유색석 처리

- 열처리

보석에 열을 가하여 색을 증진시키는 방법으로 BC 2000년경부터 사용한 것으로 알려져 있다. 인도에서는 흐린 회색이나, 황색, 갈색 칼세도니를 가열하면 오렌지색 카닐리언으로 바뀌는 것을 발견했고, 1900년대에는 루비나 사파이어를 열처리하면 보기 싫은 점들이 제거된다는 사실을 알아냈다. 현재 열처리는 많은 보석에 사용되는데, 앰버, 아쿠아마린, 루비, 사파이어, 상아, 황수정, 칼세도니, 토파즈, 투어멀린, 탄자나이트, 지르콘 등은 거의 열처리를 하여 불필요한 색을 제거하고 색상을 개선하게 된다.

사파이어(Sapphire)

스리랑카산의 담청색 및 회색감의 유백색의 사파이어는 가열처리에 의해서 색을 밝게 할 수 있다. 또한 스리랑카산의 적색감의 오렌지색, 오렌지색 및 오렌지-황색의 사파이어는 가열처리에 의해서도 발생한다.

루비(Ruby)

태국산의 암적색 루비는 가열처리에 의해서 색을 밝게 할 수가 있다. 또 스리랑카산 자색감의 루비는 가열처리에 의해서 자색을 제거하여 이상적인 루비의 색으로 개량할 수도 있다.

토파즈 (Topaz)

크롬 성분을 함유하고 있는 갈색 또는 황색 토파즈를 가열하면 핑크색으로 변한다. 또한 갈색을 200~400℃로 가열을 하면 무색으로 변한다. 천연 또는 방사선처리로 만든 청색 토파즈를 450℃ 에서 가열하면 무색이 된다. 아주 짙은 청색 토파즈를 230℃에서 단시간 가열하면 보기 좋은 색이 된다. 자색감의 핑크색 및 적색의 토파즈는 자연적으로도 나타나지만, 많은 자색감의 핑크색의 토파즈는 황색감의 토파즈를 가열 처리한 것이다.

지르콘(Zircon)

무색 및 청색의 지르콘은 자연적으로도 산출되지만, 대부분의 무색 및 청색의 지르콘은 가열처리에 의해서 생긴 것이다.

베릴(Beryl)

청색의 베릴이 자연적으로 전혀 없는 것은 아니지만 대부분의 아쿠아마린은 가열처리에 의해 생긴 색이다. 모거나이트의 아름다운 핑크색은 오렌지색감의 핑크색의 베릴을 가열처리해도 얻을 수 있다.

골든 쿼츠

천연 황수정으로 취급되고 있는 황색, 갈색, 적갈색, 오렌지색의 쿼츠는 거의 자수정의 열처리에 의해서 발생한 색이다. 이러한 열처리 자수정은 천연 황수정과 성질, 가격이 유사하나, 천연 황수정은 실제로는 희소하기 때문에 열처리 자수정이 천연산 황수정의 대용석으로 주류를 이루고 있어 골든 쿼츠라는 명칭이 적용되고 있다.

- 염색처리 (Dyed Treatment)

무색이나 백색보석에 유기염료를 사용해서 여러 가지 색으로 착색한 것을 말한다. 대부분 백색이나 밝은 색의 옥이나 비취에 유기 염료를 사용하여 미세한 균열이나 다공질의 부분에 색소를 침투시켜 색에 의한 가치성을 높이기 위한 처리로 많이 사용되고 있다. (예) 오팔, 제이다이트, 산호, 진주, 터키석, 라피스라줄라이

제이다이트 및 네프라이트

확대검사에 의해 염료의 침투흔적이 보석 내부의 얼을 따라 보   이게 되는데 이는 마치 실핏줄처럼 보이기도 한다. 분광성 검사에 의하면 천연 비취에서는 630nm,655nm, 690nm 흡수스펙트럼이 나타나지만 녹색 염색을 한 경우에는 적색 영역 내에서 630~670nm까지의 폭넓은 흡수대가 나타난다. 이는  염색의 확실한 증거가 된다. 대신 천연 옥에서는 3 개의 흡수선은 나타나지 않지만, 염색의 경우는 비취와 동일한 밴드가 나타난다. 자색계의 유기염료에 의해서 적자색에서 청자색으로 염색된 라벤더 비취는 일반적으로 437nm에 폭넓은 흡수밴드를 수반한 550-590nm에 넓은 흡수밴드를 보인다. 이러한 황녹색에서 황색 스펙트럼에서 볼 수 있는 넓은 흡수밴드는 염색 라벤더 비취의 확실한 증거가 되지만, 유감스럽게도 모든 염색 라벤더 비취가 이와 같은 흡수밴드를 보이는 것은 아니다.  가장 중요한 검사는 확대검사와 분광성 검사라 할 수 있다.

쿼자이트(Quartzite)

석영을 주성분으로 한 미립상의 변성암인 쿼자이트의 투명 및 반투명인 백색의 것이 녹색의 유기염료로 염색된 것으로 일반적으로 두가지의 패턴이 있다. 하나는 비취의 모조석이고 다른 하나는 에메랄드의 모조석으로, 주로 대만과 한국에서 염색 처리된 것이다. 염색 쿼자이트는 확대해서 보면, 다공질 구조의 조직에 따라서 염색에 사용된 녹색의 유기염료의 침전을 관찰할 수 있기 때문에 염색된 사실을 명확하게 증명할 수 있다. 염색 쿼자이트의 흡수스펙트럼은 크롬을 사용하여 염색한 칼세도니와는 달라서, 일반적으로 680-700nm와 630-660nm에 명확한 흡수밴드를 나타내며(흔히650-670nm), 약한 600nm의 흡수밴드를 수반하고 있는 경우가 많다. 염색 쿼자이트는 현저한 퇴색성을 보이는데, 알콜램프로 약 30초 정도 가열함에 따라 퇴색이 되기 시작하여 약 2분 정도로 녹색이 소멸해서 원래의 색인 백색으로 변화한다. 따라서 염색 쿼자이트는 내구성이라고 하는 점에서 크게 문제가 있다.

터쿼이즈(Turquoise)

다공질 타입인 터쿼이즈의 외관을 개량하고 내구성을 증가시킬 목적으로 다양한 염료와 처리가 되어왔다. 아메리카산의 터쿼이즈는 일반적으로 다공질이기 때문에 유기염료로 염색한 후 약간의 압력하에서 파라핀과 다른 오일을 침투시켜서 구멍을 막아 색과 내구성의 개량해왔다. 또 규산나트륨, 플라스틱 등도 터쿼이즈의 품질의 개량에 사용되고 있다. 파라핀과 기타의 오일로 처리한 터쿼이즈는 품질이 아주 떨어지고, 단시간에 퇴색하여 색이 녹색으로 변할 뿐 아니라, 파라핀 침투의 터쿼 이즈는 하얀 반점이 발생하여 사용 중에 서서히 백아(白亞)상태로 되어 보석으로서의 매력을 상실한다. 처리된 터쿼이즈는 다공질 구조 때문에, 치밀한 구조를 한 천연 터쿼이즈의 비중 2.75-2.80보다도 훨씬 작아, 약 2.30-2.70의 범위 내에 있으므로 쉽게 감별할 수 있다. 처리된 터쿼이즈의 비중이 근소하게 적다고는 하지만 플라스틱과 규산나트륨을 침투 처리한 것은 색이 안정되어 있어 처리된 것을 빼면 보석으로서 어느 정도는 만족할 수 있다. 오일과 파라핀 처리의 터쿼이즈는 열침에 근접시키면 오일이 배어 나오므로 이것을 확대해서 조사하면 처리의 유무를 판별할 수 있으며, 플라스틱을 침투시킨 터쿼이즈는 보석의 이면 또는 눈에 띄지 않는 곳에 열침을 접촉시키면 플라스틱의 독특한 냄새가 발생하므로 쉽게 감별할 수 있다.

- 오일처리

흠을 감추어 투명도를 개선하거나 색이 있는 오일을 사용해서 색을 개선시킨다.
 주로 내부에 균열이 많은 에메랄드의 가치성을 높이기 위해서 에메랄드와 굴절율이 비슷한 무색의 오일을 이용하여 균열내로 침투를 시키면, 흠을 감추게 되어
 투명도를 개선시킬 수 있다.

감별방법

확대검사를 할 경우 무색 오일 처리가 된 것은 균열 면에 수직으로 볼 때 녹색이 보이게 되는데, 유색 오일 처리가 된 것은 균열 면에 수직이나 수평으로 보았을 때 모두 녹색이 보이며 약간 불투명하게 보인다. 또는 열을 가하게 되면 오일방울이 돌 표면으로 스며 나온다.

주의 사항

열과 초음파 세척기에 주의를 해야한다. 초음파 세척기를 사용하면 오일이 제거되며 또한 더러운 세척액이 틈 사이로 들어가 마르게 되면 보석의 아름다움을 해치게 된다. 에메랄드는 자연상태 에서도 내부 균열이 심해서 무색 오일이나 수지 등을 침투시켜 투명도를 개선한다.

- 접합 처리석(Assembled stone)

접합석을 만드는 가장 큰 이유는 주어진 원석으로 크고 색깔도 좋게 보이는 보석을 제작하기 위해서였다. 초기에 천연보석끼리 접합하였으나, 합성 보석물질과 유리 제품이 개발된 후부터  인공물질과도 결합시키게 되었다. 2개의 보석재를 사용하여 상부와 하부를 무색의 접착제로 접합시킨 경우를 이중접합(Doublet)이라 하고 상부는 천연, 하부에는 인조석을 사용하며 투명석의 접합에 주로 이용한다. 3개의 보석재를 무색 접착제로 접합시키거나 두 개의 보석재를 유색접착제로 접합시킨 것을 삼중접합(Triplet)이라 하며, 대부분 중앙 부위에 천연석이 사용된다. 

감별방법

굴절율이 높은 용액(메틸렌아이오다이드 용액)에 침액시켜 관찰할 경우 접합 경계선이 관찰되며 상부와 하부의 색상 차이, 투명도, 광택의 차이 등을 검사한다.
 이외에도 굴절의 상, 하부의 굴절율을 측정함으로써 서로 다른 보석재의 사용을 알 수 있으며, 자외선에 의한 형광 반응도 아주 유용하다. 상, 하부의 형광 반응이 전혀 다른 색감이나 서로 다른 강도로 나타날 경우 접합석의 증거가 된다.

가닛과 유리 더블릿

1845년에 소개되었으며 최초의 접합석이다. 유리를 베이스로 하고 그 위에 가닛(주로 알만다이트 가닛)을 붙여 만든다. 주로 색은 퍼빌리언의 유리 색에 의해 좌우되며, 가닛의 색은 영향을 미치지 않는다. 감별은 페이스다운 상태로 관찰할 경우 캡의 가장자리 주위의 Red Ring 현상이 보여진다.

오팔 더블릿

오팔 더블릿은 자주 접할 수 있는 것으로 오팔의 얇은부분을 흑색 칼세도니나 유리, 낮은 질의 오팔 Potch 등으로 접착시킨다. 이것은 오팔이 매우 귀하고 연마할 때 잘 부서지므로 얇은 것은 자체로서 사용이 힘들기 때문에 접합을 하게 된다.

오팔 트리플릿

오팔은 예외적인 것을 제외하고 원석에서 유색 현상을 보이는 곳은 아주 한정되어 있을 뿐만 아니라, 충분한 두께를 가진 곳이 적기 때문에, 대부분의 오팔은 작은 박편으로서 연마되는 경우가 많다. 이러한 오팔의 작은 박편은 소위 모자이크상의 소재로 사용되는데, 이 경우 면이 큰박편은 상부를 반구형으로 연마한 백수정을 붙이고, 하부는 모암이나 오닉스를 붙인 트리플릿으로 만드는 경우가 많다. 이러한 트리플릿은 얇은 오팔의 박편에 강도를 주는 처리로서 잘 알려져 있으며, 이러한 트리플릿에서는 중심 부분에 사용되고 있는 오팔이 합성 오팔인 경우도 나타난다.

제이다이트 트리플릿

“홀로 더블릿"의 타입으로 백색 또는 담녹색의 제이다이트의 내부를 파내고, 그 속에 점성이 있는 녹색의 젤리상 물질을 충전시켜 양질의 녹색비취로 보이게 한다. 또는 3개 부분으로 연마한 후에 그 빈틈에 녹색의 젤리상 물질을 넣어서 접합하는 경우도 있다. 이러한 제이다이트의 홀로 더블릿과 트리플릿은 내부에 충전시킨 젤리상 물질이 스며 나와서 접합 층 주위에 색소가 보이므로 감별할 수 있는데, 이러한 접합석은 대개의 경우 접합부위를 숨기기 위해 감춰져 있으므로 세밀한 관찰이 필요하다.

접합석의 감별 

가장 유효하고 간편한 감별테스트는 침액법으로 보석을 굴절률이 높은 액체에 침액시키면 패싯 표면의 반사가 감소하므로 보석의 내부와 접합부 등을 확실하게 관찰할 수 있게된다. 확대 테스트에서도 측면 관찰시 접합경계선과 접합부에 다수의 기포나 접합제의 잔재를 볼 수 있고, 정면 관찰시에도 접합막이 명확하다. 자외선 반응도 간편하고 유효한 방법으로, 상부와 하부의 보석이 서로 다른 것이면 자외선 형광은 다르게 나타나며, 접착제의 자외선에 대한 형광도 상하부의 보석과 다른 성질을 보일 가능성이 있다. 또 하부에 유리가 사용된 보석에서는 단파 자외선에서 유리는 거의 독특한 초키(chalky) 형광반응을 나타낸다. 한편 상부에 사용되어 있는 보석의 굴절율의 측정도 종종 감별에 도움되는 일도 있고, 보   석이 나석이면 비중 측정도 유효할 것이다.

- 확산 처리 (Diffusion treatment) 

확산처리(디퓨전 처리)는 커런덤(루비나 사파이어 등의 종명)의 색상을 개량하는 하나의 처리방법이다. 보석적 가치가 거의 없거나 저가의 무색 사파이어나 아주 흐린 청색의 사파이어 또는 루비의 색을 개량하기 위해 쓰인다. 연마된 보석의 표면에만 착색층이 형성되도록 하는 방법으로, 주로 표면확산 처리 사파이어의 경우는 무색 사파이어를 철과 티탄 및 크롬-니켈 등의 산화물을 도포한 알루미나 분말 중에 묻고서, 약 1750℃의 고온으로 주로 환원 환경에서 장시간에 걸쳐서 가열해 줌으로서 전술한 도포제의 표면확산에 의해 색을 가진 얇은 착색층이 형성되는 것이다. 이러한 확산처리 침투의 깊이는 대단히 얕아서 평균 1/10mm정도의 표면에만 국한되는 것이 일반적이다.

감별방법

확산처리된 사파이어는 일반적으로 색의 농담이 육안 상으로 관찰되지 않고 색감도 상질의 천연 사파이어와 유사하며, 색상은 처리 과정에서 얼마든지 조절 될 수 있으므로 감각에 의한 감별은 많은 문제점이 생기게 된다. 또한 천연석을 이용하여 처리한 것이기 때문에 물리적 성질이 천연의 것과 동일하다. 확대 검사시 보석의 거들 주위나 패싯 접합 부분이 다른 부위보다 짙은 청색의 잔류색이 있거나, 색이 집중되어 짙게 나타나면 처리석의 증거이다. 처리석의 경우에는 보석 내부의 직선적인 각진 색대가 나타나지 않는다. 색대(color band)는 천연 사파이어의 증거로서 처리석과 천연석이 구별될 수 있는 유용한 감별특징이다.

- 방사선 처리

주로 색을 변조하기 위해 방사선을 조사하여 처리되어 진다.

스모키 쿼츠 (Smoky Quartz)

대부분의 천연 및 합성 백수정에 감마선을 조사하여 스모키 쿼츠의 색이 유발된다.

자수정(Amethyst)

감마선 조사에 의해서 천연 자수정의 색을 개량할 수가 있으며, 합성 자수정의 색도 감마선에 의해서 유발된 것이다.

토파즈(Topaz)

무색 토파즈에 코발트 60을 조사하면 갈색으로 변하는데 이것을 3~12개월 정도 열처리하면 청색으로 변한다. 청색 토파즈도 자연적으로 산출되지만, 최근의 청색 토파즈는 거의 감마선 등의 방사선조사에 의해서 유발된 것이다. 천연 청색 토파즈의 색은 자연계에서 장기간에 걸쳐서 방사선에 조사된 결과 발생한 것으로, 감마선등의 방사선처리에 의한 청색 토파즈와 색이 발생하는 원인은 천연과 인공처리가 일치한다.

착색 및 염색 진주

감마선의 조사에 의해서 진주는 은청색, 은갈색, 은흑색의 색을 발생하며, 또 초산은에 의한 처리로 흑진주가 만들어진다. 진주는 또 여러 가지의 염료를 이용해서 다양한 색으로 염색된다. 구멍을 확대해보면 어두운 핵보다 진주층 부분이 더 투명하고 거의 무색 같이 보인다.

방사선처리 다이아몬드

다이아몬드는 플로톤(양성자선), 뉴트론(중성자선), 일렉트론(전자선)등의 방사선을 쪼이면 녹색, 오렌지색, 갈색감의 핑크색, 황녹색, 암갈색, 청녹색 및 청색 등의 색이 생긴다. 이들의 방사선 조사에 의해서 유발된 다이아몬드의 색은 천연과 매우 유사하나, 양자는 상업적인 취급에 있어서 완전히 구별되고 있다.