Иногда в природных рубинах наблюдаются жидкие и газово-жидкие включения, которые заполняют трубообразные каналы и трещины. Особенно распространены газово-жидкие включения, расположенные по трещинам разнообразной формы и образующие замысловатые узоры; в рубинах Таиланда трещины и каналы могут быть также декорированы бурыми включениями окислов и гидроокислов железа.
Еще одна отличительная особенность природных рубинов (в частности, Бирмы) – неравномерное пятнистое распределение окраски. В звездчатых рубинах проявляется гексагональная зональность окраски. В ряде рубинов отмечается тонкая трещиноватость в виде параллельных полос, связанная с двойникованием.
В природных сапфирах, как и рубинах, наиболее частое твердое включение – рутил. Вместе с тем в сапфирах Бирмы отмечаются апатит, циркон, монацит, флогопит, фергюсонит; Шри-Ланки – гранат, шпинель, слюды, пирит, халькопирит, циркон, окруженный "плеохроичными двориками"; Таиланда – плагиоклаз, колумбит, пирротин, халькопирит; Танзании – циркон, апатит, графит, пирротин; Кашмира – роговая обманка, турмалин; Кампучии – красный гатчетолит, торит, полевой шпат.
Очень характерная особенность природных сапфиров – обилие газово-жидких включений, образующих причудливые узоры, напоминающие соты, сетки, отпечатки пальцев, и расположенных по веерообразным, кулисообразным и неправильным трещинам. Иногда жидкие включения заполняют трубообразные каналы. В трещинах и каналах могут находиться бурые окислы и гидроокислы железа.
Важный диагностический признак природных сапфиров – зональное и зонально-секториальное распределение окраски в виде чередующихся четких параллельных полос с различной интенсивностью окраски, расположенных по одной прямой, под углом 120° или по сторонам правильного гексагона.
Как и в рубинах, в природных сапфирах может наблюдаться двойникование. Очень характерны для природных и синтетических корундов так называемые "огненные знаки" – мелкие механические трещины около ребер или в периферийных частях фасет ограненных камней, возникающие при обработке.
Синтетические корунды, в том числе рубины и сапфиры, обладают рядом общих внутренних особенностей (речь идет прежде всего о корундах, выращенных по методу М.А. Вернейля). Наиболее характерны для них газовые включения различного размера и формы (округлой, овальной, удлиненной, веретенообразной), одиночные и образующие скопления в виде пятен, полос, облаков. Такие пузырьки газа кажутся темными в проходящем свете, в отраженном же свете они имеют вид ярких концентрически-зональных колец.
Твердые включения в синтетических корундах могут быть представлены "непроплавами" – непрореагировавшими частичками продуктов синтеза, пылью металлов, вводимых в корунд как легирующие присадки или случайно попадающих из тиглей и нагревателей. В звездчатых синтетических корундах наблюдаются ориентированные включения рутила.
Хороший диагностический признак синтетических корундов - криволинейное распределение окраски, связанное с получением их по методу Вернейля. Кривизна полос с различной интенсивностью окраски может быть различной, и в мелких камнях она мало заметна.
Иногда в синтетических корундах наблюдаются свили – текстуры в виде потоков, обусловленные оптической неоднородностью камня.
Диагностика по внутренним особенностям корундов, синтезированных гидротермальным методом, более сложна в связи с тем, что в них могут отмечаться включения и текстуры, характерные для природных камней. Однако внимательное изучение включений, формы и характер заполнения трещин, наличие "затравок" и другие признаки позволяют решить этот вопрос.
Определить синтетические корунды, имитирующие алмазы, александриты, изумруды, аквамарины, топазы и др., нетрудно, так как их основные физические свойства отличаются от природных корундов. Среди рекомендуемых методов диагностики в ряде случаев имеет значение определение цвета люминесценции. Например, александритоподобный синтетический корунд в отличие от натурального александрита в ультрафиолетовых лучах светится оранжево-коричневым цветом.
Шпинель. Синтетическая шпинель может быть самой различной окраски, и поэтому она имитирует не только природную шпинель, но и алмаз, сапфиры, рубин, изумруд, аквамарин, гранаты, турмалин, циркон, топаз,но все же имеются и некоторые различия. Так, синтетическая шпинель в отличие от природной характеризуется совершенной спайностью по кубу. В поляризованном свете при скрещенных николях у синтетической шпинели наблюдаются аномальное двупреломление, проявляющееся "муаровым" угасанием, а также узоры в виде тонких волосовидных полос, сеток или размытого черного креста.
Под микроскопом также видна неоднозначность природной и синтетической шпинели. Для природной шпинели характерны включения октаэдрических кристаллов шпинели, доломит, игольчатый сфен, альбит, апатит. Синтетическая шпинель, выращенная по методу Вернейля, как правило, не содержит каких-либо включений. Только изредка в ней наблюдаются овально вытянутые мелкие газовые пузырьки. Криволинейная зональность окраски для синтетической шпинели менее характерна, чем для вернейлевских корундов.
Изумруд. Умение отличить природный изумруд от синтетического имеет принципиальное значение. Дело не только в стоимости (за рубежом природный кристалл стоит в среднем в 2 – 3 раза больше синтетического, в нашей стране – изумруды одного цвета и качества стоят одинаково).
Изумруд выращивают двумя основными методами: раствор-расплавленным и гидротермальным. Существуют различные варианты этих методов. Соответственно возможно и получение различных свойств. Плотность синтетических изумрудов, выращенных раствор-расплавным методом, 2,64 – 2,67 г/см3, выращенных гидротермальным, – 2,67 – 2,69 г/см3, что в целом несколько ниже плотности природных изумрудов.
Спектры поглощения синтетических изумрудов отличаются от природных наличием двух полос поглощения с максимумами 420,425 или 430 – 440 нм. В ИК-спектрах поглощения в синтетических изумрудах, полученных раствор-расплавным методом, отсутствует широкая полоса поглощения в интервале 3000 – 4000 см-1, что объясняется присутствием воды, а также отсутствует характерная для природных и гидротермальных синтетических изумрудов линия поглощения при 2400 – 2500 см-1, обусловленная двуокисью углерода.
Синтетические изумруды часто люминесцируют в ультрафиолетовых лучах глубоким постепенно усиливающимся красным цветом, нетипичным для природных. Однако в последние годы стали выращивать изумруды (П.Жильсон) с добавками железа, гасящими красную люминесценцию. Под светофильтром синтетические изумруды в отличие от природных, становятся ярко-красными.
Ряд отличий можно установить, исследуя камень под микроскопом. Природные изумруды часто имеют кулисо- и веерообразные или неправильной формы трещины с газово-жидкими включениями, что создает узор, называемый ювелирами "садом". Газово-жидкие и твердые включения гидроокислов и окислов железа бурого цвета могут заполнять каналы, ориентированные параллельно осям. В изумрудах также встречаются включения актинолита, тремолита, флогопита (в уральских и индийских), углистые непрозрачные включения, кальцит, доломит,биотит, молибденит (в южноафриканских, Трансвааль), тремолит, биотит, эпидот, турмалин, рутил, апатит (в австрийских). В природных изумрудах наблюдается прямолинейная зональная или зонально-секториальная окраска.
В синтетических изумрудах иногда наблюдаются зеркальные веерообразные или неправильной формы трещины, возникающие при обработке камня. В синтетических изумрудах, полученных раствор-расплавным методом, отмечаются газовые пузырьки, непроплавленные частички шихты, фенакит, ильменит и др. Иногда в таких изумрудах наблюдается тонкая зональность окраски, отличающаяся от природной.
В синтетических изумрудах, выращенных гидротермальным методом, иногда встречаются газово-жидкие включения, металлическая пыль, участки затравки.
Бирюза. Идентификация бирюзы представляет особую сложность. Синтетическая бирюза, полученная Жильсоном, имеет плотность 2,68 – 2,75 г/см3, показатель преломления 1,61. Установлено, что под микроскопом в этой бирюзе видны темно-синие угловатые или сферические, сплющенно-овальные частицы, как бы погруженные в более светлый субстрат, твердость которого, вероятно, более низкая. Капля разбавленной соляной кислоты впитывается природной бирюзой и скатывается с синтетической. Спектры отражения синтетической бирюзы в интервале 450 – 1300 см-1 отличаются от спектров природной, для нее характерны максимумы поглощения 1115, 1050, 1000 и 570 см-1 с более сглаженными с широкими пиками.
Советская синтетическая бирюза полностью соответствует природной (по термическим свойствам, микротвердости), однако плотность ее 2,3 – 2,4 г/см3, т.е. пониженная по сравнению с природной.
Стекло – наиболее дешевый и распространенный заменитель драгоценных камней. В конце XVIII в. Штрасе предложил рецепт особого свинцового стекла, удачно заменяющего драгоценные камни: 38,2 % кремнезема, окиси свинца 53,0 % и поташа 8,8 %. Кроме этого в смесь добавляли буру, глицерин и мышьяковистую кислоту. Этот сплав назван стразом. Для него характерна высокая дисперсия, он хорошо поддается огранке. Такое стекло использовалось для имитации бриллиантов. Позже научились изготовлять цветные стразы. Для получения рубинового цвета в стеклянную массу добавляли 0,1 % кассиевого порфира, сапфирового – 2,5 % окиси кобальта, изумрудного – 0,8 % окиси меди и 0,02 % окиси хрома. Были разработаны рецепты для получения имитаций гранатов, аметистов, шпинели.