What are Synthetic Gemstones, Imitation and Simulants?

Traitement...

In the gemstone world, there are gems that have been created to either mimic nature or to try and look like nature. These gemstones are called synthetics, imitations, or simulants. We are going to explore what the difference is and what the common gemstones seen on the market are.

First, Some Definitions

Synthetic – Synthetic gemstones are gemstones that are made by man but have a natural counterpart. They possess the same physical, chemical, and optical properties as the natural stone.
Imitation or Simulant – These are gemstones that try to look like real, natural gemstones but are made of an entirely different material. They may be another (often cheaper) gemstone or a non-gemstone material like plastic or resin.

Natural Gemstones

Natural gemstones are any mineral that has been mined from the ground and cut into a gemstone. They can be treated with different techniques to improve the color and clarity, such as heating, but the main mineral must come from nature. Natural gemstones can take millions of years to create and people have been mesmerized by their beauty since the beginning of time.

Synthetic Gemstones

Synthetic gemstones are those which exactly mimic natural stones but are created by man in a laboratory. The most common synthetic gemstones are synthetic diamonds, synthetic sapphires, and synthetic quartz. Synthetic gemstones have the exact same chemical makeup, crystal structure, and properties as the natural gemstone. It is very difficult for an untrained expert to tell the difference between a synthetic and a natural gemstone.

Imitation or Simulant Gemstones

Imitation or simulants are gemstones that try to look like the real thing. The most common simulant or imitation gemstone found on the market are those that try to replicate a diamond. Simulants such as synthetic rutile or strontium titanate have been used for decades to try and replicate the sparkle of diamond.

Even though these gemstones are made by man, they do not have the same physical properties and chemical composition as the natural gem they imitate. This is why they are not classified as synthetics.

Glass and plastic are other common imitations that can be found. Blue glass is often offered as blue sapphire to unsuspecting buyers, while plastic beads can be sold as natural pearls. Goldstone is a man-made glass with golden-colored flecks throughout that's often sold as a natural sunstone (pictured below).

What Are the Common Synthetic Gemstones?

Synthetic gemstones have been in production since the early 1800’s so they are not a new thing. There is a misbelief that old vintage style Jewelry cannot be synthetic because people believe the technology used to create synthetic gemstones was not around back then. The truth is that vintage Jewelry is littered with synthetic gemstone because up until recently the technology did not exists to detect the synthetics.

Most synthetic materials were originally created for industrial purposes. Quartz specifically is used in many electronic components. To find large amounts of pure, inclusion-free quartz is expensive and time-consuming, so a process was developed to grow quartz in a lab. That way, the final product could be controlled. Synthetic sapphire for use in watch faces and smart phones is another way that synthetic minerals are created for everyday use.

With the introduction of this technology comes the ability to create gem-grade material that can be faceted. The most common synthetic gemstones are

Sapphire or Ruby (The mineral Corundum)
Diamond
Emerald
Spinel
Quartz, Amethyst, Citrine, and Ametrine
Opal
Chrysoberyl and Alexandrite

How Are Synthetic Gemstones Created?

There are a handful of ways that synthetic gemstones can be created. The earliest method known as the flame fusion method is the simplest and cheapest way to create a synthetic gemstone. Each method leaves behind a microscopic ‘fingerprint’ inside the gemstone which can be used for detection.

Flame Fusion or Verneuil Process

Powder containing the correct elements to make a mineral is passed through a hot flame where it melts onto a spinning platform. When the liquid cools it crystalizes into a synthetic gemstone. An example would be Aluminum Oxide which when heated and cooled will turn into corundum (sapphire or ruby). Spinel, sapphire, and ruby are commonly created using this method.

Czochralski Process or Pulling Method

This method involves melting a nutrient-rich solution in a crucible. A seed is used to begin the growing process. A seed is usually a small amount of the desired mineral, for example alexandrite. The seed is dipped into the solution where crystallization begins. The seed is slowly pulled out of the solution and as it cools, the crystallization continues. Common gemstones made using this method are chrysoberyl and alexandrite, corundum and garnet.

Flux Method

The Flux method is one of the most expensive methods for creating a synthetic gemstone. The process involves dissolving a solid Flux material with other nutrients. When this solution begins to cool, the crystals form within. This is commonly used for emeralds, but it can also be sued for spinel, sapphire, ruby and alexandrite.

Hydrothermal Method

This is the only known method that can create synthetic quartz. If you are familiar with how quartz forms in nature, you will notice that the same name ‘hydrothermal’ is used.

Hydrothermal means it is created in water. In nature, when there is a cavity in the earth that is filled with super hot, nutrient-rich water that begins to cool, quartz will grow. This is how amethyst geodes are created.

The hydrothermal process mimics this natural event by create an extremely hot environment where nutrient rich water is slowly cooled. The nutrients inside the water begin to crystalize and create synthetic quartz.

Skull Melt Process

This process is used for the creation of cubic zirconia. It is similar to the Flux Method however the liquid needs to be super hot. In order to contain the liquid, the outside of the vessel is cooled so that the liquid will cool and create a “Skull cap” that contains the super hot liquid. As the liquid cools it creates perfect crystals of cubic zirconia.

CVD (Chemical Vapor Deposition)

This is one of the two known ways to create synthetic Diamonds. CVD Diamonds are created in a vacuum where carbon atoms slowly precipitate onto a base.

HPHT (High Pressure High Temperature)

HPHT diamonds are created using massive steel vessels called ‘presses’ to simulate the extreme pressure and temperature deep beneath the earth. They are capable of producing over 60,000 atmospheres of pressure and temperature of up to 1500 degrees Celsius. The largest HPHT Diamond as of today is a 10.02ct square shape stone with color of ‘E’ and clarity VS1.

What Are the Common Imitation or Simulant Gemstones?

As we mentioned before, an imitation or simulant gemstone is something that tries to imitate a natural gemstone but is made up of something completely different. Below is a list of the common imitations.

Synthetic Spinel

Synthetic spinel is easily made using the Flame Fusion method and comes in a variety of different colors. You will find synthetic spinel being sold as sapphire, aquamarine, or peridot. It is a very hard material, so making imitations out of synthetic spinel makes sense.

Synthetic Rutile, Strontium Titanate, Synthetic Moissanite, YAG, and GGG

All five of these minerals are man-made, though rutile and moissanite each have a natural counterpart. They have all been grouped together because their primary use is in being a diamond simulant. Synthetic rutile and strontium titanate (not to be confused with titanite) both have incredible dispersion (the fire you see in diamonds) so they are commonly used to replace diamonds. YAG and GGG are both garnets (yttrium aluminum garnet and gadolinium gallium garnet) that resemble the look of Diamonds.

Synthetic moissanite is the newest diamond simulant and its appearance is the closest to a natural diamond. The beauty of this gemstone is that it can be made near colorless instead of having a brown or yellow tinge that other diamond simulants suffer from. These days, synthetic moissanite is sold as a gemstone in its own right without being sold as a simulant.

Cubic Zirconia

This is the most common and widely used imitation gemstone. It can be made in a variety of different colors and is a convincing replacement for some gemstones. Cubic zirconia is in no way related to zircon. While the name is similar, they are completely different minerals. A bit like apples and oranges.

Glass

Commonly used to imitate almost any gemstone it is the oldest known form of simulant. Creating glass of any color is easy so making a glass gemstone look like the real thing is easy with this simulant.

Plastic

Just like glass, plastic can be used to imitate many opaque gemstones. It can be made to look like malachite or turquoise and is sometimes used to imitate opal (often called opalite).

On Gem Rock Auctions, the sale of synthetic or imitation gemstones is prohibited. You can shop with confidence for all-natural gemstones.

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Sapphire

Spinel

Tanzanite

Dans le monde des pierres précieuses, il existe des pierres précieuses qui ont été créées pour imiter la nature ou pour essayer de ressembler à la nature. Ces pierres précieuses sont appelées synthétiques, imitations ou simulants. Nous allons explorer quelle est la différence et quelles sont les pierres précieuses courantes sur le marché.

D'abord quelques définitions

Synthétique - Les pierres précieuses synthétiques sont des pierres précieuses qui sont faites par l'homme mais qui ont un équivalent naturel. Ils possèdent les mêmes propriétés physiques, chimiques et optiques qu'une pierre naturelle.
Imitation ou simulant - Ce sont des pierres précieuses qui ressemblent à de vraies pierres naturelles mais qui sont faites d'un matériau entièrement différent.

Pierres précieuses naturelles

Les pierres précieuses naturelles sont tout minéral extrait du sol et coupé en pierre précieuse. Ils peuvent être traités avec différentes techniques pour améliorer la couleur et la clarté comme le chauffage mais le minéral principal doit provenir de la nature. Les pierres précieuses naturelles peuvent prendre des millions d'années à créer et les gens ont été fascinés par leur beauté depuis le début des temps.

Pierres précieuses synthétiques

Les pierres précieuses synthétiques sont celles qui imitent exactement les pierres naturelles mais qui sont créées par l'homme dans un laboratoire. Les pierres précieuses synthétiques les plus courantes sont les diamants synthétiques, les saphirs synthétiques et le quartz synthétique. Les pierres précieuses synthétiques ont exactement la même composition chimique, la même structure cristalline et les mêmes propriétés que les pierres précieuses naturelles. Il est très difficile pour un expert non formé de faire la différence entre une pierre précieuse synthétique et naturelle.

Pierres précieuses d'imitation ou de simulation

L'imitation ou les simulants sont des pierres précieuses qui tentent de ressembler à la vraie chose. Les pierres simulées ou imitations les plus courantes sur le marché sont celles qui tentent de reproduire un diamant. Des simulants tels que le rutile synthétique ou le titanate de strontium sont utilisés depuis des décennies pour essayer de reproduire l'éclat du diamant. Même si ces pierres précieuses sont faites par l'homme, elles n'ont pas d'homologue naturel et c'est pourquoi elles ne sont pas classées et synthétiques. Le verre et le plastique sont d'autres imitations courantes que l'on peut trouver. Le verre bleu est souvent offert sous forme de saphir bleu aux acheteurs peu méfiants tandis que les perles en plastique peuvent être vendues comme des perles naturelles. Goldstone est un verre artificiel avec des taches à travers elle souvent vendu comme une pierre de soleil naturelle (photo ci-dessous).

Quelles sont les pierres précieuses synthétiques communes?

Les pierres précieuses synthétiques sont en production depuis le début des années 1800, elles ne sont donc pas nouvelles. Il est faux de croire que les bijoux de style ancien ne peuvent pas être synthétiques parce que les gens croient que la technologie utilisée pour créer des pierres précieuses synthétiques n'existait pas à l'époque. La vérité est que les bijoux vintage sont jonchés de pierres précieuses synthétiques car jusqu'à récemment, la technologie n'existait pas pour détecter les synthétiques.

La plupart des matériaux synthétiques ont été créés à l'origine à des fins industrielles. Le quartz est spécifiquement utilisé dans de nombreux composants électroniques. Trouver de grandes quantités de Quartz pur et sans inclusion est coûteux et prend du temps, un processus a donc été développé pour cultiver du Quartz en laboratoire. De cette façon, le produit final pourrait être contrôlé. Le saphir synthétique à utiliser sur les cadrans de montre et sur les téléphones intelligents est une autre façon de créer des minéraux synthétiques pour un usage quotidien.

Avec l'introduction de cette technologie vient la possibilité de créer des matériaux de qualité gemme qui peuvent être facettés. Les pierres précieuses synthétiques les plus courantes sont

Saphir ou rubis (le corindon minéral)
diamant
émeraude
Spinelle
Quartz, améthyste, citrine et amétrine
Opale
Chrysobéryl et Alexandrite

Comment sont créées les pierres précieuses synthétiques?

Il existe plusieurs façons de créer des pierres précieuses synthétiques. La première méthode connue sous le nom de méthode de fusion à la flamme est le moyen le plus simple et le moins cher de créer une pierre précieuse synthétique. Chaque méthode laisse une empreinte microscopique à l'intérieur de la pierre précieuse qui peut être utilisée pour la détection.

Fusion par flamme ou procédé Verneuil

La poudre contenant les bons éléments pour faire un minéral est passée à travers une flamme chaude où la fonte sur une plate-forme de filage. Lorsque le liquide se refroidit, il cristallise en une pierre précieuse synthétique. Un exemple serait l'oxyde d'aluminium qui, lorsqu'il est chauffé et refroidi, se transformera en corindon (saphir ou rubis). Le spinelle, le saphir et le rubis sont généralement créés à l'aide de cette méthode.

Procédé Czochralski ou méthode de traction

Cette méthode consiste à faire fondre une solution riche en nutriments dans un creuset. Une graine est utilisée pour commencer le processus de croissance. Une graine est généralement une petite quantité du minéral souhaité, par exemple Alexandrite. La graine de nandou est plongée dans la solution où la cristallisation commence. La graine est lentement retirée de la solution et, lorsqu'elle se refroidit, la cristallisation continue de croître. Les pierres précieuses courantes fabriquées à l'aide de cette méthode sont le chrysobéryl et l'alexandrite, le corindon et le grenat.

Méthode de flux

La méthode Flux est l'une des méthodes les plus coûteuses pour créer une pierre précieuse synthétique. Le processus consiste à dissoudre un flux solide avec d'autres nutriments. Lorsque cette solution commence à refroidir, les cristaux se forment à l'intérieur. Ceci est couramment utilisé pour les émeraudes, mais il peut également être poursuivi pour le spinelle, le saphir, le rubis et l'alexandrite.

Méthode hydrothermale

Il s'agit de la seule méthode connue capable de créer du quartz synthétique. Si vous savez comment le quartz se forme dans la nature, vous remarquerez que le même nom «hydrothermal» est utilisé. Hydrothermal signifie qu'il est créé dans l'eau. Dans la nature, quand il y a une cavité dans la terre qui est remplie d'une eau riche en nutriments très chaude qui commence à se refroidir, le quartz se développe. C'est ainsi que sont créés les Géodes d'Améthyste. Le processus hydrothermal imite cet événement naturel en créant un environnement extrêmement chaud où l'eau riche en nutriments est lentement refroidie. Les nutriments à l'intérieur de l'eau commencent à cristalliser et à créer du quartz synthétique.

Processus de fusion du crâne

Ce processus est utilisé pour la création de zircone cubique. Elle est similaire à la méthode Flux mais le liquide doit être super chaud. Afin de contenir le liquide, l'extérieur du récipient est refroidi afin que le liquide se refroidisse et crée un «capuchon de crâne» qui contient le liquide super chaud. En refroidissant, le liquide crée des cristaux parfaits de zircone cubique.

CVD (dépôt chimique en phase vapeur)

C'est l'une des deux façons connues de créer des diamants synthétiques. Les diamants CVD sont créés dans le vide où les atomes de carbone précipitent lentement sur une base.

HPHT (haute pression haute température)

HPHT Diamonds crée des vaisseaux en acier massifs appelés «presses» pour simuler les pressions et températures extrêmes sous la terre. Ils sont capables de produire plus de 60 000 atmosphères de pression et de température allant jusqu'à 1 500 degrés Celsius. Le plus grand diamant HPHT à ce jour est une pierre de forme carrée de 10,02 ct de couleur «E» et de pureté VS1.

Quelles sont les pierres gemmes d'imitation ou de simulation communes?

Comme nous l'avons mentionné précédemment, une pierre précieuse d'imitation ou de simulation est quelque chose qui essaie d'imiter une pierre précieuse naturelle mais qui est composée de quelque chose de complètement différent. Voici une liste des imitations courantes

Spinelle synthétique

Le spinelle synthétique est facilement fabriqué à l'aide de la méthode Flame Fusion et est disponible dans une variété de couleurs différentes. Vous trouverez du spinelle synthétique vendu comme saphir, aigue-marine ou péridot. C'est un matériau très dur, donc il est logique de faire des imitations à partir de spinelle synthétique.

Rutile synthétique, Titanate synthétique, Moisannite synthétique, YAG et GGG

Ces cinq minéraux sont tous fabriqués par l'homme et n'ont pas d'équivalent naturel. Ils ont tous été regroupés parce que leur utilisation principale est d'être un simulateur de diamant. Le rutile synthétique et le titanate ont tous deux une dispersion incroyable (le feu que vous voyez dans les diamants), ils sont donc couramment utilisés pour remplacer les diamants. YAG et GGG et les deux grenats (grenat d'aluminium d'yttrium et grenat de gadolinium gallium) qui ressemblent à l'apparence des diamants.

Le Moissanite synthétique est le plus récent simulant de diamant et son apparence est la plus proche d'un diamant naturel. La beauté de cette pierre précieuse est qu'elle peut être rendue presque incolore au lieu d'avoir une teinte brune ou jaune dont souffrent les autres simulants Diamond. De nos jours, le Moissanite synthétique est vendu comme une pierre précieuse à part entière sans être vendu comme simulant.

Zircone cubique

Il s'agit de la pierre précieuse d'imitation la plus courante et la plus utilisée. Il peut être fabriqué dans une variété de couleurs différentes et est un remplacement convaincant pour certaines pierres précieuses. La zircone cubique n'a aucun lien avec le zircon. Bien que le nom soit similaire, ce sont des minéraux complètement différents. Un peu comme les pommes et les oranges.

Verre

Couramment utilisée pour imiter presque toutes les pierres précieuses, c'est la plus ancienne forme connue de simulant. La création de verre de n'importe quelle couleur est facile, donc faire une pierre gemme de verre comme la vraie chose est facile avec ce simulant.

Plastique

Tout comme le verre, le plastique peut être utilisé pour de nombreuses pierres précieuses opaques. Il peut être fait pour ressembler à de la malachite ou de la turquoise et est parfois utilisé pour imiter l'opale

Sur Gem Rock Auctions, la vente de pierres précieuses synthétiques ou d'imitation est interdite. Vous pouvez acheter la confiance pour toutes les pierres précieuses naturelles.