Татьяна здорик приоткрой малахитовую шкатулку издательство «Просвещение», 1979 г




страница1/10
Дата29.07.2016
Размер2.17 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
ТАТЬЯНА ЗДОРИК
ПРИОТКРОЙ МАЛАХИТОВУЮ

ШКАТУЛКУ
Издательство «Просвещение», 1979 г.

Здорик Т. Б.

3 — 46 Приоткрой малахитовую шкатулку. Пособие для учащихся. М., «Просвещение», 1979. 255 с. с ил.


Разнообразны природные соединения химических элементов — минералы. Они слагают земную кору и верхнюю мангию Земли Луну метеориты и другие небесные тела.

Книга кандидата геолого-минералогических наук Т Б Здорик знакомит учащихся с многоцветным миром минералов на примере его наиболее распространенных и ярких представителей, рассказывает об их свойствах возникновении, применении в народном хозяйстве.


60601 — 6

3 ----------------263 — 78 4306030000 552

103(03) — 79
Издательство «Просвещение», 1979 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Дима Яценко, школьник из Баку, попросил меня написать «о простых камнях, которые мы всегда видим». Мне и самой давно хотелось сочинить такую книжку, которая помогла бы вам, ребята, узнавать камни «в лицо». Всякие — и лежащие вдоль проезжей дороги или на стежке, пересекающей вспаханное поле, и перека­тывающиеся, влажно поблескивая, в полосе прибоя на пляже, и сверкнувшие гранями кристаллов в трещине горной породы, а то и в старинной бабушкиной серьге.

Но как трудно порой выполнить несложные на пер­вый взгляд просьбы! Простые камни... Рассказать о них оказалось нелегко. Прежде всего среди камней, «кото­рые мы всегда видим», чаще, естественно, попадаются обломки горных пород, состоящих из нескольких мине­ралов: именно из них строится «одежда» Земли — ее твердая кора. Они слагают горные хребты, из них же состоит дно морей и океанов. На равнинах горные по роды, казалось бы, должны встречаться реже, в дейст­вительности и там они распространены не менее широ­ко, но залегают под тонким чехлом почвы так, что сразу их и не заметишь, — разве вдоль рек, по оврагам и балкам или, наоборот, на возвышенных местах, на маленьких скалистых выступах. Именно горные поро­ды, такие, например, как песчаники, сланцы, известняки, граниты, гнейсы, базальты, являются участника­ми, а впоследствии немыми свидетелями тех мощных геологических процессов, которые сформировали облик нашей планеты.

Но камень может быть и одним минералом, как кварц, полевой шпат, кальцит или каменная соль. Гор­ные породы изучает и описывает петрография, а мине­ралы — минералогия.

В этой книге речь пойдет главным образом о мине­ралах. Ведь прежде, чем пытаться постичь целое, всегда стоит как следует рассмотреть детали. Итак, минералы. Но какие именно? Их больше двух тысяч. Ясно, что все минералы нам не охватить. На каких же остано­виться в первую очередь? Может быть, лучше начать с таких, которые уже немного известны вам, — с поро­дообразующих. С таких, например, как кварц и поле­вой шпат? Тогда процесс узнавания пойдет почти так же, как процесс кристаллизации: на маленьких остров­ках вашего знания, как на кристаллических затравках, будет оседать новое знание. Эти островки станут расти, как кристаллы, требуя все новой пкщи. И это будет прекрасно... И бесконечно. Но с первых же шагов вас ждут сюрпризы. Вы увидите, что, каким бы простым и скромным ни казался камень на первый взгляд, стоит поглядеть на него чуточку подольше, попристальнее и тут же происходит неожиданное: «магическим» путем, точь-в-точь как в старинной сказке о Золушке тыква превращается временами в золоченую карету, полевой шпат оборачивается лунным или солнечным камнем, а кварц раскрывает затаенные в нем таланты амети­ста и хрусталя, золотистого цитрина и черного мо­риона...

А если подойти к едва обозримому миру минералов как бы с обратной стороны: взглянуть внимательно на самые «непростые», на такие драгоценные камни, ко­торые хотя бы по названию тоже известны всем, — ру­бины, сапфиры, изумруды, гранаты, топазы? Здесь сразу же выясняется одно небезынтересное обстоя­тельство. Буквально все драгоценные камни, кроме разве одного алмаза, имеют самых «кровных родствен­ников» среди «простых» породо- и рудообразующих минералов. Рубины и сапфиры — это яркие, чистые, прозрачные, а потому и драгоценные корунды. А ко­рундовые породы могут слагать, как известно, целые массивы. Изумруды и аквамарины — разновидности довольно распространенного минерала берилла — важ­ной руды металла бериллия. Такими же породообра­зующими, т. е. слагающими не меньше 10 — 15% гор­ной породы, нередко бывают и известные нам как дра­гоценные камни — гранаты и топазы.

Видимо, минералы нельзя делить на «простые» и «благородные», «хорошие задатки» есть почти у всех. А дальше все зависит от условий роста и питания, а иногда и «воспитания». Во всяком случае сейчас мине­ралоги тратят немало усилий и нередко достигают успехов в деле «облагораживания» камня, улучшения таких его свойств, как окраска и прозрачность.

Вот и получается: начнешь с самых простых — приходишь к непростым. Начнешь с самых редкостных, а они оборачиваются простыми и давно знакомыми. В результате книга сложилась о разных, но более или менее известных минералах: распространенных поро­дообразующих или более редких — акцессорных. Каж­дый из них по-своему прекрасен, по-своему сложен и по-своему прост и всегда необходим нам.

С некоторыми, например с кварцем или с нефри­том, знакомство человека началось с использования прекрасных технических качеств камня, а их красота открылась потом. Другие — такие, как рубины, грана­ты, сапфиры, — сначала «приворожили» наших пред­ков магией цвета. Лишь столетия спустя выяснилось, что причиной внешнего совершенства этих самоцве­тов является их идеальная атомная кристаллическая структура. И тогда именно воспроизводство структуры подобных соединений — синтез — привел к созданию рубиновых лазеров, сапфировых профилированных монокристаллов: трубок, лент, тонких нитей для мик­роэлектроники, оптики, квантовой электроники и даже городского освещения, и тончайших гранатовых пле­нок, которые используются в микронных цилиндриче­ских магнитных доменах (ЦМД) для емкой «памяти» электронных «умов». Выходит, не только живые орга­низмы способны поставлять технике ценные идеи, но и минералы.

Не беда, что о большинстве минералов и вовсе не рассказано здесь. Ведь мы с вами лишь слегка при­откроем малахитовую шкатулку земных недр.

Главы о минералах расположены в книге так, чтобы лучше запомниться вам, в том же порядке, что и чис­тые звонкие цвета радуги: красный, оранжевый, жел­тый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. При этом обнаружилась еще одна трудность. Нередко широко известная разновидность какого-либо минерала имеет один цвет, а другие, более редкие представители той же минеральной группы окрашены совсем в другие цвета. Например, темно-красные гранаты пользуются давней славой, но не все знают о том, что есть жел­тые и зеленые, черные и даже белые гранаты. Разры­вать эти естественные минеральные группы нельзя, и, хотя общий порядок описания зависит от известных «лидеров», задающих тон в радуге самоцветов, внутри каждой группы описаны и все остальные ее предста­вители. После минералов всех цветов радуги помещен гсварц — белый, черный и все цветные его разновид­ности, а также все скрытокристаллические разновидно­сти кремнезема: агаты, халцедоны, кремень и, в завер­шение, «переливчатые» самоцветы, такие, где в одном камне вмещается вся радуга, — иризирующие полевые шпаты, открывающие главу об этих минералах.

Но интересно не только узнать, как выглядит мине­рал, но и понять, почему он такой, а не другой, как и где он возник, что определяет его свойства, где и каким образом эти свойства могут быть использованы в технике, искусстве или других сферах нашей жизни. Словом, возникают те самые «пять тысяч где, семь ты­сяч как, сто тысяч почему». И если что-либо я не могла выяснить сама или найти в специальных книгах, при­ходилось спрашивать самых разных специалистов: минералогов и геологов, физиков и инженеров. И мне всегда отвечали охотно, подробно, увлекательно. Поче­му агаты такие полосатые, объяснил минералог Л. М. Лебедев; об устройстве лазера — физик И. В. Че-ремискин; где применяется кварц и кварцевое стекло — геолог В. В. Менчинский; что обусловило «горный» рельеф кристаллов украинских топазов — профессор кристаллографии И. И. Шафрановский. Стоит ли со­бирать минералы, а если да, то почему, — рассказал увлеченный коллекционер инженер-электротехник Б. 3. Кантор. В книге о камнях не избежать специаль­ных терминов. Объяснение многих из них дано в кон­це книге, в словарике, составленном Н. Б. Здорик. «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», — говорит народная мудрость. Полностью согласны с этим автор и фотограф М. В. Мезенцев, сфотографировавший каждый из минералов нашей малахитовой шкатулки в одном из лучших минералогических музеев страны — музее Горного института в Ленинграде с разрешения его директора В. Д. Коломенского и одного из создате­лей музея профессора Д. П. Григорьева.


Т. Здорик

ВВЕДЕНИЕ
Нехотя, словно спросонья, повернулись, шумно вздохнули и завертелись все быстрее, все громче вер­толетные винты, резко взметнулся и пронесся к лесу вихрь пыли пополам с сухими листьями, травой и песком, задрожали упругие кустики полярной берез­ки — ерника, и наш верный МИ-4, любимый вертолет геологов, тяжело оторвался, завис над маленьким грун­товым аэродромом, задумался на секунду и, качнув­шись, взял курс на безвестное таежное озерко.

Отсюда, сверху, привычная якутская тайга смот­рится совсем иначе: круглятся звериными спинками сопки, зигзагами разбегаются, сливаясь в затейливый узор, долины ручьев и речек, словно кружевные фесто­ны, вьются мелкие ажурные кружочки — то нежно-зе­леные весенние кроны лиственниц, то густая темная зелень кедрача, то молочно-зеленые ладошки полянок, покрытых ягелем. Где-то мы уже видели это кружение линий, этот разлив разных зеленых полос, пятен, штри­хов. Ну, конечно же, малахитовая шкатулка. Только увеличенная в миллион раз.

Как часто у вечернего костра обсуждались смелые гипотезы студентов-геологов: как бы приподнять ги­гантскую крышку этой таежной шкатулки и разом оки­нуть взглядом пласты горных пород и таящиеся в них драгоценные залежи руд! Но какой уж там «разом»! Долгие годы геологи-съемщики исхаживают, изгляды-вают километр за километром все скальные выходы, щебенку вдоль ручьев, не обходя ни вывороченные пни, ни высыпки возле звериных нор. Все места, где встре­тились коренные выходы, тщательно наносят на топо­графическую карту: какие именно породы, как они наклонены — под каким углом и в какую сторону. Только тогда можно представить, как в целом зале­гают в данном участке земной коры пласты различных горных пород. Это не так-то просто — ведь пласты нередко сдвинуты, смяты в складки, подчас разорваны в местах колоссальных напряжений земной коры, воз­никающих при образовании гор. Такие места — самое интересное для геологов: по приоткрытым трещинам, по слабым от растяжения зонам могли проникнуть из глубины недр языки магматического расплава, горя­чие растворы, несущие металлы. Именно в подобных зонах могут возникнуть рудные тела с вкрапленностью нужного нам минерала. Потому-то поиск руды чаще всего и начинается с геологической карты...

На географической карте мира уже почти не оста­лось белых пятен. Геологам «повезло» больше — на геологической карте еще долго придется наносить пласты и массивы пород, линии их разрывов, точки новых месторождений. И возможно, где-то есть ва­ша никем еще не проложенная тропа и где-то таится под зеленой «крышей» малахитовой тайги ваш само­цветный клад! Хотя крышка эта открывается не сразу.

То ли дело наша шкатулка — маленькая зеленая книжка: нам под силу открыть ее сразу и достать из нее все самое-самое:

самые красные камни — яхонт, гранат, шпинель;

самые оранжевые — гиацинт и крокоит;

самые красивые из желтых, зеленых, голубых — минералы группы берилла: желтый гелиодор, яблоч­но-зеленый берилл, яркий, как майская трава, изумруд, голубой аквамарин;

и отдельно — топаз голубой, золотистый и розовый;

самые синие — сапфир, лазурит и азурит;

самый фиолетовый, фиолетовый до черноты — флюорит.
Словом, будем действовать согласно старинному способу запоминания цветов спектра, прямо по извест­ной с детства фразе: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан» — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. И пусть малахи­товая шкатулка раскроет нам всю радугу самоцветов.


miner01.jpg
Каждый охотник желает знать,

Где сидит фазан.

Вот ты — охотник,

И ты на тропе,

Шире открой глаза.

Самая лучшая из охот —

Охота постичь наш мир:

Чем красен рубин,

Чем зелен берилл,

И чем синеет сапфир?

Как попала, где и когда

В аквамарин морская вода?

Кто, зачем и давно ли налил

Во флюорит лиловых чернил?

У каждого камня

Свой личный цвет,

Свой особенный нрав

И свой букет «особых примет»

Вот и вся игра!

ОЧИ ЯХОНТОМ ГОРЕЛИ...

(МИНЕРАЛЫ ГРУППЫ КОРУНДА)
Наиболее ценимый яхонт гранатового цвета весом в один мискаль1 стоил ты­сячу динаров, пурпурного цвета стоил пятьсот динаров, а мясного цвета — только сто динаров.

Ал-Бируни, XI в.
Все вы читали сказку П.Ершова о Коньке-гор­бунке. Помните, как автор описывает волшебных коней, подаренных Иванушке:

Кони ржали и храпели, Очи яхонтом горели, В мелки кольца завитой Хвост струился золотой, И алмазные копыта Крупным жемчугом обиты...

А дальше легкий стих сказки повествует о том, как братья Иванушки — Данила и Гаврила — «так на них (на коней) смотрели, что чуть-чуть не окривели». И нам ясно видятся эти нарядные, чудные кони и особенно в черном прямоугольнике дверей балагана ярый и алый конский глаз, горящий яхонтом. Ясно, что яхонт — драгоценный камень. Но какой?

Великий ученый-энциклопедист ал-Бируни, жив­ший в Хорезме2 в XI в., начинает его описание тор­жественно: «Яхонт — первый среди драгоценных кам­ней, наиболее красивый и дорогой». Детально и скру­пулезно перечисляет ал-Бируни оттенки цвета яхонтов.

Не знаешь, чему больше восхищаться — острому глазу ученого или точному слову поэта. Послушайте только: высшие сорта яхонта — гранатовый3 и шафранный — оттенка тычинок цветов шафрана. Потом пурпурный, багряный, фиалковый; яхонт цвета тлеющих углей и цвета раскаленного уголька, цвета пламени свечи, цвета мяса и цвета гранатового дерева и, наконец, розовый.

Рассказ Бируни о методе оценки одного из самых дорогих яхонтов, когда-либо встречавшихся в стра­нах Востока, звучит как одна из сказок Шехерезады4.

Легендарный любитель ювелирной минералогии Гарун-ар-Рашид послал своего лучшего оценщика ас-Саббаха к властителю Серендиба (арабское название Шри-Ланки) для покупки драгоценных камней. Там попался ему красный яхонт, «подобных которому он не видел в казнохранилищах других царей... Царь сказал: «Знаешь ли ты другой, подобный этому?» — «Клянусь Аллахом, нет», — ответил он. «Сможешь ли ты оценить его, ибо все бессильны сделать это?» — «Могу», — сказал он. Царь усомнился и даже рассер­дился на самонадеянного ювелира. Тогда ас-Саббах попросил принести покрывало, развернул его и велел четверым держать его за концы. Затем он изо всей силы бросил яхонт вверх, и когда он упал на покры­вало, то сказал царю: «Его цена равна тому количест­ву золота, которое нужно уложить от земли до места, куда полетел брошенный камень...» И царь, согласив­шись с такой оценкой, приказал наполнить его рот превосходными камнями, а затем одарил его почетной одеждой и отпустил после того, как ас-Саббах выпол­нил свое поручение».

Итак, яхонт — самый красный и самый дорогой камень: самый красный среди дорогих и самый доро­гой среди красных. Вы, наверное, уже догадались, что речь идет о рубине. Этот самоцвет на Руси в старину и называли яхонтом.


Miner02.jpg Рубин из месторождения Могол (Бирма)


Само слово «яхонт» образовалось от греческого «яхинтос» — гиацинт5. Но в античном мире у яхонта было и другое название-прозвище, крепко прикипев­шее к нему на века. Сходство этого минерала с горя­щими углями было замечено за тысячу лет до ал-Бируни. Уголек по-гречески — антракс. Именно так называет его любимый ученик Аристотеля — первый античный минералог Теофраст. То же значение имеет и его латинское название карбункул, которое остается за самоцветом и в средние века. С тех далеких времен сохранились легенды о том, что «карбункул служил в качестве фонаря мифическим змиям и драконам, когда зрение их слабело от старости; для этого они постоянно держали этот чудесный камень между зубами и выни­мали его только во время принятия пищи и питья». В толстых фолиантах академика А. Е. Ферсмана, лю­бимых камнелюбеми, тоже говорится именно об этом свойстве яхонта — упоминается, к примеру, золотая жаровня султана Ибрагима, жившего в XI в., «полная таких блестящих красных углей (а на самом деле яхонтов), что их отблеск превосходил красноту огня». Еще ярче разгорается пламя рубинов в фольклоре народов Востока. В пакистанской сказке «О семи руби­нах» мы читаем: «Достал он из кармана три рубина, положил их на блюдце на кусочек мягкой материи, и они засверкали как факелы».

Удивительно единодушно все, даже самые фантасти­ческие описания рубина, свидетельствуют об одном его удивительном свойстве: он не просто красный или алый, он пламенно-алый. Словно это не цвет, а крова­во-алый свет. В чем же причина такого явления? Что здесь «от драконов», а что от истинной природы ми­нерала?

Чтобы попытаться разобраться, нам придется не­сколько углубиться в минералогию рубина. С точки зрения минералога, рубин — это красная разновидность минерала корунда, распространенного природного со­единения окиси алюминия (Аl2Oз). Природа создала в кристаллической решетке корунда весьма совершенную конструкцию. Она строится из ионов алюминия и кисло­рода так, что ионы кислорода располагаются слой за слоем в плотнейшей гексагональной упаковке, как бильярдные шары в коробке, а между слоями кислоро­да — в пустотах — помещаются ионы алюминия, за­полняющие две трети всех имеющихся пустот.

Это одна из самых совершенных и плотных струк­тур минералов. И не случайно свойства чистого драго­ценного корунда так близки свойствам алмаза. Хотя «узоры» заполнения пространства в кристалле корунда и алмаза отличаются, не говоря уж о том, что и сло­жены они совсем различными ионами, но структуры обоих минералов плотны, высокосимметричны и в результате оба минерала тверды (алмаз — 10, корунд — 9), бесцветны и ярко сверкают. Бесцветны? Да, мы не оговорились, абсолютно чистый корунд, состоя­щий только из алюминия и кислорода, бесцветен. Называется такой бесцветный корунд — лейкосапфир. На первый взгляд он похож на алмаз. Их нетрудно и спутать. Каймой, «сыпью» лейкосапфиров нередко окружены в бирманских и сиамских изделиях более дорогие и эффектные камни. Но приглядитесь — лейко­сапфир блестит сильно, но не «играет»! А ведь у алма­за «игра» — самое эффектное свойство: он дробит бе­лый свет на ярчайшие спектрально-чистые искры, вспархивающие и веером рассыпающиеся вокруг гране­ной сердцевины. Это свойство алмаза связано с тем, что показатель его преломления резко различается для лучей видимого света с разной длиной волны. Он раз­лагает белый луч подобно оптической призме на рас­ходящиеся веером лучики всех цветов спектра. У ко­рунда эта оптическая константа, называемая диспер­сией показателей преломления, значительно ниже и составляет 0,018 (у алмаза — 0,044).

А как же знаменитая окраска цвета пламени свечи? Она появляется тотчас, как только в решетку минерала на место части трехвалентных ионов алюминия вста­нет хром. Хром превращает бесцветный корунд в рубин («хром» по-гречески и означает «цвет»). Количество хрома в разных рубинах неодинаково. Лучшие рубины кроваво-красного цвета добывают в Бирме, в месторож­дении Могоу. Содержание Сr2Оз составляет в них около 2%, в красно-черных даже около 4%. А блед­но-розовые (женские6) рубины содержат только деся­тые доли процента окиси хрома. И вот тут мы под­ходим к секрету свечения рубинов: хром является в нем не только носителем цвета — хромофором, но и носителем света — люминофором. Ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, всегда присутствующие и в солнечном и в электрическом свете, «возбуждают» ионы трехвалентного хрома, как бы заряжают их дополни­тельной энергией, и они начинают сами излучать ви­димый свет — люминесцировать. Их красный цвет действительно светящийся. Вот почему их так охотно использовали не только «мифические драконы и змии», но и исторические коронованные особы.

Больше полусотни крупных рубинов пламенеют в чешской государственной реликвии — золотой свято-вацлавской короне, в XIII в. перечеканенной из кня­жеского венца Святого Вацлава7. Это одна из самых старинных и красивых корон в Европе, хранится она в сокровищнице Пражского Града. В те времена еще не умели гранить камней; рубины и сапфиры святовац-лавской короны округлы естественной округлостью морской гальки, их мягкие, неверные полусферы несут след водяных потоков, ветров и встречных камней. Золотых дел мастера лишь искусно разместили их среди золотых вырезных листьев короны так, что при любом повороте язычки «пламени» переливаются, от­ражаясь в блестящем металле.

Разглядывая в золотой кладовой Московского Крем­ля торжественные регалии русских царей, легко сбить­ся со счета: скипетр украшают 268 алмазов, 96 яхон­тов, 15 изумрудов, а державу — золотой шар, символ империи — 123 яхонта, 58 алмазов, 33 изумруда. На знаменитой шапке Мономаха сияет «всего» дюжина крупных камней, но каких! Уникальные по величине четыре красных яхонта, четыре лала и четыре изумруда.

Что же касается сокровищ восточных владык, то сведения о них, почерпнутые из рассказов современ­ников — торговцев драгоценностями, представляются фантастическими. Например, рукоятка ножа из целого кристалла рубина! Какова же масса такой вещи? Рас­сказывают, что у царя Сарандиба подобная рубиновая рукоять достигала 55 мискалей, т. е. почти 250 г.

На мировом рынке в настоящее время двухкарат-ный8 рубин стоит в два раза больше, чем равнове­ликий алмаз. С возрастанием величины расхождение цены еще резче.

Особенно поднялся в цене этот камень в бурные и деятельные века эпохи Возрождения. Он был любимым самоцветом великолепного итальянского ювелира и скучьптора Бенвенутто Челлини и московского царя Ивана Грозного. «Вот рубин, — говорил царь, показы­вая свои сокровища английскому послу Горсею, — он врачует сердце, мозг и память человека». Среди наибо­лее драгоценных сокровищ, принадлежавших европей­ским монархам в XVII — XVIII вв., на первом месте стоят рубины. С куриное яйцо был рубин Рудольфа II, австро-венгерского монарха, с голубиное — рубин Ека­терины II, подарок шведского короля Густава.

Но вот перед нами другой самоцвет — сапфир, «сафир», как называли его арабы и сирийцы. Наибо­лее дорогой и красивый из синих камней. Ясный, празд­ничный цвет василька во ржи художники называют «звонким». Такой цвет у лучших сапфиров Таиланда и Бирмы. Кашмирские сапфиры «королевского» синего цвета отличаются мягким шелковистым блеском, по­вышающим очарование и соответственно стоимость камня. «Виновники» этого шелкового отлива — тон­чайшие канальцы и трещинки, заполненные жидкостью. Индийцы придумали тонкий фокус: чтобы придать камню шелковистый блеск, под бледно-голубые сапфи­ры подкладывали лазурные перья павлина.

По другому выглядят сапфиры Австралии — тем­ные, словно налитые чернилами, они иногда отсвечи­вают зеленью. В них четко виден дихроизм — двуцвет-ность камня: если посмотреть вдоль длинной оси кристалла — он темно-синий, а поперек — зеленый. Не­давно подобные зеленовато-синие сапфиры с сильным дихроизмом найдены в Африке — в районе озера Танганьика. Сапфиры Урала и штата Монтана в США обычно имеют сероватый оттенок. Они серо-синие, стально-синие, сизо-синие.



miner03.jpg Звездчатый сапфир (Шри Ланка)
Холодным, бесстрастным покоем веет от синевы сапфиров — то глубокой, темной до черноты, то свет­лой, как прозрачный мартовский лед под стылым не­бом ранней весны. В древности его считали камнем созерцания, размышления, символом небесного купола. Потому его особенно ценили служители религии. Греки посвятили сапфир верховному божеству — Зевсу. Упо­минание о сапфире встречается и в библии. «Яхонт ла­зоревый, — сказано в русском лечебнике XVIII в., — кто его в перстне при себе носит, чинит того спокойным и в людях честным, набожным и милостивым».

Рубин и сапфир... «Яхонт червленый» и «яхонт ла­зоревый» — вот уж воистину «лед и пламень не столь различны меж собой». И вместе с тем, если мысленно отрешиться от цвета — активного и горящего у рубина и спокойного у сапфира, очевидно, что в остальном — в блеске, плотности, твердости — минералы схожи, как родные братья. Действительно, и красный рубин, и си­ний сапфир — разновидности одного минерала — ко­рунда. Но если рубин окрашен трехвалентным хромом, причина окраски сапфиров — двухвалентное железо, титан, а иногда (у шелковистых разновидностей) и тон­чайшие включения титановых минералов. Бывает, что середина кристалла сложена синим сапфиром, а внеш­няя часть — красным рубином. Камнерезы подбирали зональные кристаллы специально. В городе Гота (ГДР) в музее экспонируется фигурка китайского философа Конфуция, так ловко вырезанная из зонального сап­фира, что голова мыслителя выглядит сверкающей и ледяно-бесцветной, охватывающий все туловище ха­лат — нежно-голубым, а торчащие из-под него ножки попали в желтую зону кристалла. Неравномерная пятнистая и полосчатая (поперек удлинения кристал­ла) окраска очень характерна для сапфира9. Встреча­ются кристаллы с разноокрашенными концами, на­пример с белым и синим. Вообще полоски, пятна, пере­ходы из одного цвета в другой — одна из особенностей корундов.

Но главная «изюминка» сапфиров не полихромные зонки и полосочки. Его очарование выражает синоним сапфира — астерия (астра — звезда). Сапфиры назы­вают звездным камнем. Иногда в сапфире, отполиро­ванном кабошоном, четко видна светлая сияющая звез­дочка с тремя, шестью или двенадцатью лучами. Звез­ды могут быть резкие с острыми, как иголки, лучика­ми, но чаще лучи слегка расплывчатые, и тогда камень называют жирозоль. Стоит повернуть камень, накло­нить его, и звездочка мягко скользнет по поверхности полусферы, качнете обратно — она снова окажется на­верху.

Чем же объясняется это чудо? Параллельно грани, лежащей в основании кристалла (а значит, и «доныш­ку» кабошона), располагаются три системы вростков — тончайших иголочек минерала рутила, отличающегося сильным блеском; они ориентированы в трех направле­ниях под углом 120° друг к другу. Сфера кабошона фокусирует все отблески в виде лучистых звезд. Если ориентировка вростков не столь закономерна, блик, «зайчик», получается расплывчатый, нечеткий. А если вростки имеются лишь в одном направлении, световая полосочка одна, она тоже перебегает вслед за светом и такие камни называют «кошачьими глазами».

Впрочем, астеризм — привилегия не только сапфи­ров, но и рубинов. Только звездные и «кошачьегла-зые» рубины встречаются значительно реже. В част­ности, в американском музее натуральной истории (Вашингтон) находится звездный рубин массой 100 ка­ратов (там же хранятся два уникальных звездных сап­фира: «Звезда Индии» — 536 каратов и черный звезд­ный сапфир — «Полуночная звезда» — 116 каратов). Есть в этом музее и чисто американские реликвии: из сапфира в 2302 карата вырезана голова президента А. Линкольна, из камня в 1997 каратов — Г. Вашингто­на, а из кристалла в 2097 каратов — Д. Эйзенхауэра.
Таблитчатый и бочковидный кристаллы рубина

Густосиний сапфир со Шри-Ланки в 258,18 карата, окаймленный сверкающей овальной рамкой из 18 крупных и сплошного кольца мелких бриллиантов, — один из семи исторических камней Алмазного фонда СССР. Поверхность камня представляет собой сотню с лишним шестиугольных граней, которые заставляют солнечный луч рассыпаться фонтаном голубых искр.

И еще один сюрприз преподносит нам сапфир. При­нято считать, что сапфиры — синие камни; самые луч­шие и самые красивые из синих. Это так, но не при­ходилось ли вам видеть или хотя бы Слышать о таких камнях, как оранжевый восточный гиацинт, золоти­сто-желтый восточный топаз, фиолетовый восточный аметист? Или о таких очень редких зеленых камнях, как восточный изумруд, восточный хризолит, восточ­ный перидот? Все они относятся к сапфирам. Оказыва­ется, существует среди сапфиров даже восточный алек­сандрит: так же как обычный александрит, он зелен при солнце и краснеет при свечах. Эти камни отлича­ются от своих западных двойников. Они блестят силь­нее, они тверже — не царапают только алмаз. Часто восточные камни красивее западных тезок. Определе­ние «восточный» для камня все равно что «экстра­класс» — ведь самые лучшие камни веками шли с Востока. Самый красивый из этих сапфировых чудес, ярко-оранжевый, с алым отливом, индийцы назвали «падпараджа» — царь камней.

Трудно не увлечься цветами рубинов и сапфиров! И все же у минерала нас не меньше, чем цвет, инте­ресует форма. У рубинов и сапфиров форма, правда, часто проявляется нечетко: ведь большинство место­рождений драгоценных корундов Бирмы, Индии, Таи­ланда, Шри-Ланки, Австралии, США (словом, почти всех-стран — главных поставщиков этого камня) представляют собой россыпи, где форма кристаллов сильно сглажена, чаще вообще утрачена.




Miner04.jpg Рубин в породе (Урал)


Коренные месторождения рубинов очень редки. А. Е. Ферсман мечтал, что и в нашей стране, где крас­ный цвет «энергии и борьбы» почитается цветом госу­дарственного флага, должны быть открыты месторож­дения рубина.

И вот не так давно на Полярном Урале долгождан­ные рубины были действительно найдены в корен­ном залегании. В одном из массивов, сложенном ультра­основными породами, прослеживаются зоны черных слюдитов с крупными темно-красными кристаллами рубина. Самые большие из них, как говорится, «с ку­лак» (7 — 8 см в поперечнике), а рядовые — 0,5 — 1 см.

Кристаллы обычно имеют форму толстых шести­гранных табличек, но их вертикальные грани (не все, а через одну) срезаны косой гранью ромбоэдра. Кри­сталл завершен плоской гранью пинакоида; в трех направлениях, под углом 120° к граням ромбоэдра, эта плоская грань несет глубокую штриховку. Однако такую полногранную форму удается разглядеть редко. Обычно из черной слюды выглядывают лишь головки кристаллов. А головки у них весьма своеобразные. Самые мелкие кристаллики завершены плоской блестя­щей гранью — базисом, обычно же верхушка кристалла напоминает едва приоткрытый веер: темно-красные пластиночки не толще миллиметра косо, почти парал­лельно граням ромбоэдра или прямо стопочкой, надви­гаются друг на друга. На первый взгляд они даже по­хожи на чешуйки рубиновой слюды. Но только на первый. Присмотримся внимательнее: главное отличи­тельное свойство слюды — весьма совершенная спайность (способность расщепляться на тончайшие пластиночки). У рубина спайности нет. Кажется, что кристаллы разбиты на пластинки, закономерно ориен­тированные трещины, точнее, не разбиты, а, наоборот, «составлены» из стопки тонких монокристалльных пластиночек. Это явление называется двойникованием. Двойникование и отдельность — самые характерные черты облика рубина. Значительно реже встречаются в окрестностях месторождения длинные кристаллы рубина, вытянутые, словно бочонки. Такая форма го­раздо характернее для синих корундов.

Непрозрачные корунды синего, серо-голубого и серо-желтого цвета встречаются в природе гораздо чаще, соответственно и кристаллы подобного «некондицион­ного» сапфира и в горных породах, и в собраниях ми­нералов можно увидеть чаще. Они очень характеры и хорошо запоминаются. Зовут их


обычно «бочонки». И верно, они похожи на высокие бочоночки с малень­кими донышками: две пирамиды, соединенные своими основаниями, а верхушки обеих срезаны. Но чаще такие кристаллы «составлены» не из двух пирамидок, а из частей нескольких, все более и более круто сужающих­ся к обоим концам. Совсем как составные пирамиды и цветные бочоночки из деревянных колец для малышей. Сверху и снизу, как и у бочонков, они имеют «донца». Бывает, что их нет; тогда кристалл заканчивается двухвершинной пирамидкой — бипирамидкой. Двой­ники у сапфиров проявляются не так резко, как у ру­бина, но и у него вы увидите резкую поперечную штриховку или узкие «ступеньки».

Ученые называют происхождение таких минералов, как корунд, полигенным, т. е. минерал может обра­зоваться в природе в результате многих процессов. Так, корунды встречаются в лавах Австралии и Кам­пучии и в магматических породах. В корундовых сиени­тах их так много, что они становятся породообразую­щим минералом. Такие породы встречаются в Ильмен­ских и Вишневых горах на Урале, в Канаде, Индии. Образуются корунды и в тех участках пород, где гра­нитная магма внедряется в кристаллические извест­няки; такие залежи называют скарнами. Именно так образовались самые знаменитые месторождения Бир­мы (Могоу), Таиланда (Чантхабури) и Шри-Ланки. Они могут возникнуть и при «пропарке» горячими па­рами и газами темных пород основного состава, как, например, в зонах слюдитов в Полярном Урале. Ко­рунды часто возникают и в мощных толщах кристал­лических пород — гнейсов — под воздействиел! боль­ших давлений и температур, когда эти толщи вовле­каются в грандиозные процессы горообразования; такие месторождения есть на Украине и в Якутии.

Не стоит думать, что все корунды если не рубины, то непременно сапфиры, хотя знакомство с этой груп­пой минералов мы начали именно с них. Мелких, неприглядных породообразующих корундов несоизме­римо больше. Давно известны такие корунды на Урале. В районе Кыштыма из тонкозернистого корунда неред­ко состоит вся горная порода. Самые важные из подоб­ных пород — наждаки. Вместе с корундом (более 50%) в них входят магнетит, гематит, а часто и шпинель. Без наждака мы никогда не увидели бы драгоценные камни в их подлинном блеске: с древних времен наж­дак применяется при их полировке. Самое старое его месторождение — острова Наксос и Самос (Греция). Испокон веков добывался он в Персии, Афганистане, Индии, на Филиппинах и острове Калимантан, на Урале и во многих других местах.

MINER05.jpg Кристаллы корунда в породе (Урал)
Символы власти, олицетворение богатства и могу­щества — это драгоценные прозрачные корунды и сап­фиры. Незаменимые абразивы для обработки твердых веществ (твердость 9) — простые породообразующие корунды. Но это лишь начало перечня их внедрения в нашу жизнь: это и камни в часах, и опоры осей в весах, даже оптические линзы. (Такую линзу из рубина упоминает ал-Бируни; в 1827 г. Причард сделал лин­зы для микроскопа из светлого сапфира.)

Есть у корундов и еще одно замечательное свойство: при всей своей твердости они оказались необычайно «податливы» на синтез. Синтез рубина — первая осу­ществленная мечта алхимиков. Их получают очень много. Самый удачный и принятый сейчас метод Вер-нейля был открыт еще в 1891 г. Вкратце его суть за­ключается в том, что химически чистую окись алюми­ния в виде тончайшей пудры с необходимыми добавка­ми разных хромофоров обрабатывают пламенем гремучего газа. Температура пламени выше -)-2000°С. Окись алюминия расплавляется и каплями падает на дно печи, в которое вставлена «затравка» — маленький, заранее выращенный кристалл корунда. Постепенно, капля за каплей, вырастает длинненький цилиндрик на ножке — булька.

Такие бульки или були (они похожи на бутылочку, стоящую на горлышке) выращивают самых разных цветов: с хромом — рубины, с титаном и железом — сапфиры, с железом и марганцем — оранжевые корун­ды типа падпа раджи, с ванадием и хромом — красивый восточный аметист. Добавка кобальта и ванадия дает глубокий зеленый цвет, а одного только ванадия придает корунду «александритовый» эффект.

Метод Вернейля не получил бы столь широкого раз­вития только ради синтетических самоцветов, если бы не оказалось, что плотная структура корунда, велико­лепно воспроизводимая синтезом, — идеальная основа для производства лазеров. Лазеры, или оптические квантовые генераторы, — сравнительно новая «специ­альность» рубинов. Это сложные приборы, которые могут быть источниками света очень большой яркости. Первые рубиновые лазеры светили ярче миллиона солнц. Сейчас советские ученые могут создавать руби­новые лазеры, которые светят ярче триллионов солнц. Солнце это необычное, оно излучает короткие вспышки только красного цвета, больше того, цвет его очень чистый, или, как говорят физики, монохроматический: если пропустить его через призму, то он не превратится в вытянутую красную полоску, с одного края которой будет оранжевый цвет, а с другого — пурпурный, а так и останется узкой малиновой полоской.

Другая особенность этого излучения — направлен­ность. Лазер дает направленный луч света, более на­правленный, чем самый лучший прожектор. Если по­ставить на пути луча короткофокусную линзу, то в ее фокусе можно получить в воздухе маленькую искру, плавить и испарять любые твердые вещества, даже сталь, алмаз. Именно прибор, подобный лазеру, опи­сал еще в 1924 г. А. Н. Толстой в своем научно-фан­тастическом романе «Гиперболоид инженера Гарина», хотя, естественно, идея и конструкция прибора оказа­лись отличной от сегодняшнего лазера. Общее у них — узкий, почти не расходящийся с расстоянием луч света, обладающий огромной энергией.

Главное в лазере — рубиновый стержень, но не вся­кий рубин годен для лазера. Это должен быть, во-первых, светлый, розовый рубин с незначительной при­месью хрома (примерно 0,005%), во-вторых, абсолютно прозрачный для красного света, в-третьих, без при­месей.

В природе таких кристаллов не найти. Поэтому пер­вой задачей при создании рубинового лазера было по­лучение кристалла с заданными свойствами. Кристал­лы, годные для лазеров, получили лишь незадолго до появления самих приборов.

Рубиновый лазер, созданный в 1960 г., был первым твердотельным лазером. Прошло меньше 20 лет, но уже известны десятки различных материалов, позволяющих создавать лазеры, генерирующие в инфракрасном, ви­димом и ультрафиолетовом диапазонах спектра. Одна­ко и сейчас рубин — самый лучший твердотельный лазер, излучающий в видимом диапазоне.

Но лазеры при всем их разнообразном применении в технике не единственная специальность синтетических рубинов и сапфиров. Во времена ал-Бируни сквозь ру­биновую линзу разбирали тончайшую вязь рукописных фолиантов; Причард в начале XIX в. применил сап­фировую оптику, чтобы глубже внедриться в микромир. Сегодня сапфировая оптика вновь входит в жизнь. Хотелось бы вам заглянуть в автоклав, где «булькает», движется расплав, где синтез кристаллов происходит при температуре в несколько сот градусов и давлении 20 — 30 атмосфер? Теперь такое стало возможным. Это позволяет сделать сапфировый глазок — иллюми­натор, вмонтированный в автоклав. Ученые института кристаллографии АН СССР научились выращивать синтетические сапфиры, о каких Гарун-ар-Рашид не мог и помыслить! Их масса не караты и граммы, а 3, 4, 5 кг! Ученые мечтают о сапфировых иллюмина­торах батискафов для изучения океанских глубин. Скоро на магистралях столицы засверкают сапфиро­вые светильники из синтезированных трубчатых моно­кристаллов.

В процессе синтеза этих новых кристаллических ве­ществ оказалось, что многие из них очень красивы — они ярко сверкают, незначительные добавки хромофо­ров придают им очень чистые и оригинальные окрас­ки. Так родилось специальное направление физики твердого тела — синтез новых кристаллических ве­ществ, способных конкурировать по красоте с природ­ными самоцветами, — алмазоподобных иттриевых гра­натов (гранатитов) и целой радуги фианитов.


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница