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| アメトリン結晶【106ct52x33x28mm】とルース 5.53-9.59ct 無色と紫のルース 3.16ct カナリー色のシトリン 19.74ct |
| Anahi Mine, Bolivia |
紫黄水晶・アメトリン(Ametrine)
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| アメトリン結晶【106ct52x33x28mm】とルース 5.53-9.59ct 無色と紫のルース 3.16ct カナリー色のシトリン 19.74ct |
| Anahi Mine, Bolivia |
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| 結晶を模したルース 33.92ct 35.0x13.2x8.6mm | 7.28ct 13.8x11.6x7.5mm | 5.53ct 10.8x8.9x6.4mm | 5.62ct 10.8x8.7x6.6mm | 6.19ct 12.0x9.0x7.0mm |
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| 7.06ct 15.0x8.6x6.4mm | 8.30ct 13.8x10.9x7.0mm | 9.59ct 15.7x9.8x7.3mm | 3.16ct 12.1x7.1x5.3mm | 19.74ct 17.49x14.92x10.00 |
1970年代初め頃からブラジルとパラグアイを通して世界の宝石市場に，ごく少量ではありますが，一つの石に紫と黄色との二色が現れる奇妙な水晶が流通し始めました。
一般の宝飾品向けの普通のカットに加えて，一部のカッターやデザイナー達が配色の妙味を活かした斬新で自由なカットを施した作品を発表するようになって次第に人気が高まり，1980年代初めには水晶としては異例の高値のカラット当り6～ 30ドルもの売値がつけられるほどになりました。
Starting from early 1970's, strange bi-color quartz with purple and yellow began to appear into world's gem trade, through Brazil and Paraguay.
Fantastic bi-color inspired some gem cutters and designer to create fresh free-form faceting, which generated an excitement to fetch extraordinary high price of US$6 ～30 per carat for quartz in early 1980's.
さて，アメチストとシトリンの色合いからアメトリンと呼ばれるようになったこの水晶が何処で採れるのか？
流通ルートを辿って，ウルグアイ国境近くのリオ・グランデ州，ボリビア，あるいはボリビア国境のマト・グロッソ州等々，宝石の専門家達によって様々な説が唱えられました。
謎に包まれたこの二色の色合いが天然の発色なのか，あるいは人工的な処理によるものか ？ さらに，水晶自体が天然のものか，あるいは合成ではないのかと様々な議論が沸騰し，その素性についての疑惑が高まっていた1981年，”実はブラジルのある工場で作られた合成品”とのまことしやかな噂が広がり，価格は忽ちの内にカラット当り１ドルへと暴落する騒ぎまで起こったのでした。
This bi-color quartz、being named ametrine after amethyst and citrine color, created suspicions too, for it's origine. From where comes are they ? When pressed for its exact whereabouts, dealers gave conflicting answeres. "I was told the gem came from Brazil, Urguay and Bolivia." If this bi-color is natural or artificial ? If the quartz itself is natural or synthetic ? In the midst of boiling arguments in 1981, a rumor ran that ametrine is synthesized in Brazil, and the fledgling market for this gem collapsed like a soufflé. Prices for free and calibrated sized which had spanned from $6 to $30 per carat toppled to between $2 and $10 per carat.
専門家の検証（Investigations by experts)
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| ナッソー博士が実験的に合成と天然水晶を加熱と放射線処理して作ったアメトリン （Ametrines, experimentaly heat and irradation treated from synthetic and natural quartzs by Dr. Kurt Nassau) |
フランスで処理されたアメトリン (Partly amethystized citrine by heat and irradiation treatment in France) | |
| 合成水晶（Synthetic quartz） 3cm | ブラジル産紫水晶 (Brazilian amethyst) 12mm | Revue de Gemmologie 1988 March |
アメトリンについての研究は1970年代になり少なからぬ資料が発表されています。
1980年夏号の ”Gems ＆ Gemology” で，当時はGIAサンタモニカの研究員であった宝石・結晶学者，John Koivulaによる記事では冒頭で多色を示す水晶の存在は鉱物や結晶の専門家にとっては大いなる謎であって19世紀初めから Sir. David Brewster, E.S.Dana, Clifford Frondel等の錚々たる専門家の研究の対象であった，と述べられています。
There are not a few studies announced on ametrine in 1970's.
Dr. John Koivula, Mineralogist-Gemologist at GIA Santa Monica describes in Gems & Gemology 1980 Summer as follows ; Long known to mineralogists and crystallographers, having been studied since the early 1800's by such notable researchers as Sir David Brewster, E.S. Dana, and Clifford Frondel, sectorally color zoned quartz seems to be somewhat of a mystery to the gemological community.
そして最近市場に現れた二色の水晶についてはウルグアイ国境に近いリオ・グランデ・ド・スールの秘密の鉱山産と報告されているとした上で研究を行いました。
既にこの当時には紫水晶が三価の鉄イオンによるカラー・センターの発色，それが放射線照射によって黄水晶となる事は刊行されたばかりのKurt Nassau教授の”Gems Made By Man”によって明らかにされていました。
そして新たに登場した二色の水晶が紫と黄色の部分とが整然と色分けされている事に注目して，水晶結晶の成長時に結晶面の正面と負面とでは不純物の鉄イオンを取り込む比率に大きな違いがあることを指摘しています。
さらに交差偏光による観察で紫水晶の部分がブラジル式双晶である事を指摘して，これが整然とした色分けに関連があることも指摘しています。
残念ながら，これ以上の解明には至りませんでしたが，早い時期に核心に迫る指摘は流石，結晶学の第一人者に相応しい研究であると言えましょう。
Then he extended the study on the newly arrived ametrine from a somewhat secret Brazilian locality reported to be in the mining area of Rio Grande Do Sul, near the Uruguayan border.
Already at that time coloring mechanism of citrine and amethyst had been revealed by "Gems Made By Man" just published by Dr. Kurt Nassau.
Dr. Koivula pointed out following vital factors on segmentary zoned bi-color quartz ;
1. Quartz has a greater affinity for absorbing iron impurities on the positive rhombohedrons of the terminations than other faces as the crystal grows.
2. Brazil twinning and segmental coloration gives rise to some beautiful and startling optical effects under polarized light.
Although Dr. Koivula could not reveal the entire mechanism of bi-colored quartz growth, these comments were fundamental points to reach to the answer.
”Gems & Gemology” の1981年春号に宝石界の権威でもあるKurt Nassau 博士がアメトリンは合成または天然の紫水晶を処理した可能性が高いと，天然に対する否定的な議論を展開しました。
ナッソー博士は市場に流通するアメトリンの素性が何時になっても曖昧であることに強い疑惑を抱いていたため，自ら合成水晶とブラジル産紫水晶とを処理して市場に出まわっているアメトリンとそっくりの写真を公開し，これが市場で囁かれていた疑惑に決定的な証拠として大暴落を招きました。
On Gems & Gemology 1981 Spring article, a renowned gemologist Dr. Kurt Nassau demonstrated the artifically treated ametrine. He could transfer both natural and synthetic amethysts to ametrine, by controling heating temperatures and irradiation levels and declared the great possibility that newly arrived ametrine in the market as artificially treated. No matter that Nassau's case was based on supposition rather than hard proof. The mere chance ametrine cme from a lab was evidende enough. A traumatized trade shunned the quartz.
フランスの宝石学協会誌 ”revue de gemmologie” 1988年3月号 もこうした研究を踏まえて考察と，加熱と放射線照射にて紫水晶を一部黄水晶に変える実験を行っています。
しかし得られた結果と考察の結果，アメトリンは自然のものではあり得ないという結論に至っています。
Revue de gemmologie, France March 1988 made an experimentation to treat amethyst by heating and irradiation to create ametrine and concluded that ametrine should be artificial.
ボリビア・アナイ鉱山 (Anahí mine, Bolivia)
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| パラグアイ、ボリビア、ブラジル国境 の湿原地帯にあるアナイ鉱山 Anahí Mine near Paraguay, Bolivia and Brazilian Border |
ブラジル国境（写真上部）に近い鉱山 Aerial view of the Anahí mine (Brazilian Border on top of photo) |
鉱山周囲の地質 （Geologic map around Anahí mine） |
謎に包まれた鉱山の全貌が明らかになったのはアメトリンが市場に出まわるようになってから20年以上も経った1993年の事。
場所はパラグアイ国境にも近いボリビアとブラジルの，雨季にはブラジルでパンタナール，ボリビアとパラグアイではチャコと呼ばれる湿原となる熱帯のボリビア側のジャングルの中でした。
Finally, the exact ametrine locality was revealed in 1993, more than 20 years after ametrine was marketed in the market. The mine is located near Bolivia, Brazil and Paraguyan border in tropical jungle, called Pantanal in Brazil.
実はこの鉱山のアメトリンは昔からこの一帯を支配していたアヨレオス族によって知られていました。
アナイとは16世紀に侵入したスペイン人の征服者が結婚したアヨレオス族の皇女の名前です。
征服者は持参金として鉱山を獲得しました。17世紀のスペインの報告書にアメトリンのことが記載されています。その後，この鉱山の持ち主は転々としましたが採掘は20世紀になるまで途絶えていたようです。
The mining of ametrine is shrouded in legends, mystery, and international in trigue. This mine was readily know by local Ayoreos tribe. In the 17th century, when a Spanish conquistador had rceived the ametrine mine as a dowry when he married a native princess - name Anahí. 17th century Spanish documents noted the ametrine. There is no further record of ametrine until the 20th century.
文献によると1925年，1934年，1951年等々，早い時期から専門家によるアメトリンについての記述と研究とがありました。
しかし当時は宝石の着色の仕組みについての理解は今日とは程遠い水準でしたから，何故二色になるか究明にまで至らなかったのは当然です。
またアメトリンそのものが時たま採掘が行われただけで市場に出回った量は少なく，鉱山もアメトリンも一般には全く知られることはありませんでした。
1960年代に入ってからは断続的に採掘が行われるようになり，1970年代の終りになってようやく，越境して入ってきたブラジル人やパラグアイ人の鉱夫が活発な採掘を始めるようになりました。
There are some documentations on ametrine on 1925, 1934, 1951 etc. There are also some accounts that the deposit was exploited sporadically by local Ayoreos tribe, who sold their production to gemstone dealers from nearby town, Puerto Suarez. We do know that gem production restarted sporadically in the 1960s. Active exploitation did not occur until the late 1970s, when demand fro gem-cutting material propelled Brazilian gem dealers and Brazilian, Bolivian and Paraguayan miners into the area.
しかしながらブラジルとの国境地帯はボリビア政府が保護地域と定めて公な開発が禁止されていました。
当時ブラジル政府も国内の鉱山保護のために外国からの原石輸入を禁止していました。
このため，採掘も掘られた原石の持ちこみも全ては違法行為であるため，全ては地下活動として続けられました。それが20年余りにわたって続けられたのは驚きではありますが，全てが大らかな南米ならでこそ可能であったと言えましょう。
アメトリンの素性にまつわる数々の疑惑は背景にこうした事情が存在したために長い間明らかにされなかったわけです。
Because the deposit was locted in a Bolivian state fiscal reserve, it was cnstiturionally closed to private mining. And Brazilian government prohibited the importation of cutting rough. Mining and exportation were therefore, totally underground activities, which lasted over twenty years. These are the background of long mysterious suspicions and mysteris on ametrine origines.
1989年になり，ボリビア政府の政策が変換され，自然保護地域内での鉱山開発が認められるようになり，同時にブラジルの宝石原石の輸入も自由化されました。
新たに採掘権を入手したボリビアの企業が鉱山名を伝説に因むアナイ（Anahí）と名付け正式に開発と採掘，原石の処理と主にブラジルや東南アジアの研磨センターに向けての輸出が始まるようになった1993年，鉱山とアメトリンの産状とがようやく明らかになったわけです。アナイ鉱山には80人のスタッフが働き，平均で月産５トンのアメトリン，紫水晶と黄水晶の原石が採掘されています。
In 1989, Bolivian government changed the law to admit mining in the fiscal reserves. Simulutaneously, a change in Brazilian law legalized the importation of rough gem materials.
A Bolivian company, minerales y Metales del Oriente S.R.L. acquired the concessions, officilly named the mine Anahí in honor of the Ayorean princess and restructured the mining and trading of ametrine. Since then up to July 1993, the mine has 80 staffs and approximately 100 tons of mine-run ametrine has been traded.
アナイ鉱山の地質と産状 (Geology of Anahi mine and occurence)アナイ鉱山はブラジルとボリビア国境近くのパンタナール平原と呼ばれる雨季には広大な湿地帯となる熱帯雨林の中で南北に伸びる標高２００m程の山地にあります。
この山地は70km程の断層の一部と考えられます。この地域はかつて大陸間の浅瀬だった場所で火山岩，頁岩，砂岩，礫岩上に堆積した500m程の厚さの苦灰岩ー石灰岩で覆われています。
およそ5億～9億年昔に起こったブラジル造山運動で褶曲と断層とでこの地の地形が出来たと考えられています。
断層に沿って数ヶ所の水晶鉱脈がありますが，宝石質を産するのはアナイ鉱山のみです。
The Anahi mine is located 30km west of the border with Brazil, in the region, know as Pantanal in Brazil. The deposit occurs at the northern base of a dolomitic limestone hill, which is part of a north-south trending ridge that rises 200m above the surrounding Pantanal plains. This area was a shaollow continental sea, and the y overlie a series of conglomerates, volcanic rocks, sandstones shales and banded iron an manganese formations, resting on basement rocks of dolomitic flat-lying limestones of 500m thick. The deposition of carbonates and their subsequent folding aren thought to have occured during the Brasiliano Orogeny, between 500 and 900 million years ago. Although there exist several quartz mineralizations along fault, only Anahi mine produces gemmy quartz.アナイ鉱山では最大で10mにも達する苦灰岩の層中に出来た空洞の割れ目に沿って水晶が結晶しています。下の写真の晶洞からは10トンの結晶が採れました。
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| 晶洞内の結晶群 (Quartz crystals in pocket) | |||
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| 取り出された宝石質結晶片 (Recovered gemmy crystal fragment) |
風化層に発見される融蝕された 結晶(15cm) と磨耗礫 (Deeply etched crystals 15cm high and etched pebbles 5cm) |
アナイ鉱山産水晶の色合い (Color variations of Anahi quartz) 5.66～28.82ct |
最上の色合いのルース 右上 367ct (The best color faceted stones) |
アナイ鉱山ではアメトリンの他に，紫水晶と天然には稀な黄水晶，さらに無色の水晶，黄水晶と二色と，多彩な色合いの水晶が採れます。 紫と金色の二色の水晶が有名ですが、実はアナイ産の天然には稀な金色の水晶は他に例を見ないほど魅惑的な色合いです。
結晶は母岩の乳白色の石英から発達し，結晶の先端に向かうに従って色が濃く宝石質部分が多くなります。
37kg余りの結晶塊から1942gの宝石用に適したラフが得られますが、最終的にカットされたルースは1760ct（352g）に過ぎません。歩留まりは１%弱にしかなりません。
アナイ鉱山では月間で平均5トン程度の原石を採掘していますが平均的なルースが月に5万カラット程得られる計算になります。
Anahí mine produces, in addition to ametrine, amethyst, rare natural citrine, colorless quartz and by-colored citrine-colorless quartz. Quartz crystals grow from milky base quartzite and crystals have deeper color on top of the crystal.
To assess the gem yield of typical Anahí mine run, one ametrine clustr weighing 37.5kg was cobbed , preformed, and cut yielding 1,763 ct of faceted stone from 1,942 grams of gem rough. These recoveries of less than 1% correspond closely to those obtained by cutting operations that process of ametrine.
アナイ鉱山の水晶の成因 （Anahí quartz mineralization）
紫水晶の主要な産地にはそれぞれ固有の成因があります。リオ･グランデ･ド･スールでは中性から酸性の玄武岩溶岩流に出来た晶洞中に水晶が成長します。
マラバ、ジャコビーナ、ヴィトリア･ダ・コンキスタでは珪岩や珪質砂岩中の水晶脈、或いはミナス･ジェライスやエスピリト･サントのようなペグマタイトの石英コア周辺での水晶の結晶化作用等が代表的な例です。
一方アナイ鉱山は他の紫水晶産地とは異なる成因で水晶が出来ました。
下の図のように熱水の圧力で厚い石灰岩層が破砕され，それによって出来た空隙に侵入し石灰岩と反応したアルカリ性の熱水溶液から水晶が結晶したという極めて異例の産状です。
それこそが世界で唯一の天然のアメトリンが出来た原因でもあるのです。
All other significant amethyst deposits in production today occur as geodes in intermediate-to-acid flows in flood basalt provinces (Rio grande do Sul), as veins in quartzites and quartz-arenites(Maraba, Jacobine, Vitori da Conquista), or as late-stage crystallization around the quartz cores of pegmatites (Minas Gerais and Espirito Santo).
The geologic conditions in which the Anahí ametrine deposit formed , hosted by carbonate rocks displaying evidence of hydrothermal brecciation, are fairly unusual, which is the vital factor to grow unique natural ametrine crystal.
A 熱水が濃緑色の石灰岩層に浸透して圧力が高まる
The hot mineralized upward solutions may reach a barrier
then get trapped and hydrostatic pressure builds up.B 石灰岩層が破壊され空隙に熱水が侵入して水晶が結晶する
When the rocks burst open, the newly created fractures allow
the solution to migrate again to lead rapid mineral precipitation.
発色の原因 （Cause of color）
紫と黄色の層とに分かれた結晶内部
(Cross-sections through large complex crystals)三色の部分の成分分析
（Microprobe analysis across the three color sectors)
無色部分 黄水晶部 紫水晶部
(colorless - citrine - amethyst)
黄色ー橙、紫、無色の部分の赤外線スペクトロスコープ分析（Infrared specroscope analysis） 赤外線スペクトロスコープによる黄ー橙、紫、無色の部分の分析では、黄ー橙のシトリン部分が最も高い吸収特性を示しています。この特性はOH-に因るものです。結晶成長時により多くの水分が取り込まれた結晶部分が、後のガンマ線の影響を逃れて紫にならずに黄色ー橙のシトリンになったと考えられます。
Infrared spectroscopy also showed differences between the orange-yellow and purple sectors. The broad band absorption of citrine sector is attributed to small groups of water molecules trapped in the quartz astructure during crystal growth.
結晶をc軸に直角に切断すると紫と黄色との部分がはっきりと区分されています。
それぞれ着色された部分のエレクトロンマイクロプローブによる分析では不純物の鉄分の濃度が大きく異なります。
無色の部分の鉄分濃度は平均17ppm以下、紫の部分は19～40ppm、黄色の部分は68～125ppmと最も高い値です。
紫水晶のもう一つの発色の原因であるアルミニウムの濃度はマイクロプローブの検知感度限界に近いためにはっきりとは確認できません。
結晶内部の発色が異なる理由はそれぞれの着色部に含まれる鉄イオン濃度の違いによると考えられます。
紫色は結晶成長と同時に高温の熱水による加熱と、熱水のアルカリ成分に含まれている放射性のカリウム40の崩壊によるガンマ線照射を受けて紫水晶となったと考えられます。
黄色のシトリンが残ったのはそこにより多く含まれる水分がガンマ線照射で酸素イオンと水素イオンとに分離し、水素イオンが紫の発色の原因となるFe4+のカラーセンターの発生を抑制したのではないかと推定されます。
アナイ鉱山が世界で唯一の天然のアメトリン産地となったのは、熱水による石灰岩層の破砕という稀な条件下でアルカリ成分の強い熱水中で温度と結晶成長速度とが微妙にコントロールされたためであろうと考えられます。
When crystal is cut perpendicular to C-axis, orange-yellow, purple and colorless zones are seen clearly separated each other. These zones are analyzed by electron microprobe to determine differences in Fe and Al contents. The result indicate that the orange-yellow sectors invariably have a higher iron(Fe) content(68-125ppm) than the purple(19-40ppm) or the colorless(～17ppm) sectors. Purple amethyst color is attributed to both heating by high temperature solutions and Gamma-irradiation from 40K, which derives from hydrothermal solutions, reacted with limestone. Orange-yellow color is explained as follows : The high water content undergoes radiolysis(the breakdown of water into O2 and H2 by nuclear reactions) during natural irradiaion, and the H2 generated quenches the Fe4+ color center, preventing the development of the amethyst color.
The geologic conditions in which the Anahí ametrine deposit formed, hosted by carbonate rocks displaying evidence of hydrothermal brecciation, are highly unusual. The silica -bearing fluids probably became alkaline by reacting with the limestone host rocks. We can speculate that that the Anahí
何故発色部分が整然と分かれるのか (Complex color distribution in ametrine)
では何故，一つの結晶の内部の着色がくっきりと区分されているのでしょうか ？
下の写真と図とは，同じ結晶の菱面部と柱状部とをスライスした時の着色部分の分析です。
Cは通常の光，Dは交差偏光，AとBは図式化したものです。
交差偏光で見た時に見える縞模様は発見者に因んでブルースター縞（Blewster fringes）と呼ばれますが，双晶を偏光で観察した場合に見えるものです。
Ｂ図で縞の間にRとLとあるのは結晶が右水晶と左水晶とが交互に重なっている事を示しますが，このような水晶の結晶はブラジル式双晶と呼ばれます。
一方縞のない黄色の部分は単結晶である事が分かります。
即ちアナイ鉱山の二色の水晶は単結晶の黄水晶とブラジル式双晶の紫水晶とが一体となり，それぞれの結晶が鉄やアルミニウムの不純物や水分の包有物を選択的に採り込みつつ成長したため黄色と紫との微妙な発色の差が現れたものと考えられます。
The most striking characteristic of ametrines is their complex color distribution. This color zoning is fairly consistent : The major rhombohedral z sectors are orange-yellow. The purple r sectors are invariably Brazil-twinned with both right-and left-handed quartz. This can be established by viewing a slab with polarized light. The boundaries between left-and right-handed qurtz appear dark under crossed polarizers and these patterns are known as Brewster fringes.
理想的なアメトリン結晶のスライス （A slice of an idealized ametrine crystal） 単結晶のシトリン部分(Z)とブラジル式双晶部分(r)とが
交互に現れる交差偏光によるブルースター縞の図
The boundary between r (Brazilian twin ametyst)
and z (untwinned citrine) sectors apears parallel普通の光で見た着色区分
（viewed by ordinary light)偏光で見た着色区分
(viewed by crossed polars)
ユルティ鉱山（Yuruty Mine）
アナイ鉱山の北、50kmほどに新たなアメトリン鉱山が1990年代半ばに発見され、断続的な採掘が行われていることが明らかになりました。
恐らく産状はアナイ鉱山と同じと思われます。
1990年代末には90mに達する縦坑と最大で200mに達する4本のトンネルが掘られ、100人の鉱夫が毎月40トンの原石を採掘しているとのことです。
そのうち3%ほどがファセット品質とのこと。写真のようにアナイ産と同様の品質です。27.3 - 299.7ct 6.46 - 35.59ct
Yuruty Mine, new ametrine deposit, locaterd 50km north of the famous Anahí mine, was claimed in mid-1990s.
The deposit is exploited by ～100 people in underground workings consisting of a 90m shaft and four horizontal tunnels up to 200m long. The operation has been intermittent, but produces an average of ～40 tonnes/month of mixed grade material, approximately 3% of which is facetable. Yuruty ametrines have equivalent appearance as Anahí ones.
アメトリンを使った新しい宝石のカットとデザイン
(Modern design and faceting of ametrine)
Gem carving and Jewelry designed by Michael Dyber Gem carving and Jewelry designed
by Bernt Munsteiner 78ct142ct 44ct 263ct 68.9ct
アメトリンが市場に出始めてから1970年代後半までは黄色のシトリンの部分は余計な部分として除かれていました。
しかし，トルマリンの場合は多色の結晶の特徴を活かしたルースが市場に出て人気がありました。
紫と黄色の二色の組み合わせの面白さに注目したデザイナーや宝石業者が少しづつ二色のルースを市場に出すようになりました。
最近ではレーザーによる複雑な加工が可能となり，単なるルースだけではなく高度な工芸品として自由なフォルムの作品が普及し始めています。
とりわけ大きな結晶が安価に入手できるアメトリンは切り出す角度によって多彩な色の組み合わせと効果とが発揮できるため魅力的な作品が仕上がります。
Until the late 1970s, most of the rough material from Anahí was selectively sawed , and only the amethyst sectors were used because the citrine color was considered undesirable. However, if tourmaline could be marketed in bicolored stones, then why not market bicolro quartz, some designers and gem dealers suggested. Then ametrine has become an important medium for some unusaul works of gem art and new fashioning techniques that incorporate amethyst and citrine sectors as part of an overall work of art have recently come into vogue.
合成アメトリン (Synthetic ametrine)
左(left) 合成アメトリン(Synthetic ametrine) 11.3-13.4ct
中央･右(center & right)
天然アメトリン (Natural ametrine) 4.7-35ct
多色の合成水晶
(Multicolor Synthetic Quartz)
8.46ct 21.02ct 18.45ct合成アメトリン結晶
(Synthetic ametrine crystals) 20cm 1.1kg
左 ガンマ照射前の結晶
(left : crystal before gamma radiation)
右 照射後の結晶
(right: crystal after radiation)スライスとルース
8－20ct
slice and faceted stones
1994年来，ロシア製の合成のアメトリンが市場に登場してきました。
ロシアは数々の宝石合成技術で世界のリーダーとなっていますが，アメトリンも既に1950年代末から1960年代初めには実験室の段階で実現していました。
しかし発色の仕組みについての解明が進んだのは1977年頃で，商業ベースの量産への試みが1982年頃に始められています。
そして1994年には量産技術が確立され100kg程の試作品が生産されました。
2000年初頭にはは月に2～3kg程度が出荷されていたようですが，生産能力は月産300kgまでに増強され，需要があれば年間数トンまでは供給できるとのことです。
生産は全てモスクワ郊外にあるVNIISIMS（無機物合成研究所）の研究室で行われています。
Synthetic quartz with the distinctive amethyst-citrine bi-coloration was first mentioned in the russian scientific literature in the late 19450s and early 1960s. In fact, the efforts were underway in Russia in 1977 to understand the fundamental mechanisms of synthesizing ametrine. By 1994, the growth techn ology was successfully established , and the first commercial batch(on the order of 100kg) of synthetic ametrine crysals was produced. In early 2000、a few kilograms per month of synthetic ametine crystals and polished slabs were being sold. Batch capacity has grown to more than 300kg. If necessary to meed demand, several tons of synthetic ametrine a year could be produced by a single laboratory (the Russian Research Institute for Material Synthesis : VNIISIMS）
ロシア産合成アメトリンの技術の概要 （Scientific foundations for the growth of synthetic ametrine）
アメトリンの合成は黄水晶や紫水晶等と同じ熱水法により合成されます。
炭酸カリウムを含むアルカリ性の溶液中にて温度が330～370℃，圧力が1200～1500気圧の1000～1500リットルの内容積を持つオートクレーヴと呼ばれる高圧密閉容器にて結晶が成長します。
紫水晶と黄水晶の発色はいずれも不純物の三価の鉄イオンの微妙な電荷条件の違いに因って起こります。
ロシアの科学者達は熱水溶液中にどのような条件で三価の鉄イオンが存在するのかを追及しました。
それが下記のEh(酸化ポテンシャル)と酸性度との相関表です。
もう一つの表は結晶成長速度と色の濃さとの相関表です。
アメトリンの合成には熱水の酸化ポテンシャルと酸性度、さらに結晶の成長速度との三つの条件を精密にコントロールすることが不可欠の条件です。
そのため結晶の成長は普通の水晶の1mm/日と比べて10倍もかかります。
上記の写真のように成長した結晶は外部が無色で中身がシトリンですが，コバルト60によるおよそ3時間のガンマ線の照射で外部が紫に変わります。
天然と比べてシトリンの部分の色が濃すぎるので，330～350℃で１時間の加熱処理により色を薄めてからカットされます。
The technology for synthesizing ametrine is similar to that of other synthetic quartz. The crystals are grown hydrothermally in concentrated alkaline (K2CO3) solutions at temperatures of 330℃ー370℃ and pressures in the range of 1,200 to 1,500 atmospheres, in autoclaves of 1,000 to 1,500 liters in volume.
Because the color of iron-bearing quartz depends on the valence state of the iron, the Russian researchers first had to determine the conditions under which the desired form of iron ions would exist in the quartz-forming hydrotherml solutions. They did this with the help of a calculated diagram (known as an Eh-pH diagram, which shows the stability of ionic and molecular forms of iron in aqueous solution as a function of the oxidation potential(Eh) and that there is a limited regime under which all the iron will be in the trivalent state. Another diagram shows how the color intensity is directly related to the quantity of captured iron impurities.
The growth conditions ( Eh, pH and growth rate) must be closely regulated so that the amethyst-and citrine-forming iron impurities are captured simultaneously by different growth sectors in a crystal. The crystal growth rate of ametrine is almost 10 times slower than that of other synthetic quartzs. The external sector of grown crystal is colorless, which is irradiated by cobalt-60 gamma ray for about 3 hours, resulting in a dose of about 5 Mrads for maximum amethyst color saturation. To fulfill customer requests, occasioally the crystals are heat treated (at 330℃-370℃ for one hour) to reduce the color intensity of the synthetic citrine portion.
酸化ポテンシャル (Eh) と溶液 pH 相関表
Eh:Oxidation potential and pH diagram結晶成長率と色濃度の相関表
（Growth rate and Color intensity diagram）Vrcr：結晶のｒ面の色が最も濃くなる最大の成長速度点
(Critical growth rate for r face)Vzcr：結晶のｚ面の色が最も濃くなる最大の成長速度点
(Critical growth rate for z face)1 紫と黄色 領域
(purple and yellow region)V ： ｚ面が黄水晶になる最大成長速度限界
ⅢⅣⅤ : ｒ面が黄水晶になる最大成長速度限界
(At higher growth rates, the r and z faces
incorporate only citrine-forming impurities)2 茶色領域 (brown region)
3 緑領域 (green region)
天然と合成のアメトリンの識別 (Separation of natural and synthetic ametrine)
合成アメトリンに稀に
見られる複雑なブラジル
双晶の干渉 15ｘ天然アメトリンのブラジル式
双晶にも複雑な曲線パターン
左端は単結晶のシトリン部天然のブラジル双晶の
アメトリンに見られる
ブルースター縞合成アメトリンに稀に現れる
液体と気体の二相の
包有物 10ｘ合成アメトリンのシトリン
部分に現れる流線状の構造Brazil twins are observed
only rarely in the amethyst portion of synthetic ametrineBrazil twins in the amethyst portion of natural ametrine form complex curved patterns Some natural samples show distinctive curved Brazil-twins by thedarker Brewster fringes Needle-like two phase (liquid-gas) inclusions seen only rarely in the citrine portion of the synthetic ametrine Stream-like structures are visible in nthe citrine portion of this synthetic ametrine
アメトリンがボリビア産の天然であると判明したのは1993年ですが，その翌年にはロシアから合成のアメトリンが市場に登場しました。
基本的には天然で出来るのとほぼ同一の条件を再現して合成したわけです。
効率の良い結晶成長を促すため合成品の結晶は天然には見られない平板状ですから，結晶の形は天然と合成品とでは全く異なります。
問題はカットされた時ですが，結論を先に言えば，識別は不可能ではありませんが大変困難です。
The ametrine of Bolivian origine was revealed in 1993. And the Russian synthetic ametrine appeared in the market the next year. Both natural and synthetic ametrines were grown under the similar conditions and the difference is the crystal shape.
Therefore, it will be quite difficult to separate them when polished into faceted stones.
合成アメトリンに見られる特徴 (Characteristics of synthetic ametrine)
１
合成宝石は一般に天然の最高級品を目指して着色成分を最大限添加するため，天然の平均的
なものと比べると濃い色合いとなる。
In general, synthetic gemstones are often intensely colored than natural ones.
２ 黄水晶の部分と紫水晶の部分との境目の特徴が天然と合成では異なる。
Faceted natural ametrine commonly displays a sharp, strait boundary between the citrine and amethyst portions.
３ 合成アメトリンのシトリン部分には天然には見られない流線状の構造が見られる。
The crystalographic orientaions of the color zones and the rare
stream-like structures in the synthetic citrine portions are distinctive.
４ 天然アメトリンの紫水晶の部分はブラジル式双晶で，しばしばブルースター縞が見られる。
しかし合成の場合にはやはりブラジル式水晶だが天然のようなはっきりとしたブルースター
縞は殆ど見られない。干渉による複雑なパターンが出る。天然の場合も類似のパターンが出
ることもあるのでその他の特徴と併せて総合的に判断する必要がある。
In the amethyst portions of naturasl metrine, Braziil-law twinning is almost alwasy present, and Brewster fringes are often observed.
However, Brazil twinning was seen only rarely in the amethyst portions of synthetic ametrine, in the form ofj subtle parallel twin lamellae.
５ 天然アメトリンには液体ー気体の二相の包有物が良く見られますが，合成の場合には稀。
Irregular planes of two-phase inclusions are commonly observed in both color portions of natural ametrine, while they are rarely seen in synthetics.
６ 赤外線吸収スペクトルの特性がとりわけシトリン部分で天然と合成とでは大きな差がある。
Natural and synthetic ametrine can be usually separated by their infrared spectra.
７ EDXRF（エネルギー分散型X線分光法）による分析で合成アメトリンは天然と比べて
カリウム，マンガン，亜鉛，鉄等不純物が多い
EDXRF chemical analysis shows highercontents of K, Mn, Fe, and Zn in synthetic ametrine.
と，熟練した専門家が高度な機材を駆使して詳細に調べれば識別がつくということですが，即ち経験のある宝石商も含めて一般人には不可能と言ったほうが現実的です。
また合成アメトリンと天然アメトリンの間に大きな価格差がありません。
いずれも普通のものならカラット当り５～１０ドルくらいの水準です。
即ち専門家に鑑別を依頼するとその費用の方が宝石自体より遥かに高くなります。
These characteristics tells that it is possible to separate ametrine if they are natural or synthetics, but only when examined by expert gemologist, using the most advanced equipments. Since there are not significant price diffences between natural and synthetic ametrine, both commonly sold around USD$5 to 10 per carat, verification cost at laboratory will be more expensive than the stone value itself.
既に1999年頃からブラジルの市場で天然のアメトリンに混じって合成品が現れ始めたとのことです。
間違いなくアナイ産の天然であると素性がはっきりしていることを確認できるような宝石店で入手するか，あるいはいずれも似たような値段なのだから天然であろうと合成であろうと一向に気にしないといった態度で臨むかしかありません。
Already since 1999, synthetic ametrines began to appear mixed in natural ametrine parcels in Brazilian market. It will be recommended to buy ametrine through qualified gemstone dealers. Or ignore origines since they are certainly the real ametrines, whatever natural or synthetics.
