宝石読本

V 　帝王の宝石　−　エメラルド　−

３．合成エメラルドの展望

19世紀初頭、1823年のピエール・ベルチエ(Pierre Berthier)によるダイオプサイド(透輝石)の合成に始まる1500種にも及ぶ鉱物合成の試みがフランスの高等師範学校の科学アカデミーを中心に精力的な研究が続けられていました。　 　その成果は鉱物学の発展のみならず、セーブル，リモージュ等、世界的な陶磁器の製造にも大きな貢献を果たしていたのでした。 　初めてエメラルドの合成に成功したのは1848年、エーベルマンのミリメートル単位の大きさの結晶でした。 　その後,エーベルマン、フレミー、ドゥヴィユ、ファイユと並んで鉱物合成の中心人物であったフランス科学アカデミー理学部教授のオートフォイユ(Hautefeuille)とペリー(Perrey)とによって，1888年、ジルコンやフェナス石等、26種類の宝石鉱物と共にエメラルドの合成がフランス科学アカデミーの鉱物学会誌1890年第4号に報告されています。　 　コランダムも含め、当時試みられていた合成法は今日も行われている，タングステン酸塩、モリブデン酸塩、ヴァナジウム酸塩等のフラックス(溶融剤)法での合成でありました。 　左の写真の試験管に納められた合成エメラルド等の結晶はパリの鉱物博物館にて見ることが出来ます。

天然エメラルドの構造とインクルージョン

中空のトンネルを持つ緑柱石の結晶構造	気体（炭酸ガス）、液体（水） 固体（塩の結晶）の３相の包有物 Colombia 　110　ｘ	方解石の結晶から 伸びる釘状の包有物 　60x	角閃石の結晶 Madagascar　50ｘ	液体から伸びるチュ ーブ状包有物　20x Capoeirana　Brazil

熱水法合成エメラルドのインクルージョン

フェナカイトから伸びる 釘状の包有物　60ｘ	水滴のヴェール状包有物 Biron　40ｘ	水滴と気体との2相の 包有物　Biron　300ｘ	雁木模様の光学歪のある 成長層　Russia　25ｘ	種結晶付近のクリソベリル 結晶から伸びる釘状の 包有物　China　30ｘ

　　　 　　　　　　　　エメラルド合成技術の発展の歴史

各社のフラックス法合成エメラルド

チャザム(Chatham)　 1.45ct 8x6mm 1.36ct 8x6mm 0.39ct 7x7mm 0.61ct 7x5mm	ギルソン(Gilson) 1.53ct 8.2x6.2mm　0.77ct 7x5mm	京セラ(Kyocera)　 1.38ct 8x6mm 1.22ct 6.3x6.3mm 1.01ct 10.1x4.5mm1.01ct 7.0x5.2mm
レニックス(Lennix) 1.41/1.32ct	ロシア(Russis) 　　　0.92ct 7x5.1mm 　　0.6ct Ø6mm　　　　　 0.835ct 10.5x5.2mm　　　 1.21ct 8.3x6.7mm

　　　チャザムの後、追随者達がエメラルド合成を目指した事は既に述べたとおりです。
少なくともエメラルド合成を目指す人々が、例えチャザムが秘密にしていたとしても、その特徴から、フラックス法が使われた事は容易に理解していたに違いありません。
　　しかしながら世界有数の化学染料会社、イーゲー社さえもが30年余りの研究の果てに商業化には失敗した事実を振り返れば、合成が如何に困難であり、それを1930年代に独力で完成させたチャザムが如何に天才であったかは、その後２０余りの年月を市場を独占し続けたことからも明らかです。

　フラックスの材料はチャザムが酸化リチウムと酸化モリブデンを使っていると推定されていますが、その後の追随者もほぼ同様の材料と、酸化ヴァナジウム、酸化タングステン、酸化鉛等の混合物を使っています。　
　しかしながらそれらの混合比率と、1年に及ぶ結晶成長期間の精密な温度調節とが結晶の成長を左右します。
　　1962年にドイツのイダー・オーバーシュタインにてツェルファス（Zerfass）が、恐らくイーゲー社の技術を発展させてエメラルドの合成にようやく成功しましたが、殆ど市場には出回らなかったようです。
　1963年にフランスのギルソン（Gilson）が成功し、チャザムに次いで宝石市場に参入してきました。
ギルソンはその後トルコ石、オパール、ラピスラズリ、珊瑚等、主にセラミック系の宝石の合成を手がけて商品化しています。

　フラックス法による合成エメラルドは1962年にアメリカのゼネラル・テレフォン＆エレクトロニクス社、1967年にアメリカのパーキン･エルマー社、1968年に日立（株）の中央研究所と山梨大学、1973年に群馬大学と通産省の工業技術院、1975年には昭和電工と続きますが、これらはいずれもメーザー（レーザーより波長の長いマイクロウェーヴ領域の電磁波）の発振素子として、エレクトロニクスの分野での用途を目的に開発が行われました。
　　1990年代に入ってからも住友電工、住友鉱業等にて最先端技術用途のエメラルドの開発は続けられました。

　 宝石用途としては同じく京セラ社が1976年にクレサンベール･ブランドのエメラルドを発売し、1979年には合成水晶の大手メーカー、日本電波工業がサラマンドール･ブランドを、1987年には諏訪精工舎がビジョレーヴ･ブランドのエメラルドを発表しましたが、京セラ社以外は日本市場でも、またアメリカの宝石フェア等にてもルースを見かける事がありません。
　恐らく直売されて宝飾品として流通しているのではないかと思われます。

　1982年にはロシアからフラックス法の合成エメラルドが現れ、香港とニューヨークに流通し始めました。　
ノヴォシビルスクにあるロシアの科学アカデミー地球物理研究所にて独自の技術により大型の結晶の成長が達成されました。
　３〜４ヶ月で10cmに達する結晶成長が可能となったと報告されています。
この研究所は1990年代にタイの宝石業者との合弁会社 Tairus 社を設立し、エメラルドの他にアレクサンドライト、ルビー、サファイア等の宝石用の合成結晶も製造販売を始めました。

熱水法合成エメラルドの開発

各社の熱水法合成エメラルド

リージェンシー(Regency) 1.04ct 6.95x5.35mm 0.96ct 10.2x5.2mm	レヒライトナー(Lechleitner)　 2.5ct	バイロン(Biron) 　2.31ct 9x7x5mm 6.47ct 12.0x9.7mmm 0.70ct 7.1x5.1mm	Novosibrsk Russia 　　5.18ct 12.0x8.0mm 　2.70ct 9.3x7.2mm　1.89ct 8.85x6.65mm

結晶　12ct/24x9mm 7.4ct/14x11mm ルース0.39〜0.50ct 中国　桂林(China)	結晶 26x24mm   ルース　1.51、1.08ct Biron, Australia	19ct/25x14mm, 25ct/29x15mm 　Novosibirsk, Russia	Biron 96ct 36x16mm	結晶　28.4ct(7mm) - 142ct(70mm) ルース　1.34 - 7.89ｃt Malossi, Czech Republic

チャザムのエメラルドが合成と識別されたのは天然のそれとは異なる条件での結晶成長による特徴を持っている為でした。
 したがって、天然と同じ、熱水中でエメラルド結晶を成長させれば、理論的には天然と同じエメラルドが創れる筈です。

　エメラルド以外にもサファイア、トルマリン、トパーズ、水晶等々、主な宝石は熱水中で結晶が成長する例が多いのです。

　 　　　　　　　熱水法の開発は19世紀末から20世紀初頭にかけてイタリア、トリノ大学鉱物学教授のスペツィア （Spezia）
　　　　　　　　が重要な研究を行いました　：

　 　珪酸ナトリウムと塩の溶液と石英とを150気圧の高圧の密閉された容器に入れ、221℃〜338℃の温度で長さ 10ｍｍ の水晶の結晶を育成させる事に成功しました。
　1930年以降はドイツ、オランダ、イギリスでも水晶合成の実験が熱心に行われ、1950年代にはアメリカ等で水晶合成が工業化されました。
　これらの水晶は宝石用ではなく、大半はエレクトロニクス機器の発振素子に加工されます。

　 熱水法によるエメラルドの合成の研究は前述のドイツのナッケン教授が1928年に着手しましたが、成功には至りませんでした。　
　エメラルドの成長が水晶と比べて格段に遅く、また長期間には結晶内に不純物が増えて、不透明の結晶となってしまう等、宝石級結晶を得られなかったためでしょう。

　レヒライトナーの熱水エメラルドのコーティング法

　 しかし1957年にオーストリア、インスブルックのレヒライトナー（Lechleitner）が天然の色の薄いベリル結晶をカットしたものを熱水溶液の中に吊るしてその周囲に0.5mmの厚さのエメラルドの結晶を成長させる技術を発表し、1960年から市販を始めました。
　純粋な合成とは言えませんが、しかし見た目は全くエメラルドであります。　
その後レヒライトナーは100％熱水法でエメラルドを合成することに成功しています。　
　このコーティングの熱水エメラルドは、オーストリアの装飾用の鉛ガラス製品で知られるスワロフスキー社に採用され、一時は同社から、このエメラルドが発売されていました。
　ただし同社は後に、特殊なガラスのエメラルド類似品をスワログリーンとして販売を始めましたから、要注意です。

本格的な熱水法合成エメラルド

　 本格的な熱水法の合成エメラルドの開発はアメリカのユニオン･カーバイド社の一部門、リンデ･エアー・プロダクツが1965年に塩酸と塩化アンモニウムの溶液中にてエメラルドの合成に成功し、1970年まで製造され、”Quintessa” ブランドで発売されました。
　しかし結晶の成長が日に0.019〜0.052mmと非常に遅く、大きな結晶が得られなかったため、この技術はVacume　Venture 社に譲られました。ヴァキューム・ヴェンチャー社では大きな結晶の成長に成功し、リージェンシー （Regency) ブランドで熱水法によるエメラルドを発売しました。

　 1979年にはロシアのノヴォシビルスクの研究所が熱水法でのエメラルドの量産化に成功して美しいエメラルドを発売しました。
　ロシアの熱水法によるエメラルドはクロムではなく、鉄とヴァナジウムによる発色で、チェルシー･フィルターに反応せず、フィルターを通しても赤くならずに緑色に見えると言う特徴があります。　
　これは後に発見されたブラジルの天然エメラルドと｝同じ特徴です。
　成長を早めるために、特別な種結晶のカットを行っており、そのために早く成長した結晶に光学的な歪が起きて上の写真に見られるような特異な雁木模様が肉眼でも認められると言う特徴があります。　
　ただし、1995年頃からは新しい技術を開発し、最近の結晶には雁木模様は見られなくなっています。

　1980年頃、オーストラリアのバイロン（Biron）社が熱水法エメラルドを商品化しました。
　　ところが1988年にオーストラリアのプール （Pool) エメラルド鉱山産と称する非常に美しいエメラルドが市場に流通し始めました。
　調査の結果これはバイロンの合成エメラルドであると指摘され、再びバイロンの名で流通するようになりました。
　1990年代になって、このエメラルドはアメリカでキンバリー（Kimbery）ブランドで販売されています。　
　バイロンのエメラルドは天然と同じ６角柱の見事な結晶成長が印象的です。

　1987年から中国広西省桂林の鉱物資源地質研究所にて熱水法でのエメラルド合成が始まり1993年から市場に流通しているとのことです。　
　生産量は年に7500カラット（結晶）ですから、歩留まりが10%程度とすると、市場で見かけることは殆ど無いでしょう。
　桂林での合成エメラルド生産は実験段階に止まり、本格的な商業生産には至りませんでした。
　2003年にチェコのマロシ社がイタリアの技術による熱水法による合成エメラルドの生産を始め、2004年からアメリカとヨーロッパで販売を始めました。
　年間数千カラットのエメラルドがカットされて市場に出ているとのことです。
　

熱水法合成エメラルドの特徴

　熱水法はエメラルドが天然に結晶する条件を人工的に再現するものですから、理論的には天然と差の無い結晶が出来ます。
　事実、比重や屈折率は全てのメーカーのエメラルドが、世界各地の天然のエメラルドのデータと重なる範囲内の数字を示します。
　このため、比重や屈折率等の、古典的な方法では天然との識別は不可能です。

　熱水法のエメラルドは金や白金を張った容器の中でアルカリ性または酸性の溶液にエメラルドの材料と発色剤のクロムやヴァナジウム、鉄、ニッケル、などを加え、種結晶を吊るして1000〜2000気圧と500〜600℃の温度で結晶を成長させます。
　この材料の調合と圧力や温度の調整が結晶の成長を左右しますが、ともかく、結晶の成長が遅いため、半年から1年かけないと、宝石がカット出来るような大きさに育ちません。　
　そのため、種結晶をなるべく結晶が早く成長する方向にカットすることが行われ、天然の6角柱とは異なる形の結晶が育ちます。
　また結晶の成長を促進させるような溶液と温度の調整をするために、結晶に歪が発生し、ロシアの初期の熱水法のエメラルドのように肉眼でも確認できる雁木模様の光学歪が出来るなど、やはり天然とは異なる様々な特徴が現れてきます。
　エメラルド結晶は高温高圧の水溶液内では分解してクリソベリル（BeAl_２O₄）、フェナカイト（Be₂SiO₄）やトリデイマイト （SiO₂) に分離しやすくなります。
　このため、合成エメラルド結晶中に、これらの鉱物の結晶やそれから発達する釘状のチューブなどが現れます。　
　天然のエメラルド結晶は、合成結晶よりは遥かに低い200℃程度の温度でゆっくりと長い時間をかけて結晶したと考えられますから、その差が現れてくるのです。
　　したがって、結晶内部のインクルージョンを注意深く観察する事で天然との識別が可能となります。
　しかしながら、上記のインクルージョンの写真の様に、天然の結晶や、フラックスの合成結晶に酷似したインクルージョンがある事も多く、安易に断定は出来ません。　
　上級品の合成エメラルドは殆どインクルージョンを含まないものも多く、そうなると一層識別が困難になります。　
　しかし天然にはそのような完璧な結晶は皆無と言って良いくらいですから、却って合成と判断して良いでしょう。
　厳密にエメラルドの識別をするためには、赤外線の吸収特性を見る必要がありますが、これも熱水法の合成品は天然と酷似していますので、専門家の熟練した判断が必要となります。

　合成エメラルドの値段

　チャザムが初めて合成した時には、当然天然エメラルドとして最高級のエメラルドとして売られていました。後に合成と判明してからは流石に安くはなりましたが、それでも天然の同等品の3分の1位の水準でした。
　1960年代から各社のエメラルドが発売されるに従い値段が下がり、1990年代初頭までは、殆どインクルージョンの無い最高級品でカラット当たり300ドル、一部インクルージョンを含むクリーンな石が200ドル、多少のインクルージョンを含む石が100〜150ドル、かなりのインクルージョンを含む（これが天然にそっくりなのですが）石が100ドル程度と、これはフラックス法の合成ルビーとほぼ同じ水準でした。　
　エメラルドの場合、熱水法であれフラックス法であれ、大差はありません。
　いずれも1カラットの大きさが基準で、0.5カラット刻みで上下に10%程度加減されます。
２カラットなら20％増しと言う具合です。
　いずれにせよ、これらの価格水準は最大手のチャザム社が主導権を握り、その他のメーカーが倣っていたと言うのが実情です。

　ところが1993年頃から合成エメラルドが半値以下に暴落しました。
ソビエト連邦が崩壊し、エメラルド合成のノウハウが流出した様で、ロシアの各地に雨後の筍のように、熱水法エメラルドの合成を行う、いわゆるガレージ工場が乱立したとのことです。
　1994年頃にはバンコクの市場で一度に数十ｋｇもの合成エメラルドの結晶がダンピングされる程でありました。
　また、大手メーカーでは廃棄していたような、インクルージョンを大量に含む結晶が市場に溢れ、これをカットすると、却って天然の上級品と間違えるほどですから、怪しげな宝石店では天然として売られている可能性があります。
　各地のショーでも、ショー･スペシャルとして、結晶がカラット当たり２〜5ドル、ルースが20〜50ドル程度で売られている有様です。