Параиба или нет? Турмалин с содержанием меди и выраженной концентрацией железа
Турмалин, содержащий медь, также известный как турмалин типа Параиба, является одним из самых востребованных и высоко ценимых цветных камней на рынке. Это объясняется его ярким цветом, который в лучших образцах описывается как «неоновый» или «электрический» синий.
Однако турмалины с содержанием меди встречаются в различных цветах: от насыщенного синего (похожего на сапфир) до яркого и светлого синего, от зеленовато-синего до голубовато-зелёного, зелёного и даже зеленовато-жёлтого и фиолетового.
Известные месторождения включают Бразилию (штаты Параиба и Риу-Гранди-ду-Норти), где добывают этот привлекательный вид турмалинов
Интересно, что турмалин-индиголит, не содержащий меди, но с Fe²⁺ в качестве хромофора, иногда может иметь зеленовато-синий цвет, очень похожий на цвет турмалина типа Параиба.
Этот материал часто продаётся как «лагунный турмалин» и известен, например, в Намибии и Афганистане. Разделение индиголита без меди и турмалина типа Параиба обычно проводится с помощью химического анализа, УФ-видимого поглощения или их комбинации (Merkel & Breeding 2009).
Здесь описан промежуточный вариант турмалина (рис. снизу, в центре — образец B), недавно представленный в Швейцарский геммологический институт SSEF (Krzemnicki 2021).
Этот камень внушительного размера и веса (61 карат) отличается привлекательным зеленовато-синим цветом и исключительной чистотой.
Для сравнения приведены похожий турмалин с медью из Нигерии (рис. снизу, слева — образец A) и индиголит без меди из Намибии (рис. снизу, справа — образец C).
Химические различия между этими тремя образцами лучше всего проявляются при сравнении концентраций их хромофоров, меди и железа (Таблица I), измеренных методом лазерной абляции с индуктивно-связанной плазменной масс-спектрометрией времени пролета (LA-ICP-TOF-MS) с использованием системы GemTOF SSEF. Турмалин типа Параиба из Нигерии (образец A) содержит большое количество меди, что приводит к соотношению Cu/Fe = 18, в то время как концентрация меди в индиголите из Намибии (образец C) близка к порогу обнаружения нашего прибора (0,08 частей на миллион для Cu), что приводит к очень низкому соотношению Cu/Fe = 0,000025. Для сравнения, образец B содержит и Fe, и Cu,
Несмотря на схожесть внешнего вида, эти три образца турмалина можно различить по их спектрам поглощения в диапазоне UV-Vis-NIR (рис. ниже).
Цвет турмалина типа Параиба (образец A) в основном обусловлен двумя широкими полосами поглощения Cu²⁺, простирающимися в ближнюю инфракрасную область (с центрами около 700 и 900 нм). Явное преобладание полосы на 900 нм над полосой на 700 нм является характерной чертой турмалина, доминирующего по содержанию меди (типа Параиба).
В то же время цвет индиголита (образец C) определяется одной широкой полосой поглощения, центрированной около 720 нм, вызванной Fe²⁺ (Merkel & Breeding 2009). Цвет промежуточного турмалина с Fe и Cu (образец B) связан с полосами поглощения как Cu²⁺, так и Fe²⁺. Поскольку полосы на 700 и 900 нм имеют почти одинаковую интенсивность, можно предположить, что его цвет обусловлен комбинацией меди и железа.
Спектры нормализованы по длине пути 1 см и смещены по вертикали для наглядности.
На основе статистической обработки данных о микроэлементах с помощью алгоритма машинного обучения (несупервизорный нелинейный t-SNE; Wang & Krzemnicki 2021) предполагается, что происхождение промежуточного турмалина с Fe и Cu (образец B) наиболее вероятно связано с Нигерией, хотя и не является достоверным.
Появление недавно обнаруженного зеленовато-синего турмалина с низким содержанием меди, но заметно более высоким содержанием железа, чем обычно встречается в турмалинах типа Параиба (например, образец B), вызывает интересные вопросы в области номенклатуры, аналогичные тем, что давно известны для изумруда и зелёного берилла (где происходит постепенный переход от Cr к Fe).
На данный момент, учитывая отчётливую концентрацию меди и спектр поглощения с ярко выраженными полосами, связанными с Cu в образце А, мы считаем уместным называть только этот камень «турмалином типа Параиба» или «турмалином Параиба».
Однако это не относится к камню (такому как образец C), в котором содержание меди значительно ниже или когда характеристики поглощения, связанные с железом, преобладают над полосами Cu²⁺ (как в образце B).
В текущем исследовании мы сосредоточились на вопросе номенклатуры, чтобы точнее определить, в какой степени турмалин с содержанием Fe и Cu может называться турмалином типа Параиба и в каком случае его следует называть индиголитом с низким содержанием меди.
