ダイヤモンド類似石
YAG生産量の急落は、一つには市場が飽和したのがその理由だが、その一方ですぐに新たなもう1種のダイヤモンド類似石として重要な人工ガーネット、ガドリニウム・ガリウム・ガーネット(Gd3Ga5O12、スリージー (GGG))が登場したこともある。製造法はYAGと同じ(ただしGGGの融点は1,750℃である)で、屈折率 (1.97) はダイヤモンドにより近くなり、分散値 (0.045) もダイヤモンドにほぼ一致する。GGGはまた主な宝石と比べても十分に強靭(モース硬度は7)だったが、原料費がYAGよりかなり高くつき、太陽光もしくは紫外光の曝露により色が次第に黒ずんでくることもまたその普及を阻んだ。これは、もともとGGGが技術分野で新材料として開発されながらも結局は役立たずに終わり、宝石向けに転用された事実を意味している。また比重 (7.02) はダイヤモンド類似石、いやすべての宝石の中で最大であり、対象の大きさから、それが本物のダイヤモンドであった場合推測できる重さと、実際のそれを比較すれば簡単に見分けがつくことを意味した。相当量が製造されたYAGと異なり、GGGの製造量は1970年代を通して増えも減りもしなかった。流通名は「ダイヤモニーク2」(Diamonique II)「ガリアント」(Galliant) などである。
1976年にダイヤモンド類似石市場に投入されたCZことキュービックジルコニア(ZrO2、二酸化ジルコニウム。ジルコンと混同せぬこと。ちなみにジルコンはZrSiO4、ケイ酸ジルコニウム)は、瞬く間に市場を席巻し、宝石としても経済的にも、もっとも重要なダイヤモンド類似石として今日の地位を築いている。CZ自体は1930年から合成されていたのだが、それはセラミックス形態としてであった。CZの単結晶を得るには、これまでのダイヤモンド類似石合成法とは異なり、どんな材料でできたるつぼを持ってきても融けてしまう高い融点 (2,750℃) をどう克服するかにあった。これを解決へと導いたのが、水冷銅管の網と、電磁誘導加熱式コイルである。後者はジルコニウム原料粉を熱し、前者は表面を冷やし、1mm厚以下のガワを形成し保持し続けるために用いられる。CZはその結晶の表面が冷却により固化することで自身がるつぼとなり、その中で結晶が成長する。この技法を冷却るつぼ法(冷却管を用いることから)、スカルるつぼ法(るつぼを兼ねた成長する結晶の形状から)などと呼ぶ。
標準気圧下においては、酸化ジルコニウムは立方晶系よりむしろ単斜晶系の結晶を形成する。立方晶系へ持ち込むには安定化剤が欠かせず、それにはふつう酸化イットリウム (III) や酸化カルシウムが用いられる。スカルるつぼ法は1960年代のフランスで開発がはじまったが、技術が完成したのは1970年初頭、旧ソ連の科学者 V. V. Osiko の手によってで、場所はモスクワのレベデフ物理研究所であった。1980年には年間製造量が50,000,000カラット (1t) に達した。モース硬度 (8-8.5)、屈折率 (2.15-2.18)、等軸晶性なので複屈折もなく、何より原材料費が圧倒的に安いことでCZはダイヤモンド類似石の代名詞におさまった。CZの光学及び物理特性値にはばらつきがあるが、これは各製造業者で用いる安定化剤が異なると云う事情による。CZは化合物ではない点は重要で、それゆえCZの安定化剤は何種類もあり、安定化剤によりCZの光学的、物理的特性は劇的に変化する。ダイヤモンドに視覚的に似せたCZは、日常的にダイヤモンドを扱わない人々のほとんどを欺くのに申し分ないが、CZは通常確実にそれとわかる証拠を残す。一例を挙げると、この石はごくふつうにジュエリーとして使用するだけで傷がつくほど柔らかで脆く、石の内部にはゴミも傷も一つも見当たらず、色も完璧な無色(一方で、ほとんどのダイヤモンドは内部に若干のゴミや傷を抱えており、色も少しは黄味がかっている)。さらに比重は大きく (5.6-6)、紫外光においては特有のベージュの蛍光を発する。
宝石商のほとんどはCZではないかと思われる石を検査するため熱慣性テスターを持っているが、これはダイヤモンドの熱伝導率が群を抜いて高い事実を利用している(CZのようなダイヤモンド類似石は熱伝導に対していわゆる断熱材である)。CZはいろんな色(黄色からキツネ色、オレンジ、赤からピンク、緑、漆黒など)にでき、ファンシーダイヤモンドのイミテーションまで勤められそうだが、その多くは本物のダイヤモンドに似てすらいない。CZには耐久性を上げるため、硬質炭素膜(ダイヤモンドライクカーボン)で覆う処理がなされることがあるが、そうやっても熱慣性テスターでの検知は可能である。
CZは1998年にモアッサナイト、モアッサン石、モアサナイト(SiC、炭化ケイ素)が出回るまで事実上その競合商品はなかった。モアッサナイトはモース硬度 (8.5-9.25) と比重(CZよりずっと低い3.2)の2点においてよりダイヤモンドに近い値を示す。先の特性はダイヤモンド同様の傷一つない滑らかなファセット面を見せ、後の特性はダイヤモンドとそれに似せたモアッサナイトの区別をかなり難しくした(後者については十分に検出可能なまでの数値の違いがあるにせよ)。しかしダイヤモンドやCZと明らかに異なるのは、モアッサナイトが強い複屈折を示す点である。これは合成ルチルにも見られる酩酊複視効果を呈するのだが、モアッサナイトのそれは合成ルチルほどひどくはない。モアッサナイトは上述した特性を隠すため、どれもそのテーブルを光軸に垂直になるようカットされるのだが、高倍率下において、わずかでも傾いた方角から見れば、ファセット背面の稜線(あるいは石の内包物)が二重に見えることで簡単に見破れる。
モアッサナイト内部に見られる内包物もまた特徴的で、そのほとんどは細くて白く互いに平行なチューブ、もしくは針であり、石のテーブル面に対して垂直である。こうした平行チューブは、処理済みダイヤモンドにしばしば見られる、結晶内に混入した石墨をレーザーで焼いた痕に間違えられることがある。だが、モアッサナイト内部にあるこうしたチューブは、複屈折のおかげで顕著に二重に見える。この点も合成ルチルと似るのだが、現在製造されているモアッサナイトは、通例緑褐色がかったその色が抜けきれずに悩まされている。宝石質のモアッサナイトを製造できるのは、いまのところチャールズ&コルバードの1社のみである。また製造原価がCZの120倍にもなることも、普及を妨げているが、それでも本物のダイヤモンドよりははるかに安いのでモアッサナイトダイヤモンドなどと称して本物のダイヤモンド並みの値段を付けて売りつける悪徳宝石商もいる。
天然鉱物で無色のダイヤモンドの代用品になるものは希である。というのも、天然の鉱物にはどうしても微量な不純物が混じって、その効果として色が付いてしまうからだ。最古のダイヤモンド類似石は石英(二酸化ケイ素の一形態、黒曜石、天然ガラス、ケイ砂といった形態になることも)、水晶(二酸化ケイ素の結晶)、トパーズ、緑柱石(ゴシェナイト)である。これらは比較的ありふれている鉱物で、モース硬度もそこそこ (7-8) ある。だが屈折率が著しく低く、それに対応して分散もまた乏しい。しばしば「ダイヤモンド」の名を付けられ流通する非常に透明度が高い良質の水晶に、ニューヨーク州ハーキマー郡で産出される、いわゆる「ハーキマー・ダイヤモンド」がある。このほか、トパーズの比重 (3.50-3.57) はダイヤモンドのそれに収まる。
歴史的に見れば、もっとも注目すべき天然ダイヤモンド類似石はジルコンである。これは相当に硬く(モース硬度7.5)もあるが、もっと重要なのは高い分散値 (0.039) を有しており、カットすることでかなりのファイアが見られることである。無色透明のジルコンはスリランカで2,000年前から採掘されている。現代のように鉱物学が発展する以前は、無色透明のジルコンは成長一歩手前のダイヤモンドであると信じられ、産地名から「マタラ・ダイヤモンド」と呼ばれていた。ジルコンは今でもダイヤモンド類似石としてたびたび市場に出ることがあるが、異方性であり強い複屈折 (0.059) が見られる点から簡単に区別できる。またかなり脆弱なことでも有名で、ガードルファセットの稜線に磨耗がよく見られることでもわかる。
無色のジルコンほどではないが、無色透明の灰重石(タングステン鉱)もまた天然ダイヤモンド類似石の一つである。分散値 (0.026) は高く、模倣ダイヤモンドに用いられるだけの値を示すものの光沢が強すぎ、またモース硬度 (4.5-5.5) があまりに低すぎて、良質な研磨が出来ない。光学的には異方性で複屈折を有し、さらに比重がかなり大きい (5.9-6.1)。チョクラスキー法で人工合成された灰重石もあるが、それがダイヤモンド類似石に用いられることはほとんどない。宝石質の天然灰重石がほとんど産しないだけに、人工合成灰重石は、ダイヤモンドよりむしろ天然灰重石のニセモノとして出回る。似たようなケースに斜方晶系の白鉛鉱(炭酸鉛)がある。この石はとてつもなく壊れやすく(4方向のへき開面に対して脆い)、さらには柔らかい(モース硬度3.5)のでジュエリーに使用される例はまずない。カットがとても難しく、宝石コレクションに並んでいるのをたまに見かける程度である。宝石質の白鉛鉱は、高い屈折率 (1.804-2.078) と分散値 (0.051) からダイヤモンド光沢を呈し、宝石マニアには珍品として高い評価があるからだ。でも、その柔らかさとは別に高い比重 (6.51) や異方性から来る高い複屈折率 (0.271) からも簡単に見分けがつく。
珍品と言われるファンシー(カラー)ダイヤモンドにも類似石が存在し、ジルコンがその目的に用いられることもある。茶色いジルコンを高温に加熱すると、鮮やかな色に変わることがあるからだ。中でもスカイブルー、ゴールデンイエロー、赤がよく見られる。ブルージルコンが一番多いが、この色は決して安定しておらず、長期間紫外光(太陽光に含まれる紫外線帯)に曝すことで褪色する。加熱処理はまたジルコンの結晶構造を変化させるので石は脆くなり、また特徴的な内包物が出る。
それとは別のファンシーダイヤモンド類似石は閃亜鉛鉱であるが、この石も相当に脆い。宝石質の石はたいていべっこう色からハニーブラウン、オレンジ、赤、緑といった色が着いている。高い屈折率 (2.37) と分散値 (0.156) から、宝石としてまこと見事な光沢とファイアを呈し、等軸晶系なので複屈折も見られない。でもしかし、この石もまた硬度が低く (2.5-4)、正十二面体の各面に沿ったへき開面を有しており、ジュエリーとして利用されない。二つのカルシウム含有ガーネット、グロッシュラー(灰礬柘榴石)(通常茶色がかったオレンジ、希に無色透明、黄、緑、ピンク)とアンダライト(灰鉄柘榴石)のがずっと適任である。後者は(大まかに分けると6種類ある)ガーネットのうちもっとも希少であり、それだけに価値もある。その色変わりの3つ、トパゾナイト(黄)、メラナイト(黒)、デマントイド(緑)はときおりジュエリーに用いられる。とりわけデマントイドは文字通り「ダイヤモンドに似た」という意味で、1868年ウラル山脈での発見以降珍重されてきた。この石(の使用)はロシアのアンティーク及びアールヌーボージュエリーの特徴として注目される。チタン石、別名スフェーンもアンティークジュエリーではよく見かける。これは濃淡のある黄緑色を呈し、光沢があり屈折率 (1.885-2.050) と分散値 (0.051) もダイヤモンドに見紛うだけ十分に高い。ダメなところは異方性である (0.105-0.135と複屈折率が高い)点と、傷が付きやすい点(モース硬度5.5)。
1960年代に発見された深い緑色のツァボライトは、グロッシュラーの色変わりの1つで、これも人気が高い。グロッシュラーもアンダライトも等軸晶系であり、比較的高い屈折率(各々1.74、1.89)と分散値 (0.027、0.057) を有しており、デマントイドについてはダイヤモンドの値を超えている。しかしながら硬度は低く (6.5-7.5)、ダイヤモンドではまず見られない内包物が見られる。デマントイド中には通称ホーステイルと呼ばれる石綿状の緑閃石が見られるが、これなど顕著な一例である。さらには、そのほとんどが結晶が小さく、ふつうは重量0.5カラット (100mg) 以下である。その光沢はガラス質からダイヤモンドに準じたもの、通常漆黒のメラナイトに見られる金属質まで様々で、メラナイトはそれゆえブラックダイヤモンドの類似石に使用されることがある。天然のブラックスピネルにも、往々にしてこの用途に適する十分に黒いものがある。
チタン酸ストロンチウムとガラスは指輪に用いるにはあまりに傷つきやすいので、他の素材と組み合わせた張り合わせ石と呼ばれるダイヤモンド類似石に用いられた。上記の2素材は宝石下部(パビリオン)に使用され、チタン酸ストロンチウムの場合、ずっと硬い素材、ふつうは無色透明のスピネルやサファイアをその上(クラウン)に載せる。ガラスの張り合わせ石では、宝石上部にはアルマンダイン(鉄礬柘榴石)が置かれる。アルマンダインは色石だが、石全体の色を変えない程度にまで、とても薄くスライスしてある。ダイヤモンドの上にダイヤモンドを張った石すら存在したと云う報告があるが、どうもその小細工を思いついた人は、小さな二つの石を張り合わせ、一つの大きな石を得ようと企んだらしい。
チタン酸ストロンチウムやダイヤモンドそのものを使用した張り合わせ石には、上部と下部を接着させるのにエポキシ樹脂が用いられる。だがエポキシ樹脂は紫外線光下で蛍光を発し、また石の辺縁にはみ出している可能性もありえる。ガーネットを載せたガラスの張り合わせ石は物理的に融合するのだが、それも含め、その他のタイプの張り合わせ石も通例接合部に潰れた気泡が見られる。またどう接合しても、結合線は容易にわかってしまう。それらは通例ガードルの直上または直下に見られ、アングルに見られるときもあるが、ガードルそのものが結合線になるのは希である。
もっとも最近の手のこんだダイヤモンド類似石には、CZを核にし実験室で表面にアモルファスダイヤモンドの皮膜を着せたものがある。この発想は養殖真珠の構造をダイヤモンドに持ち込んだものである。
Hall, Cally. (1994). Gemstones, p. 63, 70, 121. Eyewitness Handbooks; Kyodo Printing Co., Singapore. ISBN 0-7737-2762-0
Nassau, Kurt. (1980). Gems made by man, pp. 203-241. Gemological Institute of America; Santa Monica, California. ISBN 0-87311-016-1
O'Donoghue, Michael, and Joyner, Louise. (2003). Identification of gemstones, pp. 12?19. Butterworth-Heinemann, Great Britain. ISBN 0-7506-5512-7
Pagel-Theisen, Verena. (2001). Diamond grading ABC: The manual (9th ed.), pp. 298?313. Rubin & Son n.v.; Antwerp, Belgium. ISBN 3-9800434-6-0
Schadt, H. (1996). Goldsmith's art: 5000 years of jewelry and hollowware, p. 141. Arnoldsche Art Publisher; Stuttgart, New York. ISBN 3-925369-54-6
Webster, Robert, and  Read, Peter G. (Ed.) (2000). Gems: Their sources, descriptions and identification (5th ed.), pp. 65-71. Butterworth-Heinemann, Great Britain. ISBN 0-7506-1674-1