Gemmologi – Hvordan identifisere edelsteiner

Gemmologi er en spesialisering innen geologi, læren om mineraler. I gemmologi så er formålet å identifisere edelsteiner. Som du kommer til å se i denne artikkelen så identifiseres edelsteiner primært ved å studere hvordan de reagerer med lys.

Denne artikkelen er på ingen måte en komplett guide til gemmologi. Det er skrevet hundrevis av bøker om emnet, og gemmologi blir med ny teknologi stadig mer avansert. Jeg er ingen gemmolog, men synes det er gøy å lese om og bruke gemmologi i praksis.

Denne guiden er ment for å gi en kort introduksjon til de vanligste verktøyene og prinsippene brukt i gemmologien.

Viktige begreper innen gemmologi

Refraksjon og refraktiv indeks

Lysstråler reiser vanligvis i én retning. Når lyset går inn i et nytt medium, fra luft til vann for eksempel, endrer lysets retning seg. Endringen i retning kalles lysets refraksjon. Ulike edelsteiner påvirker refraksjonen forskjellig, det betyr at de bryter lysstrålen i ulike vinkler. 

Forenklet definisjon av refraktiv indeks (Index of Refraction, forkortet IOR): Vinkelen lyset brytes i er  edelsteinens refraktive indeks.

Korrekt definisjon av IOR: Forholdet mellom lysets hastighet i et vakuum og dets hastighet i mediet. For eksempel: Lyset reiser 2,417 ganger raskere i vakuum enn i en diamant. Diamantens IOR er da 2,417.

Dispersjon (Edelsteinens ild)

Dispersjon er steinens evne til å dele hvitt lys inn i farger. For de fleste steiner har dette lite betydning, men i fargeløse og noen fargede edelsteiner så synes denne egenskapen godt. Dispersjon kalles også for edelsteinens ild. Diamanten er kjent for sin fargerike ild, denne er et direkte resultat av at diamanter har en høy dispersjon. Slik kan man skille mellom diamant og fargeløs topas.

Inneslutning

En inneslutning er en urenhet som er dannet på innsiden av en edelstein. Inneslutningene er ofte andre krystaller som har blitt dannet samtidig med edelsteinen. I diamanter så påvirker antallet inneslutninger prisen så merkbart at det er utviklet et eget navnsystem for å betegne renheten. Du har kanskje hørt om en TW SI1 diamant? SI1 er betegnelsen «Slightly included» og er en vanlig grad her i Norge. Les mer om diamanter her.

Krystallsystemer

Krystallsystemet bestemmer edelsteinenes uslipte form. Det er i alt syv krystallsystemer:

• Kubisk
• Tetragonal
• Heksagonal
• Trigonal
• Orthorombisk
• Monoklin
• Triklin

Edelsteinens krystallsystem påvirker i stor grad dens optiske egenskaper. Ved å forstå krystallsystemenes påvirkning kan man bruke denne kunnskapen til å identifisere edelsteinen. 

Etterbehandling

De fleste edelsteiner du får kjøpt er i dag etterbehandlet for å forbedre enten farge, overflate, holdbarhet eller for å fjerne urenheter i materialet (inneslutninger). De mest brukte metodene for dette er:

Radioaktiv strålebehandling

Ved å utsette mineralet for en radioaktiv stråle så kan steinens farge endres. Dette gjøres ofte med diamanter, smaragder, akvamariner, kvarts, topaser og turmaliner. 

Belegg

Edelsteiner belegges ofte et tynt lag med metall-oksider for å endre steinens farge. Spesielt vanlig for å farge diamanter. 

Rekonstruksjon

Dersom steinen har mange inneslutninger så er det vanlig at disse fylles igjen. Metodene for å fjerne inneslutninger er mange, de vanligste er ved å fylle sprekkene med glass eller olje. 

Farging 

Perler, korall, turkis og lapis lazuli er blant materialene som ofte farges for å forbedre fargen. Måten de farges på er lik måten klær farges, i et vannbad med fargen. Dette er en veldig forenklet forklaring av denne prosessen.

Varmebehandling

I flere steiner endres fargen når materialet blir oppvarmet. Et godt eksempel på dette er steinen Prasiolitt. Prasiolitt er en grønn variant av kvarts, som sjeldent finnes i naturen. Ved å varme opp ametyst går steinen fra sin normale lilla farge over til en lys grønn. 

Diamanter varmebehandles også ofte for å fjerne brunfarge i mineralet. 

Bleking

Spesielt vanlig er bleking av perler. Perler blekes for å få en uniform hvit farge. 

Verktøy som brukes i gemmologi

For å trygt identifisere edelsteiner så må man bruke flere av verktøyene du finner i denne artikkelen. Gemmologi er som en etterforskning der du starter med et utvalg mistenkte og utelukker en og en for å komme frem til gjerningsmannen, eller riktig edelstein i vårt tilfelle. 🙂

Refraktometer

Refraktometeret er gemmologens viktigste verktøy og måler steinens lysbrytning (refraksjon). Lysbrytningen er vinkelen lyset endres når lyset treffer edelsteinen. Se for eksempel på et glass med vann med et sugerør i. Sugerøret brytes der det treffer vannet. Det er fordi vannet har en annen lysbrytnings-verdi enn luft. I gemmologi kalles lysbrytnings-verdien refraktiv indeks (IOR – Index of Refraction).

Alle edelsteiner har en IOR og ved å måle denne så kan vi komme langt på vei med å identifisere edelsteinen. 

En annen ting vi måler med et refraktometer er dobbeltbrytning. Mange edelsteiner bryter lys i to retninger. Disse edelsteinene tilhører den anisotropiske krystallkategorien. Dette kan vi også måle med polariskop eller dikroskop.  

Refraktometeret viser steinens IOR på en skala, og i tilfeller der steinen er anisotropisk så kan vi se en skygge av dobbeltbrytningen også.

For å bruke refraktometert legges edelsteinen ned på et rektangulært vindu under luka på refraktometeret, med en dråpe refraktiv væske under edelsteinen. Væsken har en IOR på 1.81, noe som gjør den godt egnet til å koble sammen steinen og vinduet. Uten væska vil du ikke klare å lese av steinens IOR. 

Refraktometeret har oftest en innebygget lyskilde som lyser opp steinen og skalaen man ser i inspeksjonslupa. 

I bildet under så ser du først to eksempler på IOR. Rubin og safir har samme IOR fordi de i denne sammenheng er samme stein, det er bare forskjell i hvilket mineral som gir steinen farge. De to nederste eksemplene viser hvordan man bruker refraktometer til å skille akvamarin fra blå topas.

Se en liste over edelsteiner og deres IOR her. 

Polariskop

Et polariskop brukes primært for å identifisere edelsteiners optiske karakter:

• isotropisk
• anisotropisk
• mikrokrystalinsk/kryptokrystalinsk

Polariskopet har to polariserte filtre. Et polarisert filter slipper kun lys inn én vei. Ved å ha to filtre over hverandre i motsatte retninger kanselleres alt lys som beveger seg i samme retning. Du kan se denne effekten ved å ta to vanlige 3D-briller du bruker på kino og holde den ene horisontalt og den andre vertikalt. Ved å rotere den ene brillen vil du se at brillene slipper inn varierende grad av lys.

Måten polariskopet fungerer er at man krysser filtrene slik at lys ikke slipper gjennom. Deretter legger man edelsteinen på en glass-plattform som er rett over det nederste filteret. Man roterer deretter plattformen en hel omdreining.

Slik gjenkjenner man krystallstrukturen med et polariskop

Dersom edelsteinen er mørk under hele omdreiningen så er det en isotropisk krystallstruktur.

Dersom edelsteinen blinker fra lys til mørk fire ganger så er steinen antakeligvis anisotropisk. Det kan også være at steinen er isotropisk med innvendig stress. Dette fenomenet kalles uregelmessig dobbel refraksjon (ADR) og kan forekomme i diamanter, granater og enkelte typer plastikk. Du kan identifisere dette ved å finne steinens lyseste punkt i polariskopet og raskt vri plattformen 90 grader. Dersom steinen blir lysere er den isotropisk. 

Dersom edelsteinen er lys under hele omdreiningen så er den mikrokrystalinsk/kryptokrystalinsk. 

Dette er enklere forklart med bilder:

Spektroskop

Alle overflater reflekterer lys, det er på denne måten vi ser farger. Du visste kanskje at hvitt lys inneholder alle regnbuens farger? Et spektroskop sprer lysstrålen slik at det er mulig å se hvilke farger lysstrålen inneholder. Har du sett hvordan et prisme fungerer? Spektroskopet inneholder et prisme som sprer lysstrålene, og en skala som muliggjør å lese av fargenes nanometer-verdi. 

Spektroskopet viser et fullt spekter fra ultrafiolett til infrarød. Når du peker spektroskopet mot en overflate så vil farger som reflekteres fra overflaten fortsatt lyse opp i spekteret, mens fargene som absorberes vises som mørke felt.

Dette er faktisk også en av måtene astronomer identifiserer hvilke substanser stjerner er laget av. Les mer om astronomisk spektroskopi hos Wikipedia.

Det finnes to varianter av spektroskop, diffraksjons-spektroskop og prisme-spektroskop. De fungerer på ulike måter, og det er fordeler og ulemper med hver type. Selv har jeg begge typene og foretrekker diffraksjons-spektroskopet fordi det gir meg tydeligere absorbsjonslinjer.  

Her er noen eksempler på hva du ser gjennom et spektroskop:

Dikroskop

De fleste ekte edelsteiner er dobbeltbrytende. Når en lysbølge går inn i steinen så deles den flere retninger, dette resulterer i produksjonen av to eller flere farger. Dette kalles dikroisme i tilfellene der det er to farger og trikroisme der det er tre farger. Fellesbetegnelsen for disse er pleokroisme.

Dikroskopet brukes til å se om en edelstein har pleokroisme. Det finnes to varianter av dikroskop og de ser slik ut:

Dikroskopet jeg bruker er et kalsitt-dikroskop, av den enkle grunn av at det kostet halvparten av london-dikroskopet.

For å inspisere edelstenen ser man gjennom enden som er til høyre på bildet over. Inne i verktøyet ser du to små vinduer. Når man retter dikroskopet mot en belyst edelstein, og roterer edelsteinen så vil man kunne se flere farger i vinduet. Jeg har laget en illustrasjon som viser hva du ser gjennom et kalsitt-dikroskop:

Legg merke til at du ser to ulike farger i vinduene til venstre, og bare en fast farge i begge vinduene til høyre.

Ser man to farger så kan man være sikker på at edelsteinen ikke er laget av glass eller Cubic Zirconia, en vanlig syntetisk edelstein. Det er også mulig å skille ekte edelsteiner fra hverandre med dikroskopet ved å vite hvilke farger disse har. 

Farge-filtre

Det finnes et utvalg av dikromatiske filtre som brukes til inspeksjon av edelsteiner. Det at et filter er dikromatisk betyr at filteret kun slipper gjennom to farger. Et eksempel er et Chelsea-filter som kun slipper gjennom fargene «rød 690nm» og «gul-grønn 570nm». Legg merke til at fargene oppgis med en nanometer-verdi. Farger måles i lysbølgens nanometerverdi. Se mer om lysbølger her.

Ved å se edelsteiner gjennom et filter så vil man kunne se om en edelstein har fargetoner i filterets spektrum. En grønn stein som smaragd vil vises som rød når den sees gjennom Chelsea-filteret. Dette er fordi mange smaragder (ikke alle) inneholder fargebølgen 690nm. Filtre vil ikke alene identifisere en edelstein, men er et verktøy som kan finne ut hvilken edelstein den ikke er.

Her er et eksempel hvor man ofte kan skille granater fra rubiner ved hjelp av et Chelsea-filter.

Legg merke til hvordan rubinens farge slipper gjennom filteret, mens granatens blir blokkert og steinen ser fargeløs ut. 

Andre filtre som fungerer på samme prinsipp:

• Rubin-filter
• Jadeitt-filter
• Smaragd-filter
• Tanzanitt-filter

Kilder

• https://www.gia.edu/gem-treatment
• https://en.wikipedia.org/wiki/Prasiolite
• https://en.wikipedia.org/wiki/Gemstone_irradiation
• https://www.gemsociety.org

Lær mer

Polariskop

Refraktometer

Dikroskop

Gemmologi utdanning

Det er ikke lenger mulig å ta en utdanning innen gemmologi i Norge. (Kilde: http://gemmologi.no/utdanning.html)

Det er mulig derimot mulig å ta en utdanning online hos GIA. Men for å få best utbytte er det anbefalt å ta et fysisk kurs i utlandet. Nærmeste utdanning er da hos GIA i England. 

Gemmologi i Norge

Vi har siden midten av 1900-tallet hatt en forening kalt «Norges Gemmologiske Selskap«. Se Facebook-siden deres her. 

Til slutt…

Før du spør; jeg kan ikke identifisere edelsteinene dine basert på et bilde. Jeg identifiserer heller ikke edelsteiner på oppdrag, da jeg ikke har noen utdannelse innen dette. Jeg bruker gemmologi kun som en hobby for meg selv.

Har du spørsmål oppfordrer jeg deg til å spørre. Om jeg ikke vet svaret så har jeg masse bøker jeg kan sjekke for å finne svar. 🙂