Saphir: natürlich oder synthetisch?
Zwei identische Steine, ein Unterschied von mehreren tausend Franken
Ein natürlicher Saphir von 2 Karat und sein synthetisches Gegenstück können mit blossem Auge nicht zu unterscheiden sein. Der eine ist mehrere tausend Franken wert, der andere einige Dutzend. Dieser Unterschied, den man nicht sieht, erklärt, weshalb die Frage bei fast jeder Expertise auftaucht.
Es geht dabei nicht um Misstrauen gegenüber dem Markt. Synthetischer Korund wird seit über einem Jahrhundert industriell hergestellt und findet sich, in bestem Glauben, in zahlreichen alten Schmuckstücken, die von Generation zu Generation weitergegeben werden.
Das Verneuil-Verfahren, kurz erklärt
1902 veröffentlichte der französische Chemiker Auguste Verneuil das Flammenschmelzverfahren, das heute seinen Namen trägt. Das Prinzip ist unverändert geblieben: Tonerdepulver, versetzt mit den gewünschten Farboxiden, wird durch einen Knallgasbrenner gestreut. Die geschmolzenen Tröpfchen lagern sich ab und kristallisieren nach und nach auf einem Träger; es entsteht eine längliche Masse, die man Birne nennt.
Wenige Stunden genügen für eine Birne von mehreren Dutzend Karat. Das macht diese Steine so günstig und so verbreitet.
Synthetischer Korund nimmt im Übrigen einen unauffälligen, aber zentralen Platz in der Schweizer Industrie ein. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts sind die Rubine, die in mechanischen Uhrwerken als Lagersteine dienen, keine natürlichen Steine mehr, sondern synthetischer Korund: Eine Uhr enthält davon üblicherweise fünfzehn bis dreissig. Dasselbe Material, das geschliffen und facettiert bisweilen als natürlicher Saphir verkauft wird.
Was die Konstanten nicht verraten
Ein synthetischer Saphir ist ein Korund: dieselbe chemische Zusammensetzung, dieselbe Kristallstruktur, dieselben physikalischen Eigenschaften wie sein natürliches Gegenstück. Was sie trennt, ist nicht das Material, sondern die Herkunft: Der eine entstand in der Erdkruste über geologische Zeiträume, der andere in einem Ofen in wenigen Stunden.
Diese Materialgleichheit hat eine unmittelbare praktische Folge: Die klassischen gemmologischen Konstanten, die mit Refraktometer und hydrostatischer Waage bestimmt werden, erlauben keine Entscheidung.
| Natürlicher Saphir | Verneuil-Saphir | |
|---|---|---|
| Brechungsindex | 1,762 – 1,770 | 1,762 – 1,770 |
| Doppelbrechung | 0,008 | 0,008 |
| Dichte | 4,00 | 4,00 |
| Härte (Mohs) | 9 | 9 |
Keiner dieser Werte trennt die beiden Steine. Es ist die Beobachtung der Einschlüsse, die in der grossen Mehrheit der Fälle die Identität des Edelsteins offenbart.
Gekrümmte Streifung, die Signatur des Verneuil
Das ist das entscheidende Kriterium, und es ergibt sich aus der Geometrie des Verfahrens selbst.
Ein natürlicher Kristall wächst gemäss seinem Kristallsystem — beim Korund dem rhomboedrischen. Seine Wachstumszonen folgen daher den Kristallflächen: Sie verlaufen gerade, winklig, häufig in 120°.
Die Verneuil-Birne hingegen erstarrt an einer gerundeten Front. Ihre Wachstumszonen folgen dieser Krümmung und bilden gekrümmte, regelmässige, zueinander parallele Streifen — eine Struktur, die es in der Natur nicht gibt.
Wie man sie beobachtet: bei diffusem Licht, mit der 10×-Lupe oder besser unter dem Mikroskop, wobei der Stein in alle Richtungen gedreht wird. Die Streifen zeigen sich nur unter bestimmten Blickwinkeln, weshalb man sie bei zu flüchtiger Betrachtung übersehen kann.
Gasblasen
Der zweite klassische Hinweis. Die Flammenschmelze schliesst Gasblasen im Material ein: kugelige Blasen, kaulquappen- oder tropfenförmig, einzeln oder in Wolken und Schlieren gruppiert.
Eine vollkommen kugelige Blase in einem Korund ist ein deutliches Signal. Die Natur bringt zwar Hohlräume hervor, doch sind diese fast immer gefüllt — mit Flüssigkeit, mit einem anderen Mineral — und nehmen winklige oder unregelmässige Formen an.
Allerdings: Blasen allein weisen noch keinen Verneuil aus. Auch Glas enthält sie, oft reichlich. Den Unterschied macht das Material, das sie umgibt — weshalb es sinnvoll ist, zuerst die Konstanten zu bestimmen und dann zu beobachten.
Was ein natürlicher Saphir zeigt
Die Umkehrung ist ebenso aufschlussreich. Ein natürlicher Saphir erzählt seine geologische Geschichte.
Zunächst die Seide — feine Rutilnadeln, häufig in drei Richtungen im 60°-Winkel zueinander ausgerichtet. Ein Verneuil enthält keine.
Es folgen die eingeschlossenen Kristalle: Zirkon, Spinell, Apatit, Glimmer. Zirkon geht häufig mit einem charakteristischen Spannungshof einher. Dann die Heilungsrisse, verheilte Brüche, die Netze bilden, welche an Fingerabdrücke erinnern. Und schliesslich eine winklige Farbzonierung in geraden, mitunter sechseckigen Bändern — im Gegensatz zu den gekrümmten Bändern des Verneuil.
Bereits einer dieser Einschlüsse spricht deutlich für eine natürliche Herkunft.
Synthese ist nicht Imitation
Zwei Begriffe werden häufig verwechselt, auch von Verkäufern: Ein falscher Saphir kann eine Synthese oder eine Imitation sein, und beide haben nichts miteinander zu tun.
Eine Synthese ist ein Korund. Ihre Zusammensetzung, ihre Struktur und ihre Eigenschaften sind die eines natürlichen Saphirs. Das gilt für den hier beschriebenen Verneuil. Eine Imitation dagegen ist überhaupt kein Korund: gefärbtes Glas, Zirkonia, synthetischer Spinell, verklebtes Dublett — das Material ist ein anderes, und dieser Unterschied lässt sich messen.
Die Folge ist praktischer Natur. Eine Imitation lässt sich in Sekunden am Refraktometer erkennen: Brechungsindex, Dichte und Härte weichen sofort von denen des Korunds ab. Eine Synthese hingegen besteht all diese Prüfungen mühelos — genau das macht ihre Bestimmung heikler und rechtfertigt die mikroskopische Beobachtung.
Anders gesagt: Je gröber die Fälschung, desto leichter ist sie zu entlarven.
Synthese: Flux und Czochralski
Der Verneuil ist mit Abstand die am einfachsten zu bestimmende Synthese. Andere Verfahren bestehen und bereiten echte Schwierigkeiten.
Das Flux-Verfahren — Gilson, Chatham, Seiko — erzeugt Flussmitteleinschlüsse, die natürliche Heilungsrisse verblüffend gut nachahmen. Das Hydrothermalverfahren, beim Smaragd verbreitet, bleibt beim Korund selten, kann aber Wachstumsstrukturen hervorbringen, die jenen aus der Natur nahekommen. Das Czochralski-Ziehverfahren liefert Steine, die besonders arm an Einschlüssen und daher schwer zu charakterisieren sind.
Bei diesen Synthesen stösst die blosse Beobachtung an ihre Grenzen. Hier übernimmt die fortgeschrittene Instrumentierung: Infrarotspektrometrie, UV-Vis-Spektrometrie, chemische Elementanalyse, Photolumineszenz. Diese Verfahren beseitigen den Zweifel in allen Fällen, auch dort, wo das Mikroskop stumm bleibt. Sie setzen allerdings eine Ausstattung voraus, über die nur wenige Häuser verfügen, sowie den Versand an ein spezialisiertes Labor.
In der täglichen Praxis ist die Aufteilung einfach: Das Mikroskop klärt die grosse Mehrheit der Fälle, die schwere Instrumentierung übernimmt jene, die es nicht klärt.
Nomenklatur der synthetischen Korunde
In einem Punkt besteht keinerlei Unklarheit: Ein synthetischer Saphir muss als solcher bezeichnet werden. Die CIBJO-Regeln, denen die Branche in der Schweiz folgt, verlangen, dass dem Namen des Steins stets der Zusatz «synthetisch», «erzeugt», «im Labor erzeugt» oder «im Labor gezüchtet» beigefügt wird.
Das Wort «Saphir» allein bezeichnet einen natürlichen Stein und nichts anderes. Ebenso untersagt sind irreführende Bezeichnungen wie «wissenschaftlicher Saphir» oder «rekonstituierter Saphir».
Crédits photographiques : Agata Cristol, Laboratoire de gemmologie de Marseille.
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