Все синтетические материалы, применяемые в ювелирных целях, можно разделить на две группы: первую – синтетические камни – аналоги при­родных ювелирных камней и вторую – новые синтетические материалы, не имеющие аналогов среди природных камней и имитирующие ювелир­ные камни иного состава. Идентификация камней второй группы основы­вается на применении методов диагностики, описанных выше с учетом их свойств. Идентификация камней первой группы более слож­на, так как состав и структура природных и синтетических камней этой группы идентичны. В настоящее время получены и имеются на мировом рынке синтетические корунды, шпинель, изумруд, кварц (в том числе аметист и цитрин), бирюза, в меньшем количестве александрит, опалы, ко­раллы и др.

В связи с получением синтетических аналогов ряда природных ювелир­ных камней остро встал вопрос о методах их отличия. Остановимся на не­которых, наиболее распространенных камнях.

Рубин и сапфир. Получаемые по методу Вернейля, рубин и сапфир в настоящее время наиболее широко применяемые в ювелирных изделиях камни. Стоимость синтетических корундов ниже природных в десятки и даже сотни раз.

Основные физические свойства синтетических корундов весьма близки к природным (коллектив авторов под руководством М. М. Классен-Неклюдовой и Х. С. Багдасарова, 1974 г.). Плотность синтетических корундов 3,992 г/см3. Примесь хрома повышает плотность до 4,013 г/см3, а титана, кальция и ряда других элементов – понижает. Показатели преломления: 1,7681 – 1,7635, у высокохромистого рубина – до 1,7681 – 1,7801. Иногда в синтетических корундах появляется аномальная двуосность, связанная с остаточными внутренними напряжениями.

В спектрах поглощения синтетических фиолетовых, синих и зеленых сапфиров в отличие от природных отсутствуют некоторые полосы поглощения (454, 467, 473 нм). Это можно обнаружить даже у ограненных кам­ней при довольно несложном исследовании на спектрофотометре СФ-18, оснащенном приспособлением для записи спектров поглощения огранен­ных камней.

Отличительный признак синтетических рубинов, полученных при гид­ротермальном синтезе, – наличие в ИК-спектрах серии полос поглощения в интервале 3000 – 3600 см–1, вызванных гидроксильными группами.

Особенно важно для распознавания синтетических и природных рубинов и сапфиров (в частности, ограненных) наличие включений, трещин, каналов, характер распределения окраски, двойникование, выявляемых при рассмотрении камня под сильной лупой или при микроскопи­ческих исследованиях. Для этой цели применяются стереомикроскопы (МБС, "Джемолайт" и др.), с мощным освещением – отраженным и про­ходящим светом. Для большей четкости изображения используется вода, спирт или иммерсионные жидкости (монобромнафтален, йодистый мети­лен и др.). Исследуемый камень опускают в жидкость, налитую в стакан. Чтобы уменьшить испарение жидкости, стакан накрывают стеклом. Так как показатели преломления иммерсионной среды и калия близки, то последний становится полностью прозрачным, что позволяет хорошо рас­смотреть его внутреннее строение.

Установлено, что в природных руби­нах (в частности, в кристаллах из Бирмы и Шри-Ланки) наблюдаются включения рутила, отдельные кристаллики, коленчатые двойники или микроскопические параллельные тонкие иголочки которого образуют так называемый "шелк", а расположенные под углом 60 и 120° – "сетку". Рубины Бирмы, очень богатые включениями, со­держат также октаэдрические кристаллы шпинели, короткопризматические кристаллы апатита, оливин, кальцит, желтый сфалерит, сфен, муско­вит. В рубинах Шри-Ланки можно увидеть включения правильных кри­сталликов циркона, часто окруженных "плеохроичными двориками", гра­натов, пирита, пирротина, гематита, апатита, кальцита. В рубинах Таиланда рутил встречается довольно редко. Для них характерны альмандин, апа­тит, пирротин, для рубинов Танзании – апатит, графит, пирротин, паргасит, шпинель, цоизит.

Иногда в природных рубинах наблюдаются жидкие и газово-жидкие включения, которые заполняют трубообразные каналы и трещины. Осо­бенно распространены газово-жидкие включения, расположенные по тре­щинам разнообразной формы и образующие замысловатые узоры; в ру­бинах Таиланда трещины и каналы могут быть также декорированы буры­ми включениями окислов и гидроокислов железа.

Еще одна отличительная особенность природных рубинов (в частности, Бирмы) – неравномерное пятнистое распределение окраски. В звездчатых рубинах проявляется гексагональная зональность окраски. В ряде ру­бинов отмечается тонкая трещиноватость в виде параллельных полос, связанная с двойникованием.

В природных сапфирах, как и рубинах, наиболее частое твердое включение – рутил. Вместе с тем в сапфирах Бирмы отмечаются апатит, циркон, монацит, флогопит, фергюсонит; Шри-Ланки – гранат, шпинель, слюды, пирит, халькопирит, циркон, окруженный "плеохроичными двориками"; Таиланда – плагиоклаз, колумбит, пирротин, халькопирит; Танзании – циркон, апатит, графит, пирротин; Кашмира – роговая обманка, турмалин; Кампучии – красный гатчетолит, торит, полевой шпат.

Очень характерная особенность природных сапфиров – обилие газово-жидких включений, образующих причудливые узоры, напоминающие соты, сетки, отпечатки пальцев, и расположенных по веерообразным, кулисообразным и неправильным трещинам. Иногда жидкие включения запол­няют трубообразные каналы. В трещинах и каналах могут находиться бу­рые окислы и гидроокислы железа.

Важный диагностический признак природных сапфиров – зональное и зонально-секториальное распределение окраски в виде чередующихся чет­ких параллельных полос с различной интенсивностью окраски, располо­женных по одной прямой, под углом 120° или по сторонам правильного гексагона.

Как и в рубинах, в природных сапфирах может наблюдаться двойнико­вание. Очень характерны для природных и синтетических корундов так на­зываемые "огненные знаки" – мелкие механические трещины около ребер или в периферийных частях фасет ограненных камней, возникающие при обработке.

Синтетические корунды, в том числе рубины и сапфиры, обладают рядом общих внутренних особенностей (речь идет прежде всего о корундах, выращенных по методу М.А. Вернейля). Наиболее характерны для них газовые включения различного размера и формы (округлой, овальной, удлиненной, веретенообразной), одиночные и образующие скопления в виде пятен, полос, облаков. Такие пузырьки газа кажутся темными в проходя­щем свете, в отраженном же свете они имеют вид ярких концентрически-зональных колец.

Твердые включения в синтетических корундах могут быть представле­ны "непроплавами" – непрореагировавшими частичками продуктов син­теза, пылью металлов, вводимых в корунд как легирующие присадки или случайно попадающих из тиглей и нагревателей. В звездчатых синтетиче­ских корундах наблюдаются ориентированные включения рутила.

Хороший диагностический признак синтетических корундов - криво­линейное распределение окраски, связанное с получением их по методу Вернейля. Кривизна полос с различной интен­сивностью окраски может быть различной, и в мелких камнях она мало заметна.