Page 1

Introduction to Gemology!

อัญมณีวิทยาเบื้องตน!


บทที่ 1 บทนำ (Introduction)' 1.1 ความหมายของอัญมณี (Definition of gemstones) 5อัญมณี(gemstone) หมายถึง “ แร หรือหิน หรือสิ่งที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ' รวมทั้งสารอินทรีย ที่เมื่อนำมาขัดมัน และเจียระไนใหไดสัดสวนแลว มีความสวยงาม' และความคงทนถาวร สามารถนำไปทำเครื่องประดับได' อัญมณีวิทยา (Gemology) หมายถึง วิทยาศาสตร์สาขาหนึ่งที่ ศึกษาเกี่ยวกับอัญมณี รวมถึงแหล่งกําเนิด (source) การ อธิบายลักษณะต่าง ๆ (description) การเกิด (origin) การจําแนก ชนิด (identification) การจัดคุณภาพ (grading) ตลอดจนการ ประเมินราคา (appraisal)


5คุณสมบัติของแรที่จัดเปนอัญมณี! ' 1.  2.  3.  4.  5. 

มีความสวยงาม (Beauty) => สี (colour), ประกาย (brilliant), ความใส สะอาด (clarity)' มีความคงทนถาวร (Stability) => ความแข็ง (hardness), ความเหนียว (toughness), ความมีเสถียรภาพ (stability)' มีความหายาก (Rarity)' ความนิยม (Fashion)' พกพาไดสะดวก (Portable)'


1.2 การจำแนกประเภทและชนิดของอัญมณี

แบงแบบกวาง ๆ ได 3 กลุม คือ 1)  กลุมแร => เปนกลุมใหญที่สุด  2)  กลุมหิน เชน ลาพิซ ลาซูลี (Lapis lazuli)  ออบซิเดียน (obsidian)    3)  กลุมสารอินทรีย เชน มุก (pearl), อำพัน (amber)  ปะการัง (coral) 


การจำแนกเปนกลุมแร แบงยอยออกเปน   1) 

ประเภท (Species) => มีสวนประกอบทางเคมีที่แนนอน & โครงสราง เฉพาะตัว เชน

- แรประเภทคอรันดัม (corundum) มีสูตรเคมีเปน Al2O3  รูปผลึกอยูในระบบ Hexagonal มีหลายสี 

'

'

- แรประเภทเบริล (beryl) มีสูตรเคมีเปน Be3Al2Si6O18  รูปผลึกอยูในระบบ Hexagonal มีหลายสี 


2) 

ชนิด (Variety) => แบงยอยออกมาจาก species โดยพิจารณาจากสี การกระจายตัวของสี ความใส และ/หรือปรากฏการณทางแสง เชน อัญมณีประเภทคอรันดัม (corundum) แบงออกเปนชนิด (variety)   ตาง ๆ ตามสี ไดแก 

- ทับทิม (ruby) => สีแดง  - ไพลิน (blue sapphire) => สีน้ำเงิน  - บุษราคัม (yellow sapphire) => สีเหลือง  - แซปไฟรสตาร => แสดง ปรากฏการณสตาร 


3) 

ตระกูล (Group) => มีสูตรเคมีตางกันเล็กนอย แตมีโครงสรางและ สมบัติตาง ๆ ใกลเคียงกัน เชน 

แรในตระกูลการเนต (Garnet Group) แบงไดหลายประเภท คือ  

- ประเภทไพโรป (Pyrope Species) Mg3Al2Si3O12   

- ประเภทแอลมันดีน (Almandine Species) Fe3Al2Si3O12  - ประเภทสเปสซารทีน (Spessartine Species)  Mn3Al2Si3O12 


- ประเภทกรอสซูลาไรต (Grossularite Species) Ca3Al2Si3O12 เชน                    

ชนิดเฮสโซไนต (Hessonite variety)

ชนิดซาโวไรต (Tsavorite variety)

- ประเภทแอนดราไดต (Andradite Species) Ca3Cr2Si3O12 เชน    

ชนิดดีแมนทอยด (Demantoid variety)


1.3 อัญมณีปลอม (Manmade Gemstones)  

! !=> อัญมณีสังเคราะห (Synthetic gemstone) : สวนประกอบทางเคมี สมบัติทางกายภาพ ทางแสงเหมือนของธรรมชาติมาก ตรวจสอบไดยาก อัญมณีที่นิยมสังเคราะห ไดแก เพชร ทับทิม แซปไฟร มรกต เปนตน  

! !=> อัญมณีเลียนแบบ (Simulant or Imitation) : เหมือนของธรรมชาติ แคเพียงภายนอกเทานั้น  

! !=> อัญมณีประกบ (Assembled stone or Composite stone) : เปนการนำชิ้นสวนของอัญมณีแทหรือเทียมมากกวา 2 ชิ้นขึ้นไปมาประกบติด กันดวยกาวหรือหลอมใหติดกัน ทำไดหลายวิธี ไดแก


l 

Doublets => ประกบ 2 ชั้น Natural corundum  Synthetic corundum 

Opal Doublet


§ 

Triplets => ประกบ 3 ชั้น

Opal Doublet

Green cementation 

Colourless beryl


l 

Foil Back => ใช foil หรือทาดวยสีโลหะ (metallic paint) บริเวณดานหลัง อัญมณี ' gemstone

Foil or metallic paint


บทที่ 2 ระบบผลึกและสมบัติของอัญมณี (crystal system and Gemstone properties)  2.1 ระบบผลึก (Crystal system)   

แบงออกเปน 6 ระบบ ตามลักษณะของแกนผลึกและมุมระหวางแกนผลึก ไดแก  

1.  2.  3.  4.  5.  6. 

ระบบไอโซเมตริก (Isometric System) ระบบเตตระโกนอล (Tetragonal System)  ระบบออโธรอมบิก (Orthorhombic System)  ระบบโมโนคลินิก (Monoclinic System)  ระบบไตรคลินิก (Triclinic System)  ระบบเฮกซะโกนอล (Hexagonal System) 


1. 

ระบบไอโซเมตริก (Isometric System) !  a1 = a2 = a3  a1 ⊥ a2 ⊥ a3 

รูปผลึกที่พบ ไดแก cube, octahedron, dodecahedron พบในอัญมณี เชน เพชร (diamond), สปเนล (spinel), การเนตหรือโกเมน (garnet) 


diamond

spinel octahedron

dodecahedron

garnet


2. 

ระบบเตตระโกนอล (Tetragonal System) ! 

a1 = a2 ≠ c a1 ⊥ a2 ⊥ c 

รูปผลึกที่พบ ไดแก prism และ dipyramid พบในอัญมณี เชน เซอรคอนหรือเพทาย (zircon) 


pyramid prism

Zircon crystal


3. ระบบออรโธรอมบิก (Orthorhombic System)

a≠b≠c a ⊥ b ⊥ c

รูปผลึกที่พบ ไดแก prism, dipyramid และ pinacoid พบในอัญมณี เชน โทแพซ (topaz), เพอรเิดอท (peridot), คริสโซเบอริล (chrysoberyl) 


pinacoid prism

dipyramid

topaz

Cyclic twin or “trilling”' in chrysoberyl


4. ระบบโมโนคลินิก (Monoclinic System) a≠b≠c a ⊥ b, b ⊥ c แต่ a ⊥ c รูปผลึกที่พบ ไดแก prism และ pinacoid  พบในอัญมณี เชน หยก (jade), มูนสโตน   (moonstone) 

orthoclase


'

5. ระบบไตรคลินิก (Triclinic System) a≠b≠c a ⊥ b ⊥ c พบในอัญมณี เชน เทอรควอยซ (turquoise),   อะเมโซไนต (amazonite) 

amazonite


6. ระบบเฮกซะโกนอล (Hexagonal System) มีแกน 4 แกน คือ a1, a2, a3 ยาว เทากัน แตไมเทากับแกน c ทำมุมกัน 120O ในแนวระนาบและตั้งฉากกับแกน c

แบงออกเปน 2 division คือ  

-  เฮกซะโกนอล ดิวิชั่น (Hexagonal division)  

-  รอมโบฮีดรอล ดิวิชั่น (Rhombohedral division)


Hexagonal division

pinacoid

dipyramid

Aquamarine

prism

Various colour of beryl

Apatite


Rhombohedral division รูปผลึกที่พบเป็น ฟอร์มผสม ระหว่าง rhombohedron และ scalenohedron'

rhombohedron

scalenohedron

พบใน corundum, quartz, ' tourmaline

corundum


Quartz

tourmaline


2.2 สมบัติตาง ๆ ของอัญมณี (Gemstone Properties)  

สมบัติทางกายภาพของอัญมณี (Physical Properties of Gemstones)  

1) การแตก (breakage) แบงออกเปน 3 แบบ คือ -  แนวแตกเรียบ (cleavage) => แตกตามระนาบโครงสรางอะตอม 

Perfect octahedron in diamond

Perfect rhombohedron in calcite

Imperfect prismatic in diopside

Poor pinacoid in beryl


O O- แนวแตก (parting) => แตกตามระนาบโครงสรางที่ไมแข็งแรง เชน ใน corundum ' ' '

' Rhombohedron parting

Pinacoid parting

Parting in corundum

O O' O- รอยแตก (fracture) => แนวแตกอื่น ๆ ที่ไมใช cleavage หรือ parting มีหลายแบบไดแก O O'


Conchoidal fracture

Splintery or fibrous fracture

Even fracture

Uneven fracture

Granular fracture

Step-like fracture


'

O2) ความแข็ง (Hardness, H) => ความทนทานตอการขีดขวนหรือการขัดสี แบง เปน scale เรียกวา “โมหสเกล (Moh’s scale of Hardness)”


คาความแข็งเปรียบเทียบในสเกลความแข็งของโมห


3) ความเหนียว (Toughness) => ความทนทานตอการแตกหัก โคงงอ การฉีกขาด หรือการบด แบงเปนหลายระดับ ' O O

O exceptional Oเหนียวดีมาก

O excellentO Oเหนียวมาก

O goodO เหนียวปานกลาง

jade

corundum

rose quartz

O poor' Oไมเหนียว' topaz


4) ความมีเสถียรภาพ (Stability) => ความทนทานตอการซีดจางลงของสีเนื่องจาก แสง ความรอนหรือสารเคมี ' อัญมณีที่สีซีดจางลงเมื่อโดนแสง   '

' '

kunzite

yellow-brown topaz

' อัญมณีที่ไมทนทานตอสารเคมี


6) ความถวงจำเพาะ (Specific gravity; SG) => คาคงที่แสดงความหนาแนนของ เนื้อสสาร    น้ำหนักของอัญมณีที่ชั่งในอากาศ  ถ.พ. =  น้ำหนักของอัญมณีที่หายไปเมื่อชั่งในน้ำ   

มีคาขึ้นอยูกับปจจัย 2 ประการ คือ ชนิดของอะตอมและวิธีการจับตัวของอะตอมในโครงสราง

O' '

กราไฟต คา ถ.พ. = 2.23 ความแข็ง = 1.5 

diamond ถ.พ. = 3.52 ความแข็ง = 10 


วิธีการหาคาความถวงจำเพาะ - วิธี Hydrostatic Weighting => ใชเครื่องชั่งดิจิตอล    น้ำหนักของอัญมณีที่ชั่งในอากาศ  ถ.พ. =   น้ำหนักของอัญมณีที่หายไปเมื่อชั่งในน้ำ      อัญมณีสีแดง ชั่งในอากาศได 5 กะรัต (1.00 กรัม) ชั่งในน้ำได 3.75 กะรัต (0.75 กรัม)    คา ถ.พ. = 5 = 5   ! 5-3.75 1.25    อัญมณีสีแดงเม็ดนี้ นาจะเปน “ทับทิม” = 4.00


- วิธี Specific Gravity Liquid => ลอยในน้ำยาที่รูคา ถ.พ.


O Oสมบัติทางไฟฟาและแมเหล็ก (Electricity and Magnetic properties)  

1) 

การนำไฟฟาและการนำความรอน (Electro Conductivity and Thermal Conductivity) => เพชร ความรอนไดดีที่สุด 

 

เครื่องจี้เพชร (Diamond Tester) ใชหลักการนำความรอนของเพชร 


2) 

การนำไฟฟาเมื่อถูกกระตุนดวยความดัน (Piezoelectricity or Pressure Electricity) เชน ใน quartz, tourmaline 

3) 

4)

การนำไฟฟาเมื่อถูกกระตุนดวยความรอน (Pyroelectricity) เชน tourmaline ความเปนแมเหล็ก (Magnetism) เชน magnetite, hematite  ! 


O Oสมบัติทางแสงของอัญมณี (Optical Properties of Gemstones) สมบัติทางแสงที่เห็นไดดวยตาเปลา  1)  ประกาย (Luster) : ปริมาณและคุณภาพของแสงที่สะทอนจากผิวอัญมณี  ! => ประกายแบบโลหะ (metallic luster)   ! 


O O ! !=> ประกายแบบไมใชโลหะ (non-metallic luster) ไดแก   

! !

- ประกายแบบเพชร (adamantine luster)

Diamond


- ประกายกึ่งคลายเพชร (sub-adamantine luster)

zircon

demantoid garnet

- ประกายคลายแกว (vitreous) => อัญมณีโปรงแสงทั่วไป

ruby

spinel

blue sapphire


- ประกายคลายน้ำมัน (greasy or oily-look)

jade - ประกายคลายขี้ผึ้ง (waxy) 

turquoise


- ประกายคลายยางไม (resinous)

amber - ประกายคลายไหม (silky) 

tiger’s eye

amazonite


- ประกายมุก (pearl)

moonstone

pearl


2) การผานของแสง (light transmission) => การยอมใหแสงผานและปริมาณของแสง ที่ผานอัญมณี

citrine โปรงใส  transparent 

chrysoprase โปรงแสง  translucent 

กึ่งโปรงใส semi-transparent 

malachite ทึบแสง   opaque 

กึ่งโปรงแสง semi-translucent 


สีของอัญมณี (colour) เมื่อแสงขาวซึ่งประกอบดวยชวงคลื่น  แสงตั้งแตสีแดงถึงมวง ตกกระทบผิว  อัญมณี แสงบางสวนสะทอนออกมา   (reflect) บางสวนหักเห (refract) และ  บางสวนถูกดูดกลืนไว (absorb) ชวงแสง  ที่เหลือจะถูกปลอยออกมาเขาตาทำให  เห็นเปนสีตามชวงแสงที่ปลอยออกมา  3) 

ชวงแสงที่มนุษยมองเห็น

!  

emerald

Absorption spectrum ของ emerald


สาเหตุการเกิดสีในอัญมณี (Cause of colour in gemstone) 1)  ชนิดของไอออนในโครงสราง (Chromophores หรือ Dispersed Metal Ion) ไดแก ธาตุ Ti, Cr, V, Mn, Fe, Co, Ni และ Cu เชน  Peridot มีสีเขียวที่เกิดจากธาตุ Fe2+ 

Chrysoberyl มีสีเหลืองที่เกิดจากธาตุ Fe3+


แบงออกเปน 2 แบบ คือ !- Allochromatic gemstone => อัญมณีที่มีสีเกิดจากธาตุมลทินที่เขาไปแทนที่ธาตุ หลักในปริมาณเล็กนอย เชน  Ruby (Al2O3) มีสีแดงที่เกิดจาก Cr3+ 

Blue spinel (MgAl2O4) มีสีน้ำเงินที่เกิดจาก Co2+


!- Idiochromatic Gemstones => อัญมณีที่มีสีเกิดจากธาตุที่เปนสวน ประกอบหลัก เชน ! ! 

Peridot (Fe,Mg)SiO4

Almandine garnet : Fe3Al2(SiO4)3

Malachite : Cu2CO3(OH)2

Rhodochrosite : MnCO3


2) ศูนยกลางสี (Colour center) => ความผิดปกติของโครงสรางภายในซึ่งเกิดขึ้น ตามธรรมชาติ หรือเกิดจากการฉายรังสีของมนุษย โดยอาจมีผลทำให ! !- ē ขาดหายไป เรียกวา hole colour center   ! !- ē เกินมา เรียกวา electron colour center  !พบในอัญมณี เชน purple fluorite, green diamond, smoky quartz 


3) มลทินภายใน (Inclusion) : มีแรอื่นซึ่งมีขนาดเล็กเกิดเปนมลทินอยูภายในเนื้อ ! !  Carnelian มีสีแดงที่เกิดจากผลึกแร  hematite ขนาดเล็กที่อยูภายใน 

Aventurine quartz มีสีเขียวที่เกิดจาก ผลึกเล็ก ๆ ของแร fuchsite  


Multi-colour gemstone => มีหลายสีในเม็ดเดียวกัน เชน           ! 

Bi-colour and tri-colour tourmaline


Watermelon tourmaline

!


Colour zoning => แถบสีเขม-ออน!

sapphire

tourmaline

amethyst


Colour banding => แถบสีรูปแบบตาง ๆ ! ! !

!

!

!

Agate

malachite

rhodochrosite

!


4) ปรากฏการณทางแสง (Optical phenomena or Sheen) เกิดจากการสะทอน แสงจากดานลางหรือจากโครงสรางภายใน ! !=> ปรากฏการณตาแมว (Chatoyancy or Cat’s eye) => การเหลือบ แสงที่เกิดจากมลทินภายในที่เปนเสนใย (fibrous), แทงเข็ม (needles) หรือ ทอกลวง (hollow tube) เรียงตัวกันอยางหนาแนน  ! !อัญมณีที่พบ เชน chrysoberyl, quartz, beryl, diopside, zircon, scapolite และ opal 

Cat’s eye chrysoberyl

Cat’s eye diopside


Cat’s eye


!

!=> ตาเสือหรือคตไมสัก (Tiger’s eye) : แนวเหลือบแสงสีเหลือง-น้ำตาล ใน

quartz เกิดจากการเขาแทนที่ของ quartz ในแรใยหิน (asbestos)           !

!

Tiger’s eye


!

!

!

!=> ตาเหยี่ยว (Hawk’s eye) : เหมือน tiger’s eye แตเปนสีน้ำเงิน-เทา

!

!


=> สตารหรือสาแหรก (Star or Asterism) : คลาย cat’s eye แตเปนแนว เหลือบแสง 2 หรือ 3 ทิศทาง เกิดจากการเรียงตัวของมลทิน 2 หรือ 3 ทิศทาง อัญมณีที่พบ เชน ruby, sapphire, garnet, spinel

Star ruby

Star sapphire

Star spinel

4 rays star garnet

Star rose quartz


=> การเหลือบสี (Iridescence) เกิดจากการรบกวนกันของแสงที่สะทอนจาก โครงสรางภายในที่เปนแผนบาง ๆ (thin film) ซึ่งอาจเปนรอย แตกถี่ ๆ ขนาน กัน, แถบการแฝด (twin lamellae) ระนาบแนวแตกเรียบ (cleavage plane) หรือโครงสรางที่เปนเม็ดกลมที่อัดตัวกันแนน (closely packed sphere) อัญมณีที่พบ ไดแก opal, labradorite, spectrolite, moonstone 

opal

labradorite

spectrolite

moonstone


l 

การเหลือบสีใน opal => เรียกวา การเลนสี (Play of colour) Silica gel or cristobalite (ขนาดเล็กมาก 150-300 nm)  

Opal structure

ในชองวางมีน้ำ อากาศ หรือ silica เมื่อแสง ตกกระทบชองวางเหลานี้จะเกิดการสะทอนแสง เปนชวงคลื่น pure spectral colour ทำใหเรา มองเห็นเปนสีตาง ๆ


Opal structure *ขนาดของทรงกลมมีผลตอสีที่เห็น  !=> ขนาดเล็ก แสงสะทอนเปนชวงสีน้ำเงิน  !=> ขนาดใหญ แสงสะทอนเปนชวงสีแดง 


l 

การเหลือบสีใน feldspar เรียกวา “Labradorescence” พบใน labradorite และ spectrolite เปนการเหลือบสีเปลี่ยนจากเหลืองเปนน้ำเงินหรือเขียว !เกิดจากการรบกวนกันของแสงที่สะทอนออกมาจากโครงสรางที่เปนชั้นบาง ๆ (lamellae) ซึ่งเปนผลมาจากการแยกตัวของสวนประกอบภายในโครงสราง  

   

Labradorite

Spectrolite


l 

การเหลือบสีใน moonstone เปนการเหลือบแสงนวล ๆ สีฟาถึงขาว เรียกวา “Adularescence” เกิดจากการรบกวนกันของแสงที่สะทอนจากโครงสราง ภายในที่เปนรอยแตกขนานกันถี่ ๆ

Moonstone หรือ มุกดาหาร


=> การเปลี่ยนสีหรือปรากฎการณอะเล็กซานไดรต (Colour change or Alexandrite คือการที่อัญมณีเม็ดเดียวกันมีสีตางกันเมื่อมองภายใตแหลง กำเนิดแสงที่แตกตางกัน - เมื่อมองภายใตหลอดทังสเตน จะเห็นเปนสีมวง มวงแดง หรือแดงอมน้ำตาล  - เมื่อมองภายใตหลอดฟลูออเรสเซนส จะเห็นเปนสีเขียว หรือเขียวอมน้ำเงิน  พบในอัญมณี ไดแก Alexandrite (chrysoberyl), corundum, spinel, garnet        Alexandrite

Colour change garnet


=> Aventurescence เปนการสะทอนแสงที่เกิดจากแรมลทินขนาดเล็ก จำนวนมากภายในอัญมณี ซึ่งอาจเปนแผนเล็ก ๆ (disc-like) มีประกายแวววาว (glittery effect) พบใน aventurine quartz และ sunstone  

Aventurine quartz มีสีเขียว ประกายแวววาวเนื่องจาก  มลทินแร fuchsite (mica) 

Sunstone มีสีสมหรือแดง เนื่องจากมลทิน  ที่เปนทองแดงขนาดเล็ก 


สมบัติทางแสงที่ตองตรวจสอบดวยเครื่องมือ ไดแก 1)  การเรืองแสง (fluorescence) เกิดจากการดูดกลืนแสงของอิออนบางตัวที่  อยูในโครงสราง ภายใตรังสียูวี ตรวจสอบไดโดยเครื่องมือที่เรียกวา “UV fluorescence lamp”     


การเรืองแสง UV ของทับทิม


การเรืองแสง UV ของเพชร


การเรืองแสงของ benioite  

LWUV

SWUV


2) คาดัชนีหักเห (Refractive Index, RI) => ตัวเลขแสดงอัตราสวนความเร็วขอ แสงในอากาศตอความเร็วของแสงในอัญมณี ตรวจสอบไดโดยเครื่องมือที่เรียก วา “refractometer”   

Refractometer


3) 

'

'

4) 

การกระจายแสง (Dispersion) => คาความแตกตางของคาดัชนีหักเหของ อัญมณี ลักษณะจักษุ (Optic character)  !- Isotropic => อัญมณีที่อยูในระบบ isometric มีแกนผลึกยาวเทากันทั้ง 3 แกน เมื่อแสงเดินทางผานเขาไปในผลึก จึงเดินทางดวยความเร็วเทากันทุก ทิศทาง ทำใหมีคาดัชนีหักเหคาเดียว เชน diamond, spinel, garnet 


O

O- Anisotropic => อัญมณีระบบอื่น ๆ อีก 5 ระบบ เมื่อแสงเดินทางผาน

เขาไปในผลึกจะเกิดการเคลื่อนตัวแยกออกเปน 2 ระนาบตั้งฉากกัน ทำใหมีคา ดัชนีหักเห 2 หรือ 3 คา


PolariscopeÂ


5) สีแฝด (Pleochroism) เปนการเห็นสีของอัญมณีเม็ดเดียวกันเปนสีตางกันเมื่อ มองในทิศทางตางกัน

มักพบในอัญมณีที่เปน anisotropic เชน andalusite, tanzanite, tourmaline ' '

andalusite

tourmaline

tanzanite


6) 

แถบการดูดกลืนแสง (Absorption spectrum) เมื่อแสงเดินทางผานอัญมณีหรือสะทอนจากอัญมณี จะแสดงแถบสี (spectrum) ของทุกชวงคลื่นตั้งแตชวงสีแดง (700-640 nm) จนถึงชวง สีมวง (440-400 nm) แตแถบสีนี้จะขาดหายเปนเสนหรือแถบสีดำเปน ชวง ๆ เกิดจากการดูดกลืนชวงแสงนี้ไวโดยอัญมณี เรียกชวงคลื่นนี้วา แถบการดูดกลืนแสง (Absorption spectrum) 


เครื่องมือที่ใชในการตรวจสอบแถบการดูดกลืนแสง เรียกวา สเปคโตรสโคป (Spectroscope) 

Gemology part 1  
Gemology part 1  
Advertisement