Распределение цвета

Неравномерность распределения цвета в минералах и драгоценных камнях может проявляться не только как цветовая зональность, но и в виде различной окраски по секторам роста, частям кристалла, образованным одной гранью кристалла. Для кристаллов, растущих в постоянных условиях, сектор роста можно описать как пирамиду, основание которой соответствует грани кристалла (фронту роста), а вершина в центре кристалла соответствует начальной стадии формирования кристалла. Однако в большинстве случаев секторы роста имеют более сложные формы, как из-за изменений габитуса кристалла, так и из-за разной относительной скорости роста граней кристалла.

Плоскости роста в кристаллической решетке обладают не одинаковой способностью встраивать примеси. В результате секторы роста, образованные разными кристаллическими формами, обычно немного различаются по химическому составу, что вызывает изменения физических свойств, таких как цвет, показатели преломления и т.д. Границы соседних секторов могут в процессе роста вызывать трещины, расщепление или двойникование кристаллов.

Секторальное распределение цвета часто встречается во многих самоцветах. А у аметрина, в котором в разных секторах роста наблюдается окраска аметиста и цитрина, является основной отличительной особенностью. Интересно, что в синтетическом аметрине два разных цвета формируются в одном кристалле, а в природном – в сдвойникованном. Таким образом, наблюдение кристаллографической ориентации границы между двумя цветами может помочь в определении происхождения самоцвета при геммологической экспертизе.

Неоднородность окраски минерала может быть следствием облучения естественного или искусственного. Образование оптически активных центров в минералах, меняющих их цвет, могут вызывать различные типы излучения. Радиоактивный распад нестабильных изотопов в месторождениях полезных ископаемых является причиной образования встречающихся в природе зеленых алмазов, голубых топазов, дымчатого кварца и многих других минералов. Естественное облучение во многих случаях приводит к неоднородной окраске самоцветов. Облучение также является одним из наиболее распространенных способов обработки драгоценных камней, применяемых ко многим самоцветам для получения или усиления их цвета.

Проникающая способность разных видов излучения различна. Гамма-лучи и нейтроны легко проходят через крупные кристаллы, обеспечивая однородное распределение цвета. Их можно использовать для облагораживания и необработанных и ограненных камней. Бета-частицы проникают в минералы только на очень небольшую глубину. Когда они используются для обработки алмазов, цвет концентрируется в очень тонком слое вблизи от поверхности, обычно на павильоне. Определить такие тонкости может только специалист при проведении исследований в геммологической лаборатории.

Еще один процесс, который может вызвать неравномерное распределение цвета в драгоценных камнях, называется диффузией. В этом случае атомы определенных химических элементов движутся по кристаллической решетке минерала-хозяина, изменяя его цвет. Процесс диффузии происходит при очень значительной разнице в концентрации химических элементов между двумя разными фазами, и ему в значительной степени способствует нагревание. В естественных условиях этот процесс обычно имеет очень локальный характер, но на протяжении десятилетий диффузия титана широко использовалась для получения синего цвета натуральных и синтетических сапфиров. Такая обработка создает тонкий голубой слой на бесцветных или бледно окрашенных камнях вблизи их поверхности. В начале 2000-х годов для корундов был разработан новый процесс, связанный с глубокой диффузией бериллия. Он дает широкий спектр цветов, из которых наиболее распространены желтый, оранжевый и падпараджа (розовато-оранжевый «цвет лотоса»). Небольшой атомный радиус бериллия позволяет ему проникнуть внутрь драгоценных камней на глубину до нескольких миллиметров, в отличие от традиционной диффузии титана, составляющей менее одного миллиметра.

Информацию о происхождении камня, наличии или отсутствии облагораживания, в частности о особенностях распределения цвета, можно получить в результате экспертизы, оценки и сертификации драгоценного камня или ювелирного изделия.