Более уверенно жемчужины распознаются с помощью рентгеновских методов исследования. Суть их в различном прохождении рентгеновских лучей через природный и искусственно выращенный жемчуг.
Наиболее простым следует считать метод радиографии. Он основан на неодинаковом пропускании составными частями жемчужины рентгеновских лучей, которые вследствие этого вызывают различное потемнение негатива. Распознавание природных и выращенных жемчужин производится по положению в них конхиолина. В выращенной жемчужине основная масса конхиолина отлагается моллюском на перламутровом шарике. Конхиолин слабо поглощает рентгеновское излучение, лучи свободно проходят сквозь него и вызывают потемнение соответствующей части негатива. Поэтому четкий радиографический снимок выращенного жемчуга показывает одну черную линию вокруг перламутрового ядра. Напротив, радиография природного жемчуга выявит множество дуг и колец конхиолина, подобных тонкополосчатому агату. Таким образом, линии тонкой структуры на негативах жемчужин подтверждают их природное происхождение. Хорошим пособием для распознавания природного и искусственно выращенного жемчуга с помощью радиографических снимков служит атлас, составленный Г. Брауном [Brown, 1979].
Жемчужины, происхождение которых не удалось определить при радиографическом исследовании, диагностируются методом рентгеновской дифракции. При этом тонкий пучок рентгеновских лучей непрерывного спектра падает на вещество жемчуга. Излучение, рассеянное кристаллическим веществом, регистрируется на плоской фотопленке, помещенной за веществом перпендикулярно падающему излучению. Природные жемчужины состоят из близко расположенных сферических концентрических слоев, перламутровое ядро выращенных жемчужин сложено примерно плоскопараллельными слоями. Главные (псевдогексагональные) оси кристалликов арагонита располагаются под прямым углом к поверхности слоев. В природной жемчужине они ориентируются по радиусам. При облучении ее рентгеновскими лучами последние всегда пройдут в направлении их псевдогексагональных осей и дадут на фотопластинке или пленке серию сближенных пятен гексагональной симметрии.
Снимок выращенной жемчужины получится лишь тогда, когда рентгеновские лучи пройдут перпендикулярно слоистой структуре перламутрового ядра, т. е. в направлении псевдогексагональных осей кристаллов арагонита. В направлении, параллельном слоям или близком к нему, рентгеновские лучи пересекут кристаллики арагонита вдоль оси второго порядка, что неминуемо скажется на конфигурации пятен, зафиксированных на рентгеновской пленке. Пятна расположатся не в форме шестиугольника, а в виде мальтийского креста или прямоугольника с четырьмя хорошо выраженными пятнами вокруг центрального ядра. Это наиболее важный и весьма характерный признак выращенного жемчуга. Получив его, уже можно не сомневаться, что жемчуг является культивированным. Наличие отверстия в жемчужине не влияет на качество снимка, жемчужину можно даже не снимать с нитки. Интерпретировать результаты рентгеновского исследования жемчужин иногда довольно трудно. Условия, выполнение которых необходимо, чтобы получить хорошие рентгеновские снимки, описаны Б. Андерсоном [1983].
Под влиянием рентгеновского излучения искусственно выращенные жемчужины, как правило, флюоресцируют интенсивнее, чем природные. Это зависит в основном от перламутрового ядра, которое флюоресцирует сильнее и при не слишком толстой оболочке передает свечение всей жемчужине.
Плотность искусственно выращенных жемчужин выше плотности природных. Это происходит потому, что первые содержат большое перламутровое ядро (до 60% веса жемчужины), окруженное тонкой оболочкой. Плотность ядра 2,8—2,85 г/см3, плотность оболочки 2,63—2,7 г/см3. Распознавание выращенных и природных жемчужин можно проводить в тяжелой жидкости плотностью 2,74 г/см3. Потонувшие в этой жидкости жемчужины следует считать выращенными.
Культивированные и природные жемчужины по-разному ведут себя в электрическом поле. Первые при пропускании через них электрического тока начинают вращаться, как бы ищут наиболее удобное для себя положение; природные жемчужины не проявляют признаков беспокойства.
Надежно и быстро отличают природный жемчуг от культивированного с помощью метода электронно-парамагнитного резонанса (ЭПР), предложенного в 1978 г. советскими исследователями Л. В. Бершовым, Ю. Л. Орловым и А. В. Сперанским. Дело в том, что шарик, образующий ядро культивированной жемчужины, почти всегда изготовляется из перламутра раковины пресноводного моллюска. Он содержит примесь Mn2+, изоморфно замещающего Ca2+. Поэтому при наличии в спектрах ЭПР линий поглощения Mn2+ жемчуг следует отнести к культивированному. В натуральном морском жемчуге спектр Mn2+, изоморфно замещающего Ca2+, отсутствует.
Различением черных жемчужин (культивированных драгоценных и окрашенных солями серебра в черный цвет) занимались японские исследователи [Komatsu, Akamatsu, 1978]. Они предложили дифференцировать жемчуг с помощью фотографий на инфракрасную цветную пленку, рентгенофлюоресцентного анализа, определения твердости и других методов. Наилучшие результаты получаются при фотографировании жемчужин на инфракрасную цветную пленку. Она, как известно, чувствительна к зеленому, красному и инфракрасному. Обычная цветная пленка состоит из трех слоев: голубого, зеленого и красного. Поэтому различия в интенсивности отраженного инфракрасного луча сказываются на полученном изображении. Так, на инфракрасной цветной пленке культивированные черные жемчужины выходят голубыми, а окрашенные солями серебра в черный цвет — зеленовато-голубоватыми и желтовато-зелеными.
Поэтому какими бы ни были культивированные жемчужины, коричневато-зелеными или черными, на инфракрасной цветной пленке они всегда выйдут голубыми, а почерненные — разноцветными. Быстро распознать упомянутые жемчужины можно с помощью рентгенофлюоресцентного анализа. Обнаружение повышенного количества серебра в поверхностном слое жемчужины подтверждает, что она обработана солями этого элемента. За счет почернения твердость жемчужин уменьшается на 40% по сравнению с твердостью культивированного жемчуга. К тому же на поверхности почерненных жемчужин всегда заметны небольшие царапинки и отслоения оболочек. Существенно различаются оба типа жемчужин по поведению в ультрафиолетовом свете: ни одна из почерненных жемчужин не флюоресцирует. Культивированные жемчужины, особенно среднего размера, при ультрафиолетовом облучении отчетливо флюоресцируют в желтокрасных тонах.
Искусственное окрашивание. Окрашивая многие минералы и камни, можно получить желаемый цвет. Еще Плинию Старшему был известен способ окрашивания полудрагоценных камней путем варки их в меду. В Германии и Италии издавна окрашивали в яркие цвета агаты и ониксы. Древние минералоги, нагревая отдельные самоцветы, добивались изменения их окраски. Так, слабый нагрев в короткое время превращал бурые сардеры и ониксы в ярко-красные сердолики и агаты, а желтые бразильские топазы — в ярко-розовые, имитирующие южноуральские. Голубые и золотисто-желтые цирконы, широко распространенные в прошлом веке, были получены из обычных темных топазов также с помощью нагревания.
С давних пор подкрашивали и жемчуг, прежде всего пытаясь придать ему черный цвет. Это объяснялось редкостью нахождения черного жемчуга и довольно высокой его ценой.
Р. Вебстер [Webster, 1975] для окрашивания жемчуга в черный цвет предлагал опустить его сначала в слабый раствор нитрата серебра и после облучения солнечным светом или ультрафиолетовыми лучами осторожно отполировать на кожаном круге. Так окрашивали некрасивые морские жемчужины с пятнами на поверхности.
В СССР первые опыты по окрашиванию жемчуга провели Кораго и другие специалисты. Для этого использовались речные жемчужины из водоемов Северо-Запада СССР различного цвета (коричневые, серые, белые) и строения (призматически-слоистые, смешанослойные). Жемчужины окрашивали нитратом серебра в течение двух-трех суток, затем несколько часов их облучали солнечным светом. После этого Кораго произвел тщательное петрографическое исследование распиленных половинок окрашенных жемчужин. Оказалось, что красящий пигмент распространяется только по органической основе жемчуга, в основном по прокладкам, разделяющим призматические и пластинчатые кристаллики арагонита.
Жемчуг разного цвета и строения окрашивается по-разному. Наиболее интенсивно (от поверхности до самого центра) окрашиваются коричневые жемчужины призматически-слоистого строения. При этом краситель, распространяясь по органическим прокладкам между призматическими кристаллами арагонита, помогает выяснить тонкие детали строения призм. Белые и серые жемчужины с центральной частью, сложенной призматическими кристаллами, и периферией, образованной пластинчатыми кристаллами арагонита, прокрашиваются только с периферии; краситель не выходит за пределы верхнего слоя пластинок арагонита. Пластинки арагонита, плотно прилегающие друг к другу, препятствуют проникновению внутрь красящего пигмента.
