Rissfüllungen in Edelsteinen
Riss(ver)füllungen gehören zu den Eigenschaftsveränderungen, die die Verbesserung der Transparenz eines Steines zum Ziel haben. Eine größere Transparenz erlaubt dem Licht, tiefer in den Stein einzudringen. Es legt damit einen längeren Weg zurück, bevor es den Stein wieder verlassen kann und erzeugt dadurch den Eindruck einer intensiveren Farbe. Risse und Ausbrüche hingegen stören den ungehemmten Strahlengang. Das Licht wird in alle Richtungen abgelenkt (gestreut), wodurch ein blasserer Farbeindruck entsteht.
Risse bilden sich vielfach schon bei der Entstehung der Steine. Besonders metamorph unter hohem Druck und/oder Temperatur entstandene Minerale wie z.B. Smaragd, Rubin und Saphir sind davon betroffen. Ein übriges tun die heutzutage üblichen Abbaumethoden, die auf schweres Gerät und der Anwendung von Sprengstoff basieren.
Luft und mineralische Verunreinigungen in den Rissen können die Transparenz und den Glanz dieser Steine erheblich beeinträchtigen. Ersetzt man diese Verunreinigungen durch farblose Substanzen, die eine ähnliche Lichtbrechung wie der Stein besitzen, so werden die Risse für das bloße Auge fast unsichtbar.
Diese Behandlungsart ist bei Smaragd zum Standart geworden, aber auch bei Aquamarin, Quarz, Rubin und Saphir sehr verbreitet. Sie erfolgt in vier Schritten.
Zunächst müssen die Steine ausgiebig gereinigt werden. Besonders die Risse sollten frei sein von allen Verunreinigungen. Dies erreicht man am besten mit Lösungsmitteln wie z.B. Aceton, Alkohol oder Trichlormethan (Handelsbezeichnungen: "Attack", "Tri"). Hartnäckigere Verunreinigungen lassen sich mit Oxalsäure auflösen, mit "rauchender" konz. Salzsäure oder mit der stärksten bekannten Säure, dem Königswasser, das sogar Gold auflöst. Nach solch einer Säurekur müssen die Steine erst einmal neutralisiert werden, um allmähliche Farbveränderungen des Steins und Hautveränderungen des Kunden/der Kundin) zu vermeiden.
Rissfüllungen mit natürlichen Ölen und Harzen
Die solchermaßen vorbereiteten Steine können nun einfach in den gewünschten Ölen oder Harzen erwärmt werden. Durch die Wärmeausdehnung kann die Luft in den Rissen zum Teil entweichen. Beim Abkühlen ersetzt das Füllmittel die entfernte Luft und dringt in die Risse ein. Bessere Ergebnisse erzielt man allerdings mit einer Vakuumpumpe, mit deren Hilfe wesentlich mehr Luft aus den Rissen gezogen werden kann. Der Stein wird bei diesem Verfahren noch im Vakuum in das Öl oder Harz getaucht. Beim Wiederherstellen des normalen Luftdrucks wird dann das Öl/Harz in die Risse gepreßt. Mit dem abschließenden Reinigen und Wachsen der Steine (mit Bienenwachs, Vaseline oder Flüssigparaffin) ist der Prozess abgeschlossen.
Die Spanne der verwendeten natürlichen Harze und Öle reicht von Zedernholzöl über Kanadabalsam bis hin zu Pflanzenölen verschiedenster Herkunft (siehe Tabelle). Öle sind relativ leicht löslich trocknen aber auch rasch aus. Deshalb kamen sie in den vergangenen Jahren immer weniger zum Einsatz. Erst in jüngerer Zeit erleben sie eine Renaissance, da sich das Öl leicht wieder entfernen oder erneuern läßt. Naturharze sind etwas resistenter, gegen Austrocknung, jedoch neigen sie zu Volumenverlust. Durch den Schrumpfungsprozess werden die Risse allmählich wieder sichtbar.
Zedernholzöl ist eines der gängigsten Mittel zur Behandlung von Smaragden. Leider besitzt es die Eigenschaft, sich unter dem Einfluß von UV-Licht relativ rasch zu zersetzen und dabei Sauerstoff freisetzen, der im Extremfall die Farbe des Steins ausbleichen kann. Dieser Prozess setzt erst ein, wenn der Stein im Sonnenlicht getragen oder in sonnenbeschienenen Auslagen präsentiert wird.
Kanadabalsam (Abies balsamea), das aus der nordamerikanischen Balsamfichte gewonnen wird, ist nicht nur ein sehr beliebtes Mittel um Risse in Edelsteinen zu verbergen, sondern bei Geowissenschaftlern auch als Klebemittel für Dünnschliffe bekannt. Es ist in seiner Konsistenz dickflüssiger als Zedernholzöl und wird deshalb oft mit Toluol verdünnt, damit es tiefer in die Risse eindringen kann. Additive (Antioxi-dantien) können zwar den natürlichen Zersetzungsprozess verlangsamen, mit der Zeit vergilbt das Harz dennoch und verändert dadurch den Gesamtfarbeindruck des Steines.
Öl und Wachs dienen nicht nur als Rissfüller, um die Transparenz zu erhöhen, auch opake Steine werden geölt oder gewachst, um die Farbe zu intensivieren und den Glanz zu erhöhen. Dies funktioniert nach dem gleichen Prinzip, nach dem ein nasser Stein farbintensiver wirkt als ein trockener.
Rissfüllungen mit Kunstharzen
Anfang der 80er Jahren glaubte man den Nachteilen der natürlichen Harze entgehen zu können, indem man sie durch Kunstharze ersetzte.
Neben Füllmitteln und Klebern, die z.B. im Dentalbereich benutzt werden und mit UV-Licht aushärten, kommen vor allem Epoxidharze zur Anwendung, dem Hauptbestandteil von Zwei-Komponenten Klebern. Sie sind unter den Namen Opticon, Palm Öl, Araldit oder Gemtrat weit verbreitet.
Das Mischen beider Komponenten (was zu einem zusätzlichen Klebeeffekt führen würde), erwies sich bei Edelsteinen jedoch als wenig ratsam. Der Härter beginnt sich schon nach einem Jahr zu zersetzen und wird gelb. Außerdem schäumt er im der Vakuum auf, wodurch eine gleichmäßige Rissfüllung verhindert wird. Man benutzt deshalb meist nur eine Komponente, die als zähes Harz im Riss haftet. Optional kann der Härter außen auf dem Stein verrieben werden, wodurch der Kleber an der Oberfläche aushärtet.
Die optische Wirkung von Kunstharz-Rissfüllungen ist die gleiche wie bei Naturharzen, die Hoffnungen auf eine unbegrenzte Haltbarkeit wurden jedoch enttäuscht. Heute wissen wir, daß sich auch Kunstharze langsam zersetzen. Opticon, das am häufigsten benutzte Epoxidharz, wird über die Jahre hinweg gelblich. Palm Öl (ein synthetisches Derivat von Epoxy 828 oder 6010) wird mit der Zeit milchig trüb.
Bei Smaragden weißen die Zeichen der Zeit deshalb wieder zurück zu den Wurzeln: Ölen ist wieder angesagt.
Die Behandlung mit farblosen Ölen oder Harzen ist übrigens nicht deklarationspflichtig. Bei Verwendung von Kunstharzen muß der Stein jedoch als "behandelt" bezeichnet werden. In den USA werden die Behandlungen zum Teil mit Buchstaben codiert (z.B. O = oiled; E = enhanced, wobei letzteres nichts anderes bedeutet als mit Kunstharz behandelt).
Durch die Behandlung mit Öl oder Kunstharz werden die Risse zwar für eine Weile verborgen, aber nicht beseitigt. Es besteht immer die Gefahr, daß der behandelte Stein (z.B. beim Fassen) zerbricht, weil er im Grunde genommen in einem maroden Zustand ist. Darüber hinaus ist der erreichte Zustand nicht von langer Dauer.
Rissfüllungen mit Glas
Abb. 2: Glasartige Rissfüllungen in Rubin (Foto: Karola Sieber)
Eine Behebung dieser Nachteile verspricht man sich durch eine spezielle Technik, durch die offene Risse und Ausbrüche im facettierten Stein mit Glas gefüllt werden. Es handelt sich bei diesem Glas jedoch nicht etwa um Fensterglas, sondern um eine erstarrte Schmelze von Substanzen, die bei der synthetischen Herstellung von Edelsteinen zur Anwendung kommt. Man nutzt dabei die Eigenschaft bestimmter Flußmittel wie z.B. Lithiummolybdat und Kryolith, um die Edelsteinsubstanz etwas anzulösen. Bei der Solidifizierung der Schmelze verbindet sich das in Lösung gegangene Material des Edelsteins mit dem Flußmittel zu einem Glas und/oder kristallisiert als synthetischer Stein wieder aus.
Wegen diesem synthetischen Anteil stellen einige Gemmologen diese Art der Behandlung bereits auf die gleiche Stufe wie Edelsteine mit synthetischen Überzügen Die Diskussion darüber ist noch im Gang...
Autor: Dipl.-Min. B. Bruder
© INSTITUT FÜR EDELSTEIN PRÜFUNG (EPI)
Budstone (Grünschiefer)
Die inhomogene Beschaffenheit eines grünen Gesteins, das als Prasem mit Herkunft Südafrika vermarktet wird, ließ Zweifel an der Identität aufkommen. Die durchgeführten Röntgen (EDX)- und Raman-Analysen an verschiedenen Proben zeigten, dass es sich um ein Gestein mit komplexer und inhomogener mineralogischer Zusammensetzung handelt.
Analytische Untersuchungen
Die Röntgendiffraktionsanalyse (EDX) einer Probe mit besonders harten, dunkelgrünen bis schwarzen Einschlüssen zeigte neben Rutil und Chrom-Glimmer (Fuchsit) zu unserer Überraschung das seltene Mineral Eskolait. Eskolait kommt weltweit nur an 11 Fundorten (u.a. in Brasilien, USA, Russland, Indien und Finnland) vor. Seine Härte liegt bei 8½, also zwischen Spinell und Korund. Sein Begleitmineral Fuchsit hingegen hat die Härte 2½ - das führt zu großen Härteunterschiede innerhalb des Gesteins.
In einer anderen Probe fanden wir weitere Minerale wie Plagioklas-Feldspat, das Verwitterungsprodukt Kaolinit und in geringen Anteilen Klinochlor. Diese Befunde konnten durch Ramanlaser-Analysen bestätigt werden. Die Mineralparagenese spricht für ein metamorphes Gestein, dessen grüne Farbe durch Schichtsilikate (Fuchsit, Klinochlor) verursacht wird. Solche Gesteine werden in der Geologie als Grünschiefer bezeichnet.
Fazit
Nach der mineralogischen Untersuchung mehrerer Proben "Prasem" aus Südafrika, können wir das Gestein als Grünschiefer ansprechen. Solche Grünschiefer kommen weltweit vor. Geologen sprechen gar von einem "Grünschiefergürtel" (Greenstone Belt), der fast den gesamten Erdball umschließt. An einigen Stellen dieses Gürtels finden sich sehr schöne Schmucksteine z.B. der fast nur aus Glimmermineralien bestehende grüne »Verdit«. Bei diesen Grünschiefern sind auf kleinem Raum ziemlich viele Variationen möglich, d.h. es kann ohne Weiteres sein, dass wenige Meter neben dem klassischen Verdit bereits Budstone vorkommt. Übergänge sind hier wohl eher die Regel als die Ausnahme.
Sehr erstaunt hat uns die Tatsache, dass im ganzen Gestein kaum oder gar kein Quarz zu finden war. Damit ist die Zuordnung dieses Gesteins zu den Quarzgesteinen hinfällig und der Begriff "Prasem" definitiv fehl am Platze. Wir empfehlen die südafrikanische Lokalbezeichnung »Budstone« zu übernehmen und dahinter in Klammern den Gesteinsnamen Grünschiefer zu setzen.
Detaillierte Informationen zu diesem Gestein finden Sie in unserem Newsletter-Archiv.
Tsesit® (Goethit-Konkretion)
Namensgebend für diese knolligen bis rundlich flachen Steine ist die Ortschaft Tses in der Nähe des Fundorts, 180 km südlich der Hauptstadt Windhuk in Namibia. Tsesit® besitzt eine harte und glänzende Oberfläche, die als "Wüstenlack" bezeichnet wird. Wüstenlack ist ein dunkler, lack- bis firnisartiger Überzug aus Eisen- und Manganoxiden, der alle Arten von Gesteine überzieht, die den extremen Hitze- und Feuchtigkeitsbedingen von Wüstengebieten ausgesetzt sind.
Mit Hilfe von Röntgendiffraktionsanalysen (RDA) konnte das EPI-Labor frühere Untersuchungen des Labors der Deutschen Stiftung Edelsteinforschung (DSEF) bestätigen und Tsesit® als nahezu vollständig aus dem Eisenerz Goethit bestehend identifizieren.
Entstehung (Genese)
Vorstellungen, dass die Goethit-Knollen zunächst im Verlauf einer fortschreitenden Diagenese aus verwittertem Markasit entstanden sind und dann durch einen Meteoriteneinschlag in einer Art Streufeld über viele qkm verteilt wurden, konnten nicht bestätigt werden. Gesteine, die der gewaltigen Schockwelle eines Meteoritenabsturzes ausgesetzt wurden, zeigen charakteristische Mikrorisse (Schockrisse), die in keiner der untersuchten Tsesit®knollen vorgefunden wurden. Auch die Möglichkeit, dass es sich um verwitterte Eisen-Nickel Meteorite handeln könnte, kommt nicht in Betracht, weil Tsesit® völlig nickelfrei ist.
Am wahrscheinlichsten ist die Entstehung durch diagenetische Vorgänge in Sedimenten. Diagenese ist ein geologischer Prozess, in dessen Verlauf sich lockere sedimentäre Ablagerungen allmählich kompaktieren und verfestigen. Dabei kann es zu Stoffwanderuneng und -anreicherungen kommen, oft in Form knolliger Konkretionen (z.B. Feuersteinknollen in Kalksteinen oder Markasit-Konkretionen in sauerstoffarmem Faulschlamm).
Fazit
Tsesit® ist eine gänzlich irdische Goethit-Konkretion. Für eine räumliche Verfrachtung infolge eines Meteoriteneinschlags gibt es keinerlei Anhaltspunkte. Das Vorhandensein eines dunkelbraunen bis fast schwarzen "Wüstenlack"überzugs deutet darauf hin, dass die Knollen längere Zeit in einem trockenen, wüstenhaften (ariden) Klima an der Oberfläche gelegen haben, ohne dass sie der Winderosion oder sonstigen Erosionstypen ausgesetzt gewesen waren.
Ein rhyolithisches Gestein, das als "Llanite" (engl.), "Llanit" (dt.), "Llianit" oder "Llanoith", "Que Sera Stein" (span.) oder einfach als "Vulkanit" vermarktet wird, zeigt runde bis ovale Quarze, die in bläulichen Farbtönen schimmern. Der Überbegriff "Vulkanit" sagt zwar ganz richtig etwas über die Entstehungsweise aus ("vulkanischen Ursprungs"), aber nichts darüber, um was für ein Gestein es sich handelt (Vulkanite gibt es viele). Desweiteren kursiert noch die Bezeichnung "Porphyrit" - ein veralteter Begriff für Rhyolith. Die Name "Llanite" wurde nach einem seiner Fundorte im Llano County, Texas, USA vergeben. Alle anderen Namen sind frei erfundene Handelsnamen. Als Fundorte sind Brasilien, Madagaskar und die USA bekannt.
Der hier untersuchte Rhyolith stammt angeblich aus Madagaskar. Es handelt sich um einen schwach metamorph überprägten (Alkalifeldspat-) Rhyolith mit außergewöhnlich großen Einsprenglings-Kristallen. Bis zu 10 mm große Kalifeldspatkristalle und bis zu 5 mm große Quarz- und Plagioklaskristalle sind auch mit bloßem Auge gut erkennbar. Die Grundmasse ist gut kristallisiert und ohne Glasanteil. Sie besteht aus Quarz, sehr einschlussreichen Feldspäten und Glimmer.
Durch eine beginnende Metamorphose ist die ursprüngliche Grundmasse umkristallisiert und mit gröberen und orientiert eingelagerten Mineralen neu gebildet worden. Die größeren Feldspat- und Quarz-Einsprenglinge hingegen sind weitgehend erhalten geblieben. Dennoch hat der erhöhte Druck dazu geführt, dass der Quarz randlich korrodiert und plastisch deformiert wurde. Diese Deformation kann zu dem bläulichen Farbeindruck führen, der für die Quarze in diesem Gestein charakteristisch ist.
Beim "Llanite"-Rhyolith aus Texas werden fein verteilte Illmenit Einschlüsse für die blaue Farbe verantwortlich gemacht (Zolensky et al., 1988). In dem hier beschriebenen Rhyolith aus Madagaskar konnte jedoch kein Illmenit nachgewiesen werden.
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