رفتار هیدروفان در اوپال؛ وقتی گوهرسنگ آب می‌نوشد

اوپال در میان گوهرسنگ‌ها رفتاری دارد که در بسیاری از کانی‌های دیگر دیده نمی‌شود. برخی اوپال‌ها هنگامی که با آب تماس پیدا می‌کنند، می‌توانند مقدار قابل‌توجهی آب را به درون ساختار متخلخل خود جذب کنند. این ویژگی به نام هیدروفان (Hydrophane) شناخته می‌شود.

تغییر ظاهر اوپال هیدروفان پس از جذب آب؛ ورود آب به منافذ ریز اوپال می‌تواند باعث افزایش شفافیت و تغییر در ظاهر بازی‌رنگ آن شود.

هیدروفان بودن فقط یک ویژگی ظاهری نیست؛ جذب آب می‌تواند باعث تغییر در شفافیت، ظاهر بازی‌رنگ، وزن و حتی پایداری اوپال شود. به همین دلیل، شناخت این رفتار برای گوهرشناسان، تراشکاران، فروشندگان و کلکسیونرها اهمیت زیادی دارد.

هیدروفان دقیقاً چیست؟

واژه هیدروفان به اوپالی اطلاق می‌شود که دارای تخلخل کافی برای جذب آسان آب است. در واقع، فضای خالی و شبکه‌های میکروسکوپی موجود در ماده اوپالی می‌توانند آب را در خود جای دهند.

به همین دلیل، رفتار هیدروفان را می‌توان تا حدودی به یک اسفنج تشبیه کرد؛ با این تفاوت که در اوپال، این فرایند در منافذ بسیار ریز ساختار آن اتفاق می‌افتد.

تمام اوپال‌ها هیدروفان نیستند و حتی در یک ذخیره معدنی نیز میزان تخلخل می‌تواند از یک نمونه به نمونه دیگر متفاوت باشد. بنابراین، دو اوپال که از یک منطقه به دست آمده‌اند ممکن است رفتار کاملاً یکسانی در برابر آب نداشته باشند.

آب چگونه ظاهر اوپال را تغییر می‌دهد؟

هنگامی که آب وارد منافذ اوپال می‌شود، ویژگی‌های نوری آن می‌تواند تغییر کند.

یکی از چشمگیرترین تغییرات، افزایش شفافیت است. برای مثال، GIA در بررسی اوپال‌های هیدروفان اتیوپی از منطقه Wegel Tena مشاهده کرد که برخی نمونه‌های کدر تا نیمه‌شفاف پس از قرار گرفتن در آب، به‌طور محسوسی شفاف‌تر شدند.

در یک آزمایش دیگر، پنج قطعه اوپال هیدروفان که از یک راف واحد بریده شده بودند، پس از حدود ۲۰ تا ۳۰ دقیقه غوطه‌وری در آب مقطر افزایش شفافیت نشان دادند. میزان جذب آب در بخش‌های مختلف این نمونه‌ها یکسان نبود؛ موضوعی که به تفاوت تخلخل در قسمت‌های مختلف ماده نسبت داده شد.

این تغییر می‌تواند باعث شود ساختار داخلی و حتی بازی‌رنگ اوپال پس از جذب آب، متفاوت از حالت خشک به نظر برسد.

چرا وزن اوپال افزایش پیدا می‌کند؟

آبی که وارد منافذ اوپال می‌شود، به جرم نمونه اضافه می‌کند. بنابراین، یک اوپال هیدروفان پس از جذب آب می‌تواند وزن بیشتری نسبت به حالت خشک خود داشته باشد.

در آزمایش GIA روی یک راف هیدروفان، میزان تغییر وزن ناشی از جذب آب در بخش‌های مختلف نمونه حدود ۵ تا ۱۳ درصد اندازه‌گیری شد. همچنین بازگشت نمونه‌ها به وزن و ظاهر اولیه پس از خارج شدن آب، حدود یک هفته زمان برد.

جذب آب در اوپال هیدروفان؛ آب وارد شبکه منافذ میکروسکوپی اوپال می‌شود و می‌تواند وزن و ویژگی‌های نوری آن را تغییر دهد.

پنج برش اوپال هیدروفان حاصل از یک راف واحد؛ نمونه‌ها در حالت خشک (بالا) کدرتر و نیمه‌شفاف تا نیمه‌کدر هستند، اما پس از حدود ۲۰ تا ۳۰ دقیقه غوطه‌وری در آب مقطر (پایین)، شفافیت آن‌ها افزایش یافته است. تفاوت میزان جذب آب در نمونه‌ها به تفاوت تخلخل آن‌ها مربوط می‌شود.

این موضوع از نظر گوهرشناسی اهمیت دارد، زیرا وزن یک اوپال هیدروفان ممکن است بسته به میزان آب موجود در آن تغییر کند.

نکته مهم برای گوهرشناسان این است که ، وزن مخصوص (SG) یا وزن اندازه‌گیری‌شده یک نمونه هیدروفان را باید با توجه به وضعیت آب موجود در آن تفسیر کرد.

آیا اوپال پس از خشک شدن به حالت اولیه برمی‌گردد؟

در بسیاری از موارد، بله.

پس از خارج شدن اوپال از آب، آب موجود در منافذ آن به‌تدریج خارج می‌شود و نمونه می‌تواند دوباره به ظاهر و وزن اولیه خود نزدیک شود. سرعت این فرایند به عواملی مانند تخلخل، اندازه و ارتباط منافذ و شرایط محیطی بستگی دارد.

در آزمایش  های انجام‌شده، بازگشت نمونه‌های بررسی‌شده به وزن و ظاهر اولیه حدود یک هفته طول کشید.

بنابراین، تغییر ظاهری اوپال هیدروفان پس از جذب آب الزاماً به معنای تغییر دائمی در خود گوهرسنگ نیست.

بخش خطرناک ماجرا؛ ترک‌خوردگی

جذابیت رفتار هیدروفان یک روی دیگر هم دارد.

برخی اوپال‌های هیدروفان، به‌ویژه نمونه‌هایی که دارای اینکلوژن‌ها و ترک‌های بسیار ریز هستند، ممکن است در هنگام جذب آب دچار تنش داخلی شوند.

گزارش شده  که ترک‌های میکروسکوپی موجود در برخی نمونه‌ها هنگام اشباع شدن اوپال با آب می‌توانند بزرگ‌تر شوند و در بعضی موارد در سراسر سنگ گسترش پیدا کنند. نتیجه ممکن است ترک‌خوردگی شدید یا حتی شکست کامل نمونه باشد.

نکته مهم این است که نمی‌توان صرفاً بر اساس ظاهر یک اوپال پیش‌بینی کرد که حتماً در آب ترک خواهد خورد یا نه. میزان تخلخل و مقدار اینکلوژن‌ها از عوامل مؤثر هستند و رفتار نمونه‌ها می‌تواند بسیار متفاوت باشد.

آیا همه اوپال‌های اتیوپی هیدروفان هستند؟

خیر.

اما هیدروفان بودن در بسیاری از اوپال‌های اتیوپی، به‌ویژه مواد حاصل از منطقه Wollo، ویژگی مهمی است. پژوهش GIA درباره ذخیره Wegel Tena نشان داد که اوپال‌های سفید و کدر تا نیمه‌شفاف این منطقه می‌توانند پس از قرار گرفتن در آب، شفافیت قابل‌توجهی پیدا کنند.

اوپال اتیوپی از منطقه wello

از سوی دیگر، در یک مطالعات  روی اوپال‌های منطقه Shewa  نشان می دهد که بخش زیادی از مواد مورد بررسی آب جذب می‌کنند و برخی نمونه‌ها در معرض نور و گرما مستعد ایجاد ترک‌های موسوم به کریزینگ (Crazing) هستند.

اوپال اتیوپی از منطقه wello که ترک های موسوم به کریزینگ Crazing روی آن مشهود است

ترک های کریزینگ (Crazing) بر روی اوپال

بیشتر بخوانید:

فیسل حشره در اوپال فسیل

اوپال آبی کشور شیلی

اوپال هارلکین-Harlequin Opal

زیبایی‌شناسی در تراش گوهرسنگ‌ها

چگونه هیدروفان بودن اوپال را آزمایش کنیم؟

یکی از نکات مهم در گوهرشناسی این است که برای تشخیص هیدروفان بودن، الزاماً نباید کل سنگ را در آب فرو برد.

GIA روشی کم‌خطرتر را پیشنهاد کرده است: ابتدا اوپال را با میکروسکوپ گوهرشناسی و نور عبوری مستقیم بررسی کنید. سپس تنها یک قطره آب روی سطح نمونه قرار دهید و رفتار آن را مشاهده کنید.

آزمایش هیدروفان بودن اوپال با یک قطره آب؛ جذب آب در محل تماس می‌تواند تغییرات نوری قابل مشاهده‌ای ایجاد کند.

اگر آب جذب شود، در ناحیه تماس آب با اوپال تغییرات نوری ایجاد می‌شود. دلیل آن تغییر جزئی در ضریب شکست آن ناحیه است که می‌تواند به صورت یک ناهنجاری نوری (Optical Aberration) در زیر میکروسکوپ دیده شود.

این روش نسبت به غوطه‌ور کردن کامل سنگ، خطر بسیار کمتری برای نمونه دارد.

یک نکته بسیار مهم

اگر اوپال دارای ترک‌های قابل مشاهده یا مشکوک باشد، آزمایش باید با احتیاط بیشتری انجام شود؛ زیرا حتی تماس با آب می‌تواند در نمونه‌های حساس باعث تشدید آسیب شود.

به همین دلیل، غوطه‌ور کردن کامل اوپال هیدروفان در آب به‌عنوان یک آزمایش معمول گوهرشناسی توصیه نمی‌شود.

هیدروفان بودن چه ارتباطی با بهسازی با رنگ دارد؟

همان منافذی که اجازه ورود آب را به اوپال می‌دهند، می‌توانند مسیر ورود مواد محلول دیگر نیز باشند.

این موضوع از نظر تشخیص بهسازی اهمیت زیادی دارد؛ زیرا یک اوپال هیدروفان می‌تواند در شرایط مناسب مواد رنگ‌زا را نیز جذب کند.

در یک آزمایش نمونه‌هایی از اوپال‌های هیدروفان رنگ‌شده را بررسی شده. در این نمونه‌ها، رنگ مصنوعی می‌تواند در ساختار متخلخل سنگ نفوذ کند. بنابراین، اوپال‌های هیدروفان با رنگ‌های غیرمعمول باید از نظر احتمال بهسازی با رنگ باید با دقت بیشتری بررسی شوند.

اوپال هیدروفان رنگ‌شده؛ تخلخل بالای این نوع اوپال می‌تواند امکان نفوذ مواد رنگ‌زا به درون ساختار آن را فراهم کند

جمع‌بندی

هیدروفان بودن یکی از جالب‌ترین رفتارهای فیزیکی در دنیای اوپال است. در این نوع اوپال، تخلخل ساختار اجازه می‌دهد آب وارد منافذ آن شود و در نتیجه وزن، شفافیت و ظاهر نوری نمونه تغییر کند.

اوپال‌های هیدروفان، به‌ویژه برخی اوپال‌های اتیوپی، می‌توانند پس از جذب آب به‌طور محسوسی شفاف‌تر شوند؛ اما همین تخلخل در برخی نمونه‌ها می‌تواند خطر ترک‌خوردگی را نیز افزایش دهد.

از سوی دیگر، توانایی جذب مایعات باعث می‌شود بررسی احتمال رنگرزی و سایر بهسازی‌ها در اوپال‌های هیدروفان اهمیت بیشتری پیدا کند.

منابع:

• GIA – A Useful Technique to Confirm the Hydrophane Nature of Opal، Nathan Renfro، Gems & Gemology, Fall 2013. (gia)
• GIA – Hydrophane Opal Treatment، Gems & Gemology, Spring 2016؛ . (gia)
• GIA – Play-of-Color Opal from Wegel Tena, Wollo Province, Ethiopia؛  (gia)
• GIA – Update on Dyed Hydrophane. (gia)