مقدمه :

كاني هاي قيمتي را با توجه به صفات ويژه آنها مثل درخشندگي و رنگ زيبا مي توان از موهبت هاي تجملي خلقت به حساب آورد . زيبايي و جاذبه جواهرات نظريه هاي چندي را درباره منشأ آنها از شروع تمدن بشري به وجود آورده است . از جمله عقايد فريبنده اي كه آنها از طريق جنسي از يكديگر بوجود  مي آيند , و يا منشأ آنها را نيروهاي مارواي طبيعي مي دانستند و انواع قدرت ها را به آنها نسبت مي دادند . در گذشته علاوه بر ارزش مادي , اين مواد به عنوان سحر و جادو و مواد شفا دهنده به بيمار خورانده مي شد . بر اساس افسانه هاي رومي جام ساخته شده از آمتيست مي توانست بيهوشي و مستي را از بين ببرد , و يا با دوختن ياقوت سرخ به بدن جنگجوي شكست ناپذير خواهند شد .

امروزه جواهرات به عنوان پشتوانه مالي و سرمايه گذاري در كشورها محسوب مي شوند و نشانگر ثروت است كانسارهاي كاني هاي قيمتي به طور مساوي در پوسته زمين گسترش ندارند و وجود ذخاير قابل توجهي از آنها در بعضي از كشورها مي تواند عامل استعمار و استثمار باشد .

جواهرات همان كاني هاي قيمتي و بعضي از سنگها هستند كه زيباتر , مشهورتر , با ارزش تر و متبلورترند . كيميابي و مد روز بودن در ارزش جواهرات اثر مهمي دارند , اما عواملي مانند جلا , شفافيت , رنگ , سختي و اندازه بلور نيز ارزش آنها را تعيين مي كنند .

جواهرات را به چند روش تقسيم بندي مي كنند : مثلاً قيمتي و نيمه قيمتي , كه الماس , زمرد , ياقوت سرخ , و ياقوت كبود از انواع قيمتي و بقيه را نيمه قيمتي مي دانند و يا كاني هاي قيمتي شفاف و نيمه شفاف و كدر .

به علت كيميابي و زيبايي جواهرات تلاش دانشمندان در ساختن انواع مصنوعي آنها در قرن هفدهم شروع شد . اغلب جواهراتي كه ارزش و معروفيت جهاني دارند عبارتند از : تورمالين , آمتيست , توپاز , الماس , تانرانيت  ( به رنگ آبي لاجوردي ) , تساوريت ( نوعي گارنت با بلور درشت به رنگ سبز ) , ياقوت سرخ , ياقوت آبي , فيروزه , كريزوبريل , لاپيس - لازولي , زمرد , اكوامارين , جدئيت و اوپال مي باشند كه در زير مختصري درباره روش شناسايي و منشأ جواهرات آورده شده است .

شناسايي و منشأ جواهرات :

از آنجا كه اغلب كاني ها در ژرفاي زياد زمين ( حدود 100 كيلومتر ) و در شرايط  ويژه اي از فشار و دماي زياد تشكيل مي شوند , شناسايي آنها مهارت و تخصص و تجربه كافي لازم دارند . جواهر شناس منشأ و طبيعت سنگهايي كه كاني هاي قيمتي در آنها وجود دارد و همچنين تركيب شيميايي و ساختمان اتمي بلورها و خواص كاني ها را از نظر سختي , جلا , چگالي , و ساير خواص فيزيكي بررسي و مطالعه مي كند . جواهرات به جز آنهايي كه منشأ آلي دارند مانند مرواريد , كهربا , مرجان و عاج نيز نوعي كاني محسوب مي شوند و با داشتن خواص ويژه از ديگر كاني ها جدا بوده و تفاوتي دارند .

با اينكه شرايط تشكيل هريك از كاني هاي قيمتي با يكديگر تفاوت دارند ولي تشكيل آنها شرايط ويژه و مناسب دما و فشار در بخش معيني از زمين را , لازم دارد تا عناصر مشخصي با نسبت معيني با هم تركيب شوند و سرد شدن و انجماد آنها نيز در زمان مشخص انجام بگيرد .

احتمال وجود چنين شرايطي در زمين كم است . بهمين علت كاني هاي قيمتي نسبتاً كمياب اند . بطور مثال الماس كه يك فرم بلوري كربن خالص است بدون شك فرآيندهاي تشكيل آن نسبت به ديگر جواهرات در بيشترين عمق يعني حدود 200 تا 150 كيلومتري و در بخش فوقاني گوشه شكل گرفته است

با توجه به تجربه آزمايشگاهي و سنتز الماس دانشمندان به اين نتيجه رسيدند كه حداقل 1500 درجه سانتي گراد دما و فشار 68000 كيلوگرم بر سانتي متر مربع يعني تقريباً 6500 برابر فشار اتمسفر لازم است تا اتمهاي كربن متبلور شوند . بهمين دليل معتقدند كه الماس همراه توده اي از سنگهاي آذرين و در اثر فوران آتشفشانهاي قديمي از بخش هاي فوقاني جبه حركت كرده و پس از طي كيلومتر ها در درون پوسته به سطح زمين رسيده است . بعضي از دانشمندان معتقدند كه مواد آلي مثل زغال سنگ و اسكلت جانداران دريايي كه در بين نهشته ها باقي مانده اند , منشا كربن در ساختمان الماس اند , كه در اثر حركت ورقه هاي تكتونيكي مثل ورقه اقيانوسي به درون گوشه منتقل شده و در آنجا ذوب مي شوند در سال 1880 مشخص شد كه منشا الماس در سطح زمين سنگهايي به نام كيمبرليت هستند . نهشته هاي كميبرليتي فقط در با ثبات ترين قاره هاي قديمي مانند آفريقا , برزيل , هند , استراليا , آمريكاي جنوبي و سيبري شناخته شده است .

زمين شناسان معتقدند كه فشار زياد حاصل از گازهاي بسيار گرم كه بخار آب و دي اكسيد كربن بيشترين گازهاي ممكن مي تواند باشد , عامل اصلي در صعود ماگماي كيمبرليتي از اعماق و يا فشار ايجاد شده در اثر فرآيندهاي زمين ساختي باعث تزريق ماگما به صورت ستون هاي استوانه اي شده است . اغلب نهشته هاي كيمبرليتي مربوط به 150 تا 70 ميليون سال قبل يعني وقتي كه دو قاره آمريكاي جنوبي و آفريقا از هم جدا شدند مي باشند .

تشكيل كاني هاي قيمتي در چرخه سنگها

مناسب ترين شرايط تشكيل كاني هاي قيمتي وقتي است كه ماگما شروع به انجماد مي كند . ماگما در شكاف ها و درزهاي درون پوسته زمين تزريق شده , يا در جايگاه خود به آهستگي سرد مي شود , و در دماي حدود 1100 درجه سانتي گراد سنگهاي گرانيتي را بوجود مي آورد . ممكن است مقدار كمي از عناصر در جايگاه ماگما وارد شده , و ماگمايي ايجاد كند كه غني از گاز و عناصر كمياب باشد . در چنين حالتي آب فرآيند انجماد را كند كرده و باعث تشكيل بلورهاي درشتي مي شود , مثل پگماتيت ها كه بر اساس تركيب ماگماي اوليه ممكن است در آن كاني هاي قيمتي مانند توپاز , تورمالين , اكوامارين و گارنت تشكيل شود . در صورتي كه بلورهاي سنگهاي آتشفشاني ريز بوده مگر آنهايي كه در درون زمين تشكيل شده سپس همراه مواد مذاب بالا آمده باشد .

مايع كيميايي سنگ ها

پوسته زمين روكش نازكي بر روي اقيانوسي از ماگما مي باشد كه اغلب كاني هاي قيمتي از اين ماده جوشان و متحرك جدا شده اند . تركيب ماگماها يكسان نبوده و بر اساس تركيب شيميايي , چگالي و بافت انواع مختلف كاني هاي قيمتي از آن جدا مي شود .

ماگماي گابرويي كه غني از آهن و منزيم است در آن كاني هاي قيمتي مانند پريدو , زيركن و ياقوت آبي تشكيل مي شوند . الماس به نوعي از ماگما بستگي دارد كه در اعماق بيشتر بوده و پس از انجماد تبديل به سنگ كيمبرليت با تركيب فوق بازي مي شود . ماگماي گرانيتي كه غني از sio2  بوده و در اعماق كمتري نسبت به ماگماي گابرويي قرار دارد . يكي از بهترين توليد كنندگان كاني هاي قيمتي محسوب مي شوند بويژه وقتي كه به داخل شكاف ها و درزها نفوذ كند , و يا توده هاي پگماتتي تشكيل دهند , محل مناسبي براي تشكيل بلورهاي خالص كاني هاي قيمتي مانند توپاز , بريل , و تورمالين مي باشند .

با اينكه بلور اغلب كاني هاي قيمتي نسبتاً كوچك اند ولي يك بلور سفيد رنگ اسپودومن در پگماتيت هاي داكوتاي جنوبي به طول  40و عرض 5 پاووزن يك تن پيدا شده است .

جواهرات دفن شده در رسوبات

لايه هاي سنگهاي رسوبي محل خوبي براي نگهداري بلورهايي است كه در اثر فرسايش سنگهاي آذرين حاصل شده اند . اغلب كاني هاي قيمتي سنگهاي رسوبي در همان محل تشكيل باقي نمي مانند , بلكه در اثر عمل فرسايش به فاصله هاي دورتر برده مي شوند در حاليكه در طي اين جابجايي در مقابل غلتيدن و واكنش شيميايي مقاوم باشند , به قسمت هاي پايين رود رسيده , در آنجا بر روي هم جمع شده و      نهشته هاي آبرفتي داراي كاني هاي قيمتي را تشكيل مي دهند . بستر رودخانه ها , درياچه ها و اقيانوس ها مي تواند منشا اغلب كاني هاي قيمتي باشد . يكي از نهشته هاي آبرفتي بزرگ كه از فرسايش سنگ هاي دگرگوني ايجاد شده است , در جزيره سري لانكا واقع در اقيانوس هند مي باشد كه به علت داشتن ياقوت آبي و ديگر كاني هاي قيمتي جزيره جواهرات ناميده مي شود .

برخي از كاني هاي قيمتي در طي فرآيند هوازدگي و رسوبگذاري بوجود مي آيند , مانند نفوذ آبهاي زير زميني از لايه هاي خاكستر آتشفشاني غني از سيليس كه ممكن است سيليس را حل كرده و دوباره آن را  به صورت ذرات ميكروسكوپي در شكاف سنگها رسوب داده و كاني اوپال ( nh2o – sio2  ) تشكيل دهد . گاهي نيز ممكن است اوپال بصورت قالب سنگواره تشكيل شود . فيروزه نيز در اثر نفوذ آب و رسوبگذاري تشكيل مي شود . بدين ترتيب كه آلومينيوم و فسفر باقي مانده از سنگ هاي آذرين با مقدار كمي مس مخلوط شده و كاني فيروزه را تشكيل مي دهند .

كاني هاي قيمتي در سنگ هاي دگرگوني

كاني هاي قيمتي همچنين در سومين خانواده بزرگ سنگها يعني سنگ هاي دگرگوني نيز تشكيل مي شوند . فعاليت هاي آتشفشاني و رسوبات دفن شده و فرآيندهاي زمين شناختي در مناطق چين خورده پوسته زمين , باعث مي شود كه فشار و دماي بالايي بر روي سنگهاي رسوبي و آذرين اثر كرده و ويژگيهاي فيزيكي و گاهي شيميايي آنها را تغيير داده و به سنگهاي دگرگوني تبديل كند . طي فرآيند دگرگوني تعدادي از كانيهاي اوليه ناپايدار شده  و كانيهاي جديدي از تبلور دوباره آنها بوجود مي آيد كه ممكن است برخي از آنها قيمتي باشد . مثلاً از تبلور دوباره ناخالصي موجود در سنگهاي آهكي , آلومينيوم و سيليس در اثر دگوگوني مجاورتي ممكن است كاني هاي ياقوت سرخ و آبي و اسپنيل تشكيل دهند . كاني گارنت بيشتر در سنگهاي ميكاشيت يافت مي شود .

ويژگيهاي جواهرات و چگونگي شناسايي آنها

ويژگيهاي كاني هاي قيمتي به نوع عناصر تشكيل دهنده و آرايش اتمي آنها بستگي دارد . بعضي از آنها خالص و از يك عنصر تشكيل شده اند مثل طلا و الماس , ولي اغلب آنها تركيبي از چند عنصر مي باشند مانند ياقوت آبي كه از آلومينيوم و اكسيژن به نسبت 2 به 3 و كاني  اسپنيل از منيزيم و آلومينيوم و اكسيژن به نسبت هاي 1 به 2 و 4 تركيب شده است .

سختي كاني ها در ارزش جواهرات اثر زيادي دارد چنانكه چهار جواهر قيمتي الماس , ياقوت سرخ , ياقوت آبي , و زمرد سختي بيشتري از كوارتز دارند .

در شناسايي جواهرات از سختي كمتر استفاده مي شود چون بر روي آنها خراش ايجاد مي كند . عكس العمل كاني ها در مقابل نور يكي از روشهاي خوب در تشخيص آنها است . وقتي نور به جسم جامدي كه اتمهاي آن در يك رديف مرتب شده اند برخورد كند , انرژي پرتوها به سرعت از الكتروني به الكترون ديگر عبور كرده , و با عبور حداكثر نور , جسم شفاف مي شود مثل آمتيست , الماس و زمرد . اما در صورتي كه اتمهاي كاني نامنظم باشند كاني كدر يا مات مي شود .

اندازه گيري ضريب شكست نور نيز در تشخيص دقيق انواع جواهرات بسيار با ارزش است . كه بستگي به سرعت هاي نور در هوا و در كاني دارد و بوسيله دستگاهي به نام فراگتومتر اندازه گيري مي شود . براي مثال ضريب شكست الماس 42/2 , كوارتز 55/1, و تورمالين 64/1 مي باشد .

جواهراتي كه پراكندگي طيف نور بالايي دارند , يعني اختلاف طول موج پرتوهاي رنگي آن زياد است , زيباتر و با  ارزش تر مي باشند , مثل الماس , كه رنگارنگي بسيار زيبايي دارد و از يك پرتو نور طبيعي در آن هزاران درخشندگي ايجاد مي گردد . در مقابل پراكندگي طيف نور در كاني توپاز كم است . وجود عنصر زير كونيوم با مقدار كمي عنصر راديو اكتيو در تركيب كاني زير كن باعث پراكندگي طيف نور ويژه اي در آن مي شود كه به دو صورت است , پراكندگي طيف نور بالا مثل الماس در حالت ديگر به علت شكسته شدن نور راديو اكتيو باعث كم شدن ضريب شكست نور و درنتيجه كم شدن پراكندگي نور مي شود بهمين علت گاهي جواهر فروشان از نگين هاي زير كن , اسفن و روتيل به عنوان شبه برليان استفاده مي كنند .

از خواص نوري ديگر جواهرات , شكست دوگانه نور است كه اغلب نور به علت اثر متقابل صفحات اتم ها در بلور درد و مسير شكسته مي شوند .

اين پديده در اغلب جواهرات به جز آنهايي كه در سيستم مكعب متبلور شده اند ديده مي شوند . در بين جواهرات زمرد , ياقوت سرخ , ياقوت آبي و زيركن داراي شكست دوگانه نور قوي مي باشند و از اين راه مي توان زيركن و ياقوت آبي را از الماس تشخيص داد .

ياقوت آبي و سرخ هر دو نوعي كاني كرندوم مي باشند . كرندوم در حالت خالص بي رنگ است ,اما با ناخالص كروميم به رنگ قرمز و با ناخالص اتم هاي آهن وتيتانيم به رنگ هاي زرد , سبز , صورتي و آبي در آمده كه نوع آبي آن با ارزش تر است .

امروزه با تابش راديوم و اشعه ايكس و بمباران كردن به وسيله الكترونها در راكتورهاي اتمي توانسته اند بر مرغوبيت رنگ جواهرات بيفزايند با تابش اشعه به الماس مي توان نوع سبز پررنگ آن را كه در طبيعت كمياب است بدست آورد .

ناخالصي ها همانطور كه در تغيير رنگ اثر دارد , مي تواند باعث افزايش رنگارنگي آنها شود . كريزوبريل , بريل , تورمالين و كوارتز ممكن است داراي درخشندگي ويژه اي مانند چشم گربه باشد كه علت اين پديده انكسار حاصل از هزاران ناخالصي اند كه در ساختمان بلوري آنها وجود دارد . اغلب اين ناخالصي ها از ذرات ريز و سوزن مانند از جنس كاني روتيل است . گاهي ممكن است مواد ريز سوزن مانند در چند جهت رديف شوند , چنانچه دسته هاي كوچك روتيل گاهي در كرندوم به صورت سه دسته موازي صفحات بلور هگزاگونال با زاويه 120 درجه رديف شده اند كه انكسار نور حاصل از اين حالت بصورت پراكندگي پرتوهاي نور مانند ستاره در شش جهت مي باشد , بعضي از انواع ياقوت سرخ و آبي كه داراي اين خاصيت مي باشند جذابيت و زيبايي زيادي نسبت به جواهرات ديگر دارند .

وجود ناخالص هايي مثل فلزات كروميوم , منگز , كبالت , نيكل , موليبيدن و اورانيوم در جواهرات مي توانند طول موج پرتويي را ايجاد كنند كه بطور عادي مرئي نيستند وقتي ياقوت سرخ در يك اتاق تاريك تحت اثر پرتو فرا بنفش قرار مي گيرد ,نور افكني قرمز دارد .  

بدين ترتيب كه الكترون ها انرژي نامرئي را جذب كرده و نور مرئي ايجاد مي كنند . كاني فلورئيت در اثر تابش پرتو فرا بنفش برافروخته مي شود كه به اين خاصيت فلورسانس گويند . پديده فسفر سانس نيز به حالتي گويند كه پس از قطع منبع نور كاني باز هم نور افشاني مي كند . مثل الماس كه وقتي منبع نور قطع شود اتم هاي تحريك شده الماس انرژي ذخيره شده را بصورت رنگ قرمز آزاد مي كند كه به آن برليان قرمز گويند . اين دو خاصيت كه تحت عنوان پديده لومينسانس معروف اند در تشخيص نگين هاي مصنوعي از طبيعي اهميت ويژه اي دارند . مثلاً در تابش اشعه ايكس معلوم مي شود كه پوسته صدف مرواريد هاي آب شور خاصيت لومينسانس ندارند در صورتي كه مرواريدهاي مصنوعي آب شيرين داراي خاصيت فلورسانس مي باشند .

جواهرات مصنوعي

جواهرات بدلي از نظر تركيب شيميايي و ساختمان بلوري با نوع طبيعي تفاوت دارند و لذا از اين نظر قابل تشخيص اند . امروزه سعي بر آن دارند كه از نمونه طبيعي جواهر نسخه برداري كرده و در آزمايشگاهها شبيبه آنرا بسازند . اولين پيروزي بشر در راه ساختن جواهرات بدلي , ساختن تاج از ياقوت قرمز مصنوعي در سال 1837 بودكه از ذوب كردن تركيب شيميايي اكسيد آلومينيوم كه اساس ساختمان ياقوت سرخ است با اضافه كردن مقداري كروميم بعنوان عامل رنگ ساخته شد .

تكنيك هاي امروزي در آزمايشگاهها و كارخانه ها شرايط مشابه آنچه كه در اعماق زمين در تشكيل جواهرات از نظر دما , فشار , و شرايط شيميايي وجود دارد فراهم آورده اند نتيجه آن ساختن جواهراتي است كه از نظر ظاهر و ساختمان اتمي و تركيب شيميايي شبيه نوع طبيعي آن بوده , و تشخيص آنها نياز به مطالعات دقيق ميكروسكپي دارد . در صورت وجود خطوط رشد , نوع طبيعي جواهرات داراي خطوط رشد مستقيم و نوع بدل انحناء دارند .

الماس مصنوعي اولين بار بدين ترتيب ساخته شد كه مخلوط پودر گرافيت و آهن را در وسيله اي تحت اثر فشار و حرارت 2650 درجه سانتيگراد كه بوسيله جريان الكتريسته ايجاد شده بود قرار دادند و از تبلور كربن گداخته شده الماس مصنوعي بدست آوردند .

تراش جوهرات :

تراش جواهر يك تخصص بوده و نياز به دانستن قوانين نوري و بلور شناسي و خصوصيات فيزيكي آن دارد . در تراش جواهرات تقارن از اهميت كمتري برخوردار بوده و نسبت به تراش الماس به دقت بيشتري نياز دارد . چون سختي الماس در جهات مختلف كمي تفاوت دارد الماس را بوسيله خودش صيقل مي دهند , الماس تراش داده شده را برليان مي گويند .

اولين نوع تراش كابوشن نام دارد كه قسمت بالايي آن گنبدي و بخش پايني آن مسطح است ( نگين انگشترها ) در اين نوع تراش چون زيبايي جواهر خوب جلوه گر نمي شود در تراش كاني هاي قيمتي كدر مانند آگات استفاده مي شود . دومين نوع تراش كه در بلورهاي روشن بيشتر استفاده مي شود برلياني است . اين نوع بهترين نوع تراش بوده و جذابيت بالايي دارد . سومين نوع تراش پله اي يا زمردي است كه در تراش جواهرات تيره به كار مي رود .

پس از تراش  جواهر را در مقابل يك چرخ و پودر صيقل مي دهند تا آثار خراش و زدگي ها ازبين رفته و به درخشندگي آن اضافه شود .

                                              منابع :