+7 (495) 605-96-29
+7 (499) 166-13-41
+7 (495) 470-73-74
Поиск по сайту

Бен-Цион Менаше, физик, DG GCI, и Ехуда Якар, GG GIA

Об­ра­бот­ка в усло­ви­ях вы­со­ко­го дав­ле­ния и вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ры (High Pressure High Temperature – HPHT) – это по­пыт­ка ими­та­ции есте­ствен­ной при­род­ной сре­ды, в ко­то­рой об­ра­зу­ют­ся ал­ма­зы на глу­би­не 150 км под зем­лей при экс­тре­маль­ной тем­пе­ра­ту­ре и дав­ле­нии – око­ло 2000оС и 58 ты­с. ат­мо­сфер – с це­лью из­ме­не­ния струк­ту­ры кри­стал­ла ал­ма­за или для со­зда­ния син­те­ти­че­ско­го ал­ма­за из гра­фи­та.

Воздействие высокого давления и высокой температуры на цвет алмаза. Ювелирные Известия - J-izvestia.ru

Огром­ное дав­ле­ни­е, ко­то­ро­му под­вер­га­ет­ся ал­маз в про­цес­се по­доб­ной об­ра­бот­ки, рав­ня­ет­ся 70 тон­нам на один квад­рат­ный сан­ти­метр (см. диа­грам­му 1). Что­бы про­ил­лю­стри­ро­вать ин­тен­сив­ность тер­ми­че­ско­го воз­дей­стви­я, на­пом­ни­м, что же­ле­зо пла­вит­ся при 1538оС, а точ­ка плав­ле­ния уг­ле­ро­да – 3500оС. В та­ких чрез­вы­чай­но жест­ких усло­ви­ях у уг­ле­ро­да из­ме­ня­ет­ся мо­ле­ку­ляр­ная струк­ту­ра, и он мо­жет ре­кри­стал­ли­зо­вать­ся в ал­маз.

Пе­ри­од ро­ста кри­стал­лов ал­ма­за в при­род­ных усло­ви­ях про­дол­жа­ет оста­вать­ся тай­ной. По­пыт­ки уг­ле­род­но­го да­ти­ро­ва­ния ал­ма­зов на ос­но­ве 14 уг­ле­род­ных вклю­че­ний успе­хом не увен­ча­лись. Тем не ме­не­е, ис­сле­до­ва­ни­я, про­ве­ден­ные на ал­маз­ных ме­сто­рож­де­ни­ях, ука­зы­ва­ют на то, что по­дав­ля­ю­щая часть при­род­ных ал­ма­зов име­ют воз­раст от 1 до 3 млр­д. лет или от 25 до 75 про­цен­тов воз­рас­та на­шей пла­не­ты­.

По­пы­тать­ся в ла­бо­ра­тор­ных усло­ви­ях сыми­ти­ро­вать про­цесс про­дол­жи­тель­но­стью не­сколь­ко мил­ли­ар­дов лет, ока­зы­ва­ет­ся, до­воль­но лег­ко.

У­си­ле­ние цве­та
Пе­ред об­суж­де­ни­ем воз­дей­ствия усло­вий вы­со­ко­го дав­ле­ния и вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ры на цвет ал­ма­за да­вай­те по­смот­ри­м, на­сколь­ко ча­сто встре­ча­ют­ся в при­ро­де те или иные ти­пы этих кам­ней. Боль­шин­ство при­род­ных ал­ма­зов при­над­ле­жат к ти­пу Ia. Их цвет – от блед­но­–­жел­то­го до ко­рич­не­во­го. Су­ще­ству­ет пред­по­ло­же­ни­е, что, ес­ли знать пер­во­на­чаль­ный цвет ал­ма­за, мож­но пред­ска­зать ито­го­вый цвет, ко­то­рый по­лу­чит­ся по­сле об­ра­бот­ки в усло­ви­ях вы­со­ко­го дав­ле­ния и вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ры. Од­на­ко раз­лич­ные ком­би­на­ции мо­гут при­ве­сти к од­но­му и то­му же ре­зуль­та­ту. На­при­мер, ко­рич­не­вый мо­жет по­лу­чить­ся при сме­ши­ва­нии жел­то­го (уг­ле­род­ные цен­тры с яр­ко вы­ра­жен­ны­ми изо­ли­ро­ван­ны­ми ато­ма­ми азо­та) или цен­тров N3 (три свя­зан­ных ато­ма азо­та) и чер­но­го (этот цвет объ­яс­ня­ет­ся мик­ро­ско­пи­че­ски­ми вклю­че­ни­я­ми гра­фи­та), а мо­жет и пу­тем сме­ши­ва­ния азот­ных цен­тро­в, фор­ми­ру­ю­щих та­кие цве­та, как зе­ле­ный и крас­ный­.

От­сю­да сле­ду­ет вы­вод, что ко­неч­ный цвет, по­лу­ча­е­мый по­сле об­ра­бот­ки в усло­ви­ях вы­со­ко­го дав­ле­ния и вы­со­ких тем­пе­ра­тур, пред­ска­зать слож­но, и для это­го не­об­хо­дим тща­тель­ный спек­тро­фо­то­мет­ри­че­ский ана­лиз, что­бы опре­де­лить точ­ные ха­рак­те­ри­сти­ки цен­тров кам­ня.

Ал­ма­зы ти­па IIa – наи­луч­шие кан­ди­да­ты на пре­вра­ще­ние в бес­цвет­ный ка­мень. До­воль­но ред­ко встре­ча­ю­щи­е­ся в при­ро­де (см. таб­л. 1) ал­ма­зы ти­па IIa ха­рак­те­ри­зу­ют­ся при­сут­стви­ем вклю­че­ний азо­та в ко­ли­че­стве ме­нее 5 мил­ли­он­ных до­лей. Их ко­рич­не­вый от­те­нок объ­яс­ня­ет­ся пла­сти­че­ски­ми де­фор­ма­ци­я­ми, спол­за­ни­е­м, об­ра­зо­ва­ни­ем за­зо­ров или сдви­гов меж­ду кри­стал­ло­и­да­ми ал­ма­за­.

Эти де­фек­ты, де­ла­ю­щие кри­стал­ли­че­скую струк­ту­ру ал­ма­за не­за­вер­шен­ной, мо­гут при­во­дить к по­яв­ле­нию у кам­ня оран­же­вы­х, ро­зо­вы­х, жел­тых и ко­рич­не­вых от­тен­ко­в. Про­цесс тер­ми­че­ской об­ра­бот­ки в усло­ви­ях вы­со­ко­го дав­ле­ния мо­жет из­ме­нить кри­стал­ли­че­скую струк­ту­ру за счет уси­ле­ния дви­же­ния ато­мов и цен­тро­в, улуч­шая це­лост­ность кри­стал­ла.

Нам из­вест­но, что чем вы­ше це­лост­ность кри­стал­ли­че­ской струк­ту­ры ал­ма­за, тем бо­лее бес­цвет­ным по­лу­ча­ет­ся ка­мень. В усло­ви­ях вы­со­ко­го дав­ле­ния и вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ры сре­ди про­че­го про­ис­хо­дят мо­ле­ку­ляр­ные из­ме­не­ния в ори­ен­та­ции цен­тров ал­ма­за за счет уве­ли­че­ния по­движ­но­сти ато­мов азо­та в пре­де­лах из­ло­мов в ста­биль­ных цен­трах вклю­че­ний А и В и за счет пре­вра­ще­ния их пу­тем рас­се­и­ва­ния кон­цен­тра­ций ато­мов в дру­гие цен­тры, что при­во­дит к из­ме­не­нию цве­та (см. таб­л. 2).

Что­бы по­лу­чить наи­бо­лее яр­ки­е, мак­си­маль­но ин­тен­сив­ные цве­та, нуж­но пре­дель­но уве­ли­чить тем­пе­ра­ту­ру и дав­ле­ни­е, прак­ти­че­ски до точ­ки пре­вра­ще­ния ал­ма­за в гра­фи­т.
Пе­ре­до­вые тех­но­ло­гии поз­во­ля­ют до­би­вать­ся ана­ло­гич­ных ре­зуль­та­тов при бо­лее низ­ких па­ра­мет­рах тем­пе­ра­ту­ры и дав­ле­ния с по­мо­щью ка­та­ли­за­то­ров из чи­сто­го ме­тал­ла, тан­та­ла, ири­ди­я, же­ле­зо­ни­ке­ле­во­го спла­ва и т.д.

В таб­ли­це 3 да­ет­ся об­зор усло­вий, поз­во­ля­ю­щих ал­ма­зу «пе­ре­жить» воз­дей­ствие вы­со­ким дав­ле­ни­ем и вы­со­кой тем­пе­ра­ту­рой. На ил­лю­стра­ции 2 по­ка­за­ны ре­зуль­та­ты цве­то­во­го от­бо­ра, про­ве­ден­но­го Аме­ри­кан­ским гем­мо­ло­ги­че­ским ин­сти­ту­том (GIA) на 858 ал­ма­зах ти­па IIa по­сле их тер­ми­че­ской об­ра­бот­ки в усло­ви­ях вы­со­ко­го дав­ле­ни­я. Эти ре­зуль­та­ты го­во­рят о то­м, что по­сле та­кой об­ра­бот­ки 80% кам­ней ста­ли бес­цвет­ны­ми или по­чти бес­цвет­ны­ми (груп­пы цве­та D – G). У 28% на­блю­да­ют­ся лег­кие се­рые или ко­рич­не­вые от­тен­ки.

Рис­ки и вы­во­ды­

1. Тер­ми­че­ской об­ра­бот­ке в усло­ви­ях вы­со­ко­го дав­ле­ния мо­гут под­вер­гать­ся толь­ко по­ли­ро­ван­ные ал­ма­зы. На об­ра­бо­тан­ный ал­маз долж­на быть на­не­се­на со­от­вет­ству­ю­щая ла­зер­ная мар­ки­ров­ка. Уда­ле­ние ла­зер­ной мар­ки­ров­ки пред­став­ля­ет со­бой на­ру­ше­ние ко­дек­са Все­мир­ной фе­де­ра­ции ал­маз­ных бирж и ква­ли­фи­ци­ру­ет­ся как мо­шен­ни­че­ство.
2. В про­цес­се тер­ми­че­ской об­ра­бот­ки в усло­ви­ях вы­со­ко­го дав­ле­ния ал­ма­зы те­ря­ют от 2 до 5 про­цен­тов сво­е­го ве­са. Это та часть, ко­то­рая пре­вра­ща­ет­ся в гра­фи­т.
3. Су­ще­ству­ет не­ко­то­рая воз­мож­ность кон­тро­ли­ро­вать ито­го­вый цвет. Этот про­цесс ос­но­ван на опы­те и ста­ти­сти­че­ских дан­ны­х.
4. Об­ра­бот­ка вы­со­кой тем­пе­ра­ту­рой и вы­со­ким дав­ле­ни­ем мо­жет пре­вра­тить ко­рич­не­вый ал­маз в бес­цвет­ный­.
5. При по­мо­щи по­доб­ной об­ра­бот­ки цвет ал­ма­за мо­жет быть уси­лен и пре­вра­тить­ся из «свет­ло­го» ("Light") в «яр­ко вы­ра­жен­ный» ("IntenseVivid").
6. Про­цесс об­ра­бот­ки вы­со­кой тем­пе­ра­ту­рой и вы­со­ким дав­ле­ни­ем мо­жет при­ве­сти к пол­но­му дроб­ле­нию ал­ма­за­.
7. По­сле про­хож­де­ния тер­ми­че­ской об­ра­бот­ки в усло­ви­ях вы­со­ко­го дав­ле­ния ал­маз со­хра­ня­ет сле­ды та­кой об­ра­бот­ки. Их мож­но об­на­ру­жить при по­мо­щи спе­ци­аль­но­го обо­ру­до­ва­ни­я, ис­поль­зу­е­мо­го гем­мо­ло­ги­че­ски­ми ла­бо­ра­то­ри­я­ми (при­ме­си ка­та­ли­за­то­ро­в, не­пра­виль­ные спек­траль­ные ли­нии и т.д.).
8. Ес­ли гем­мо­ло­ги­че­ская ла­бо­ра­то­рия об­на­ру­жи­ла, что ал­маз был под­верг­нут об­ра­бот­ке вы­со­кой тем­пе­ра­ту­рой и вы­со­ким дав­ле­ни­е­м, она де­ла­ет по­мет­ку «об­ра­бо­тан в усло­ви­ях вы­со­ко­го дав­ле­ния и вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ры» ("HPHTProcessed").
––––––––––
Ин­фор­ма­ция ос­но­ва­на на за­ре­ги­стри­ро­ван­ных дан­ных на­уч­ных экс­пе­ри­мен­то­в, про­ве­ден­ных на­уч­но–ис­сле­до­ва­тель­ским от­де­лом Меж­ду­на­род­ных гем­мо­ло­ги­че­ских ла­бо­ра­то­рий­.

Бен–Ци­он Ме­на­ше­по­лу­чил об­ра­зо­ва­ние в уни­вер­си­те­тах Тель­–Ави­ва и Ие­ру­са­ли­ма в об­ла­сти фи­зи­ки, хи­мии и элек­тро­ни­ки. Име­ет мно­го­лет­ний опыт ис­сле­до­ва­тель­ской ра­бо­ты в сфе­ре вы­со­ких тех­но­ло­гий. Воз­глав­ля­ет на­уч­но–ис­сле­до­ва­тель­ский от­дел Меж­ду­на­род­ных гем­мо­ло­ги­че­ских ла­бо­ра­то­рий (GCI).

Еху­да Якар– один из пер­во­про­ход­цев в сфе­ре гем­мо­ло­ги­и, ве­те­ран этой от­рас­ли с 30–лет­ним ста­же­м. Воз­глав­ля­ет Меж­ду­на­род­ные гем­мо­ло­ги­че­ские ла­бо­ра­то­ри­и. Про­шел обу­че­ние в Аме­ри­кан­ском гем­мо­ло­ги­че­ском ин­сти­ту­те (GIA) и Гем­мо­ло­ги­че­ском ин­сти­ту­те Швей­ца­рии (SSEF). Яв­ля­ет­ся все­мир­но при­знан­ным экс­пер­том в та­ких об­ла­стях, как клас­си­фи­ка­ция ал­ма­зо­в, вы­яв­ле­ние ими­та­ций, улуч­ше­ние свойств при­род­ных ал­ма­зов и дра­го­цен­ных кам­ней, а так­же клас­си­фи­ка­ция ал­ма­зов фан­та­зий­ных цве­то­в.

Эта ста­тья пер­во­на­чаль­но опуб­ли­ко­ва­на на иври­те в 197–м но­ме­ре жур­на­ла HaYahalom.

Источник: ежедневная газета "Ювелирные Известия", Воздействие высокого давления и высокой температуры на цвет алмаза