Улучшение цветовых характеристик сапфиров fancy месторождения «Кедрового» методом термообработки

Месторождение «Незаметное» является крупнейшим месторождением ювелирного сапфира на территории России и находится в Приморском крае в комплексной россыпи реки Кедровки. Основные полезные ископаемые здесь — золото и корунды ювелирного качества с широкой гаммой окраски, в том числе сапфиры fancy различного цвета, при этом основная масса окрашена в невзрачные серые и желтовато-зеленые цвета. Экспериментальные работы по улучшению цветовых характеристик сапфиров методом термообработки в различных газовых средах при температуре 1600 °С показали возможность модифицирования их цвета. Было установлено уменьшение желтой составляющей окраски сапфиров и изменение цвета в сторону зеленого и синего за счет формирования оптически активных центров Fe2+–Fe3+ и Fe2+–Ti4+ в восстановительной среде. Механизм изменения цвета сапфиров подтверждается результатами исследований химического состава сапфиров и оптических спектральных характеристик. Важным результатом экспериментов, полученным в работе, было отмеченное уменьшение заметности исходных трещин в сапфирах и, в целом, увеличение прозрачности кристаллов, связанное в том числе с растворением и фрагментацией игл рутила в кристаллической структуре корунда. Изменения фазового состояния рутила и образование характеристических артефактов свидетельствуют о соответствующем воздействии и могут быть использованы при геммологической диагностике.

Ахметшин Э. А., Савина Е. И., Плечов П. Ю., Петрова О. Б. Улучшение цветовых характеристик сапфиров fancy месторождения «Кедрового» методом термообработки // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 2. – С. 30–50. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_2_0_30.

Ахметшин Эдуард Анварович¹ — доцент, e-mail: 4966945@mail.ru,
Савина Елизавета Ивановна² — сотрудник; студент, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, e-mail: elizaveta.sawina@gmail.com,
Плечов Павел Юрьевич² — д-р геол.-минерал. наук, профессор РАН, директор, e-mail: pplechov@gmail.com,
Петрова Ольга Борисовна¹ — д-р хим. наук, профессор, e-mail: petrova@muctr.ru, ORCID ID: 0000-0001-7828-1058,
¹ Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева,
² Минералогический музей им. А.Е. Ферсмана РАН.

Савина Е.И., e-mail: elizaveta.sawina@gmail.com.

1. Krzemnicki M. S. Treatment of corundum: characteristics, detection and declaration // SGG Zentralkurs, Thun, 15. April 2013. https://www.ssef.ch/wp-content/uploads/2018/01/2013_ SGG_Corundum_treatment.pdf.

2. Литвинова О. Е., Иванова Л. А, Медведев В. Я. Облагораживание рубинов и сапфиров // Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле РАЕН. — 2007. — № 5 (31). — C. 125—131.

3. Сrowningshield G. R. Developments and highlights at GIA’s Lab in New York: Unusual fluorescence [sapphire with unusual fluorescence] // Gems & Gemology. 1970, vol. 13, no. 4, pp. 120—122.

4. Ediriweera R. N., Perera S. I., Phil M. Heat treatment of Geuda stones — spectral investigation // Journal of Gemmology. 1989, vol. 21, no. 7, pp. 403—404.

5. Gunaratne H. S. Geuda sapphires — their colouring elements and their reaction to heat // Journal of Gemmology. 1980, vol. 17, pp. 292—300.

6. Nassau K. Heat treating ruby and sapphire: technical aspects // Gems & Gemology. 1981, vol. 17, no. 3, pp. 121—131.

7. Bgasheva T. V., Ahmetshin E. A., Zharikov E. V. Heat treatment enhancement of natural orange-red sapphires // Advances in Materials Science. 2012, vol. 12, no. 2, pp. 31—44.

8. Sutherland F. L., Zaw K., Meffre S., Giuliani G., Fallick A. E., Graham I. T., Webb G. B. Gem-corundum megacrysts from east Australian basalt fields: Trace elements, oxygen isotopes and origins // Australian Journal of Earth Sciences. 2009, vol. 56, no. 7, pp. 1003—1022.

9. Sutherland F. L., Graham I. T., Harris S. J., Coldham T., Powell W., Belousova E. A., Martin L. Unusual ruby-sapphire transition in alluvial megacrysts, Cenozoic basaltic gem field, New England, New South Wales, Australia // Lithos. 2017, vol. 278—281, pp. 347—360. DOI: 10.1016/j.lithos.2017.02.004.

10. Saeseaw S., Sangsawong S., Vertriest W., Atikarnsakul U., Raynaud-Flattot V. L., Khowpong C., Weeramonkhonlert V. A study of sapphire from Chanthaburi, Thailand and its gemological characteristics // GIA Field Gemology Project. 2017, www.gia.edu/doc/Blue-sapphiresChantaburi-Thailand-finalfinal.pdf.

11. Guo J., Wang W., Yakoumelos J. Sapphires from Changle in Shandong Province, China // Gems & Gemology. 1992, vol. 28, no. 4, pp. 255—260.

12. Graham I., Sutherland F. L., Zaw K., Nechaev V., Khanchuk A. Advances in our understanding of the gem corundum deposits of the West Pacific continental margins intraplate basaltic fields // Ore Geology Reviews. 2008, vol. 34, no. 1, pp. 200—215.

13. Bruce-Lockhart S. Gem Notes: Update on sapphires from Tigray, northern Ethiopia // Journal of Gemmology. 2017, vol. 35, no. 7, pp. 580—582.

14. Hsu Т., Lucas А., Kane R. E., McClure S. F., Renfro N. D. Big Sky country sapphire: visiting Montana’s alluvial deposits // Gems and Gemmology. 2017, vol. 53, no. 2, pp. 215—222.

15. Renfro N. D., Palke A. C., Berg R. B. Gemological characterization of sapphires from Yogo Gulch, Montana // Gems & Gemology. 2018, vol. 54, no. 2, pp. 184 — 201.

16. Высоцкий С. В., Асеева А. В. Ювелирные камни Приморья // Горный журнал. — 2018. — № 3. — C. 47—50.

17. Акинин В. В., Высоцкий С. В., Coble M., Асеева А. В. U-Pb-возраст и геохимия включения циркона в сапфире: щелочнобазальтовый источник ювелирных камней в россыпях Приморья // Доклады Академии Наук. — 2017. — Т. 476. — № 5. — C. 539—542.

18. Ляшенко Е. А. Минерально-сырьевая база цветных камней России // Разведка и охрана недр. — 2004. — № 1. — C. 20—22.

19. Ханчук А. И., Залищак Б. Л., Пахомова В. А., Одариченко Э. Г., Сапин В. И. Генезис и геммология сапфиров месторождения «Незаметное» (Приморский край) // Тихоокеанская геология. — 2002. — № 1. — C. 89—95.

20. Буравлева С. Ю., Пахомова В. А., Залищак Б. Л., Одариченко Э. Г. Морфологические типы кристаллов корунда месторождений различного генезиса // Вестник ДВО РАН. — 2009. — № 1. — C. 66.

21. Высоцкий С. В., Яковенко В. В., Игнатьев А. В., Веливецкая Т. А., Нечаев В. П. Изотопный состав кислорода как индикатор генезиса рубинов и сапфиров // Вестник ДВО РАН. — 2014. — № 4. — C. 25—30.

22. Яковенко В. В. Изотопно-геохимическая систематика корундов и их генезис: автореферат диссертации канд. г.-м. н. — Владивосток: ДВГИ ДВО РАН, 2013. — 22 с.

23. Высоцкий С. В., Баркар А. В. Сапфиры Приморья: геология, минеральные ассоциации и генезис. — Владивосток: Дальнаука, 2006. — 112 с.

24. Нечаев В. П., Нечаева Е. В., Чащин А. А., Высоцкий С. В., Graham I. T., Sutherland F. L. Новые изотопные свидетельства позднекайнозойского возраста и мантийного происхождения благородных цирконов и корундов из россыпей Приморья // Доклады Академии Наук. — 2009. — Т. 429. — № 3. — C. 365—368.

25. Высоцкий С. В., Щека С. А., Нечаев В. П., Сорока В. П., Баркар А. В., Ханчук А. И. Первая находка сапфиров в кайнозойских щелочно-базальтовых вулканах Приморья // Доклады Академии Наук. — 2002. — Т. 387. — № 6. — C. 806—810.

26. Pakhomova V. A., Zalishchak B. L., Odarichenko E. G., Lapina M. I., Karmanov N. S. Study of melt inclusions in the Nezametnoye corundum deposit, Primorsky region of the Russian Far East: Petrogenetic consequences // Geochemical Exploration. 2006, vol. 89, pp. 302—305.

27. Высоцкий С. В., Карабцов А. А., Александров И. А. Чувашова И. С. Трансформация гранатовых мегакристов под воздействием щелочных базальтовых магм // Тихоокеанская геология. — 2014. — Т. 33. — № 2. — C. 53—63.

28. Fontana I., Le Donne A., Palanza V., Binetti S., Spinolo G. Optical spectroscopy study of type 1 natural and synthetic sapphires // Journal of Physics: Condensed Matter. 2008, vol. 20, pp. 125228—125232.

29. Newnham R. E., de Haan Y. E. Refinement of the α AI2O3, Ti2O3, V2O3, and Cr2O3 structures. Zeitschrift für Krystallographie. 1962, vol. 117, pp. 235—237.

30. Wongrawang P., Monarumit N., Thammajak N., Wathanakul P., Wongkokua W. Oxidation states of Fe and Ti in blue sapphire // Materials Research Express. 2016, vol. 3, no. 2, pp. 1—7.

31. Ахметшин Э. А., Бгашева Т. В. Изучение влияния времени воздействия рабочих температур на облагораживание цветных сапфиров при термообработке // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2009. — № 1. — C. 274—280.

32. Ахметшин Э. А., Бгашева Т. В. Изменение окраски природных цветных сапфиров методом термообработки // Горные науки и технологии. — 2010. — № 9. — C. 9—15.

33. Schanda J. Colorimetry, understanding the CIE system. Chapter 2. Hoboken, New Jersey: Wiley, 2007.