Синтетический аметист

Cтраница 1

Синтетические аметисты характеризуются повышенной плотностью ростовых дислокаций ( р - 105 см-2) по сравнению с кристаллами, выращенными из растворов карбоната и гидроокиси натрия, а также интенсивными дофинейскими двойникованиями. Массовое зарождение дислокаций стимулируется выпаданием на поверхность затравки в начальный период роста твердых включений, чаще всего гидроксидов железа, переносимых конвекционными потоками раствора в камеру кристаллизации из шихтовой смеси. Поскольку синтез аметиста осуществляется из сильно пересыщенных растворов ( при температурных перепадах до 20 С) на сравнительно медленно растущие затравочные пластины, в системе, особенно в длительных ( свыше 40 - 50 сут) циклах кристаллизации, зарождаются спонтанно и переносятся на ростовые поверхности микроскопические кристаллы кварца. Часть из них, закономерно прирастая к деловым кристаллам, дает начало двойниковым вросткам, которые клинообразно, в виде тригональных пирамид, обращенных вершинами к затравке, разрастаются тангенциально по мере продвижения фронта роста г-грани. В природных кристаллах аметиста двойники также пользуются большим распространением, и присутствие их в синтетических аметистах не только не снижает качество кристаллосырья, но и, наоборот, приближает его по морфологическим признакам к натуральным камням. [1]

В синтетических аметистах широко распространены сингенетические залеченные трещины, места выхода которых на поверхности R - и г-граней декорированы шрамовыми вициналями и двойниковыми субиндивидами. Менее подвержены растрескиванию г-кристаллы. Часто можно наблюдать, что трещины в пирамидах г возникают на твердых включениях гидроокислов железа и микроскопических кварцевых кристаллах спонтанного зарождения, оседающих на грани. Такие трещины образуются главным образом в наружных слоях и распространяются розетками, достигая иногда поверхности затравки. Все другие виды трещиноватости, в том числе и разрывные трещины в затравках, имеют значительно меньшее распространение. Концепция гетерометрии приемлема, очевидно, лишь для объяснения интенсивного, постоянно проявляющегося, сингенетического растрескивания пирамид роста три-гональной призмы кристаллов аметиста. [2]

Основным дефектом синтетических аметистов, как, впрочем, и всех ромбоэдрических кварцевых кристаллов, выращиваемых из растворов карбоната калия, является трещиноватость. [3]

Для кристаллов синтетического аметиста, как и для кристаллов природного, характерно образование дофинейских и бразильских двойников. Во многих случаях развитие дофинейских двойников происходит столь интенсивно, что г-грань через некоторое время полностью замещается / - гранью. [4]

Во всех исследованных кристаллах природного и синтетического аметиста наблюдается характерный спектр электронного парамагнитного резонанса, связанный с ионами трехвалентного железа, изоморфно замещающими кремний. Было установлено, что интенсивность линий ЭПР в исходных, необлученных кристаллах прямо пропорциональна плотности аметистовой окраски, образующейся в тех же кристаллах под действием ионизирующего облучения. Таким образом, в синтетическом аметисте у-об-лучение переводит практически все изоморфные ионы Fe3 в другое состояние. При этом существенно изменяется характер спектра ЭПР. Причины этого явления детально рассматриваются в других разделах настоящей работы. [7]

Присутствие центров дымчатой окраски в синтетическом аметисте снижает термоустойчивость аметистовой окраски. Это служит одним из подтверждений дырочной природы аметистового центра окраски. Действительно, большая концентрация А1 - цент-ров приводит при нагревании кристалла к освобождению из соответствующих ловушек большого числа электронов. Следовательно, аметистовая окраска в таких кристаллах обесцвечивается при сравнительно низких температурах, близких к температуре отжига ( - 350 С) дымчатой окраски. В то же время среди природных аметистов встречаются кристаллы с гораздо большей устойчивостью окраски ( температура выцветания порядка - 450 С), что, по-видимому, связано с наличием в них электронных ловушек другого типа с большей энергией термической активации. Большинство синтетических аметистов, полученных в щелочных средах, ведут себя аналогично природным образцам при термообработке: обесцвечиваются при 400 - 450 С, желтеют ( превращаются в железистый цитрин) при 500 С и мутнеют при температурах выше 550 С. Проведенные исследования показывают, что кристаллы синтетического аметиста, выращенные из щелочных растворов карбоната калия, по своим физическим свойствам являются близкими аналогами природных аметистов. Весьма сходны также и структурно-морфологические особенности природных и подобных синтетических кристаллов, что практически исключает возможность выявления в изделиях синтетического камнесамоцветного аметистового сырья, особенно в случае использования полисекториальных кристаллов. Такие образцы могут быть выращены на затравках заранее заданного ромбоэдрического габитуса при доращивании друзовых агрегатов горного хрусталя и отдельных ограненных ромбоэдрами природных, некондиционных по размерам и совершенству кристаллов кварца, а также на затравках базисной ориентации после выклинивания пирамиды с. В последнем случае имеются две возможности получения полисекториальных аметистов: разращиванием базисных затравок ограниченных ( порядка 1 - 5 см2) площадей и за счет специальных экранов-трафаретов, стимулирующих прорастание нескольких кварцевых головок на одной монокристальной подложке. Однако и моносекториальные г-кристаллы аметиста, промышленное производство которых впервые в мировой практике освоено в Советском Союзе, имеют характерное для природного аметиста двойникование и зональное распределение окраски. Они весьма удобны в обработке и обеспечивают высокий выход заготовок ювелирных изделий, которые при необходимости могут быть ориентированы таким образом, чтобы в ограненных камнях проявлялось разнообразие оттенков ( от фиолетового до красноватого) аметистовой окраски, обусловленное аномальным плеохроизмом. [8]

Инфракрасные спектры пропускания исходных ( 1 н термохимически обработанных ( 2 образцов, приготовленных из г ( а и с ( б пирамид роста кристалла синтетического кварца. [10]

Несколько неожиданный результат был получен при термохимической обработке синтетического аметиста, для которого, в противоположность кварцу с дымчатой и цитриновой окраской, наблюдалось уменьшение интенсивности ОН-спектра. Проведенные ЭПР-измерения показали, что в таких кристаллах содержание структурного железа после термохимической обработки уменьшается примерно вдвое. По данным же количественного спектрального анализа, для обычных дымчатых кварцев концентрация примеси железа уменьшается термохимической обработкой почти на порядок. [11]

Эффект аномального плеохроизма окраски существенно повышает ювелирную ценность щелочного синтетического аметиста, позволяя изготавливать из одного и того же кристалла изделия с различными оттенками фиолетовой окраски ( от пурпурно-фиолетового до лавандово-синего), меняющимися при изменении ориентировки изделия по отношению к лучу зрения. [12]

Схема бразильских двойников на гранях R, г и при переходе бразильского двойника в дофиней-ский.| Бразильские двойники, выявленные травлением на поверхности-х. [13]

Сходные по форме бразильские микродвойниковые ламели толщиной в несколько нанометров широко распространены в природных и синтетических аметистах и подробно описаны в литературе. [14]

В кристаллах кварца бурого цвета всегда наблюдается спектр ЭПР ионов Fe3, которые характеризуются гораздо меньшими начальными расщеплениями, чем ионы Fe3, изоморфно замещающие Si4 в кристаллах природных и синтетических аметистов. В буром кварце интенсивность линий ЭПР Fe3 при медленном нагреве до 400 - 450 С и осторожном охлаждении убывает незначительно, тогда как бурый цвет образцов при этом переходит в зеленоватый. Высокотемпературный отжиг ( при 600 - 700 С) приводит к помутнению бурых и зеленых кристаллов; при этом, по данным ЭПР, интерстициальные Ре3 - центры разрушаются практически полностью. В зеленых ( выращенных) кристаллах наблюдается аналогичный спектр ЭПР Fe3 несколько меньшей интенсивности, чем в бурых слоях из тех же кристаллов. Зеленая окраска отличается от бурой повышенным поглощением в области 700 - 1100 нм, где отчетливо выявляются полосы поглощения в области 740 и 960 нм при почти полном отсутствии дихроизма. Как уже отмечалось, при нагревании бурых кристаллов до температуры 450 С происходит необратимое изменение окраски кварца, которая переходит в зеленую, аналогичную во всех отношениях зеленой окраске, получаемой непосредственно при выращивании. [15]

Страницы: 1 2 3