаллографическими формами, что позволяет отнести по типу кристаллов к шерловогорскому, который характеризуется комбинацией ромбических призм {120}, {110}, {011} и ромбических пирамид {111} (рис. 1).

Рис. 1. Топаз. Дальнегорская группа месторождений (Дальний Восток)

Топаз содержит газово-жидкие включения. Иногда их количество так велико, что отдельные участки кристаллов становятся полупрозрачными и мутными. Из твердых включений обнаружены чешуйки слюды размером 2–3 мм. В ультрафиолетовых лучах в длинноволновом диапазоне (365 нм) наблюдается слабое желтоватое или зеленоватое свечение. В коротковолновом диапазоне (254 нм) люминесценция отсутствует или очень слабая. Показатель преломления топаза установлен в пределах 1,61-1,62. Химический состав исследуемых образцов близок к теоретическому составу (в %): Аl2O3=56.3, SiO2=28.9, F=20.4. Высокие содержания фтора является отличительной особенностью топазов грейзеновых тел [2].

По системе GIA, установленная Геммологическим институтом Америки, топазы с месторождения Забытое имеют оттенок B, тон от v1 до m, насыщенность от 1 до 3. По характеру чистоты их отнесят к Type II от SI1 до SI2. Однако, в пределах отдельных кристаллов можно выделить участки размером от 6Х6Х5 мм сортового ювелирного сырья, в которых чистота камня достигает VS типа (табл. 1) [6].

Результаты геммологического исследования ограненных камней из частной коллекции приведены в табл. 1. В предоставленной коллекции 27 камней огранены в форме круга, овала, груши, маркизы, треугольника, квадрата и октагона (рис. 2).

Качество огранки достаточно хорошее с правильным соотношением линейных и угловых размеров. Снижение качества обработки связано с микросколами шипов и на рундисте размером до 0,3 мм, а так же прослежены небольшие царапины на поверхности площадки. По системе GIA топазы имеют оттенок B, тон от v1 до d c насыщенностью от 2 до 5. Исследованная коллекция была разделена на основные категории, характеризующие голубые и синие топазы (табл. 1). Два более светлоокрашенных камня с насыщенностью от 2 до 3 отнесены к третьей категории Sky Blue (рис. 2а). Большая часть коллекции (24 шт.) голубых камней с окраской средней насыщенности от 3 до 4 отнесены ко второй категории Swiss Blue (рис. 2б), и один синий камень с насыщенностью 5 – к первой категории London Blue (рис. 2в).

Рис. 2. Виды огранки разноокрашенного топаза: категории: а – третья Sky Blue; б – вторая Swiss Blue; в – первая London Blue

Таблица 1

Геммологическая характеристика топаза

При микроскопическом изучение внутреннего строения обнаружено, что у большинства светло окрашенных и голубых камней присутствуют единичные газово-жидкие включения размером 0,03 мм. У камня голубого цвета, отнесенного ко второй категории Swiss Blue, и у синего камня первой категории London Blue по всему объему присутствуют газовые включения (размером до 0,05 мм), ориентированных в одном направлении, как вытянутой формы, так и округлой формы. Данные камни по шкале Мооса обладают твердостью более 8, что отличает их от большей части коллекции. В ультрафиолетовых лучах преимущественно ограненные камни в длинноволновом диапазоне характеризуется слабым желтовато-зеленоватым свечением, а при 254 нм люминесценция отсутствует или очень слабая, что соответствует характеру люминисценции природного топаза. Однако, камни голубого цвета второй категории и насыщенно-синего цвета первой категории, имеющие высокую твердость, обладают люминесценцией в желтовато-красных тонах. В отличие от большей части исследованных ограненных камней и природного топаза, у которых показатель варьирует в пределах 1,62, показатели преломления у данных образцов установлены значительно выше и колеблются от 1,72 до 1,79. Удельный вес светло-голубых и голубых камней варьирует в пределах 3,53-3,56, что соответствует показателям топаза. У голубого камня с высокими показателями преломления удельный вес равен 6,85 г/см3. Плотность камня синего цвета, относящегося к первой категории, установлена 3,64 г/см3. Полученные результаты позволяют сделать предположить, что камни категории Sky Blue и двадцать три камня категории Swiss Blue являются природными топазами, один камень в категории Swiss Blue является фианитом, а насыщенно синий London Blue – синтетическая шпинель (табл. 2).

Таблица 2

Результаты исследования топаза

Микрозондовые исследования и рамановская спектроскопия подтвердили данное предположение и уточнили состав имитаций топаза. В рамановских спектрах топаза в пределах 200-1500 см-1 наблюдаются хорошо выраженные полосы вблизи 210, 286, 359, 410, 800, 870 и 950 см-1, а пики вблизи 1010, 1135, 3690, 3723 и 3944 см-1 могут быть отнесены к области валентных колебаний ОН-группы [8]. Таким образом, синий камень категории London Blue можно отнести к шпинели или бета-корунду с повышенным содержанием алюминия с соотношением MgO/Al2O3 =1/5, а голубой камень категории Swiss Blue к фианиту.

Выводы

Комплексные геммологические исследования позволили диагностировать ограненные камни из предоставленной коллекции и сравнить их с топазами месторождения Забытое. Микроскопические исследования, иммерсионный и люминесцентный анализ, результаты рамановской спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии выявили природный топаз, синтетическую шпинель и фианит.