В лаборатории геохимии и рудоносности щелочного магматизма Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (Москва) разработан новый способ диагностики синтетического корунда, в том числе его ювелирных разновидностей — рубина и сапфира, — основанный на анализе его изотопного состава кислорода.
Если значения изотопного состава кислорода находятся в интервале от −1,7 ‰ до −13,5 ‰, то исследуемый образец однозначно относят к синтетическому корунду. Этот способ позволяет с высокой точностью определять синтетический корунд и может применяться в аналитической практике как в диагностических лабораториях, так и в экспертно-криминалистических центрах. Автором был получен патент на изобретение RU 2854293 («Способ идентификации синтетических корундов», автор Е.С. Сорокина).
Проблема идентификации синтетического корунда (рубина и сапфира) заключается в том, что почти все физические характеристики — показатели преломления, плотность и т. д., — синтетического корунда аналогичны таковым в природном минерале. Известны различные способы диагностики синтетических корундов спектроскопическими методами, при этом они применимы для синтетического сырья, выращенного лишь каким-то отдельным способом. Недостатками использования большинства рентгеноспектральных методов анализа является необходимость предварительной пробоподготовки, которая не может быть применена к ограненному сырью, а также высокий порог обнаружения для некоторых микро-примесных элементов в структуре корунда.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ идентификации синтетических корундов по наличию в составе корунда микропримеси галлия. Количество микропримеси определяется с помощью масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и лазерной абляцией (LA-ICP-MS). LA-ICP-MS имеет более низкие пороговые значения обнаружения элементов, чем рентгеноспектральный анализ, что позволяет анализировать содержание микропримеси Ga до нескольких мкг/г. При этом отсутствие Ga в корунде является признаком синтетического происхождения минерала.
«Данный способ также не требует трудоеёмкой пробоподготовки и может применяться даже для огранённых камней. Недостатком способа является то, что синтетический корунд, выращенный гидротермальным методом, может содержать в составе до сотен мкг/г Ga, что не позволяет использовать способ обнаружения примесей Ga с помощью LA-ICP-MS в качестве единственного критерия идентификации природного корунда», — прокомментировала старший научный сотрудник лаборатории геохимии и рудоносности щелочного магматизма ГЕОХИ РАН кандидат геолого-минералогических наук Елена Сорокина.
Таким образом, в настоящее время отсутствует универсальный метод, который мог бы однозначно свидетельствовать о природном или синтетическом происхождении корунда. Решение вопроса о происхождении минерала может быть сделано только на основе совокупности результатов, полученных разными методами. Задачей предложенного технического решения является создание нового способа диагностики синтетического корунда, основанного на измерении его изотопного состава кислорода относительно средней стандартной океанической воды. Если значения изотопного состава кислорода находятся в интервале от −1,7 ‰ до −13,5 ‰, то исследуемый образец однозначно относят к синтетическому корунду.
Автор выражает признательность руководителю лаборатории геохимии и рудоносности щелочного магматизма ГЕОХИ РАН академику РАН Л.Н.Когарко, а также сотрудникам патентного отдела и лаборатории изотопной геохимии и геохронологии ГЕОХИ РАН за помощь в подготовке патентной заявки.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Результаты опубликованы в European Journal of Mineralogy.
Источник: пресс-служба Минобрнауки России.