Свойства драгоценных камней 

Многие свойства драгоценных камней определяются условиями образования этих минералов и их внутренним строением, то есть структурой. Именно структурные особенности драгоценных камней и следует рассмотреть в первую очередь. Ведь из структуры минералов вытекают те свойства, которые служат внешним выраже­нием их внутреннего строения, то есть особенности форм их кристаллов. Структурные и кристаллографические особенности взаимосвязаны с химическими и физическими свойствами и оказывают на них определенное влияние.

 СТРУКТУРА

Тщательное изучение химического состава земной коры, а также воздушной и водной оболочек нашей планеты позволило установить, что имеется порядка 100 основных простых веществ, которые не поддаются дальнейшему разложению химическими методами, им дали название элементов. Правда, роль этих элементов в строении земной коры весьма различна. Наибольшее распространение имеют следующие элементы (в процентах):

Кислород …. 46,7

Кремний … 27,7

Алюминий … 8,1

Железо … 5,0

Кальций … 7,6       

Натрий … 2,8

Калий … 2,6

Магний … 2,1

 На долю всех остальных элементов вместе взятых приходится менее одного процента. Тем не менее в определенных участках они могут скапливаться в столь существенных количествах, что это позволяет легко их добывать и практически ис­пользовать, благодаря чему такие элементы имеют гораздо большее значение, чем следовало бы ожидать, исходя лишь из их процентной доли в составе земной коры. При нормальном давлении и обычной температуре элементы находятся преимуще­ственно в твердом, реже — в жидком или газообразном состоянии. В природе лишь немногие элементы встречаются в свободном виде (среди драгоценных камней к числу самородных элементов относится только алмаз, представляющий собой элементарный углерод). В большинстве своем, стремясь взаимно дополнить друг друга, они образуют путем сочетания между собой двух или нескольких атомов разных элементов новые вещества, называемые химическими соединени­ями. В то время как элементы состоят из атомов одного-единственного вида, соединения построены из молекул, содержащих атомы двух или более видов.

Легко вступают между собой в соединения металлы и неметаллы, например, железо с серой образует пирит, цинк с серой — сфалерит. Такого рода соединения с серой называются сульфидами.

Аналогично этому кальций и натрий часто образуют соединения с фтором и хлором, объединяемые под названием галогенидов; примером их служит соедине­ние кальция с фтором — флюорит, или плавиковый шпат.

При соединении металлических элементов с кислородом образуются окислы; так, кремний с кислородом дает кварц, алюминий с кислородом — корунд. Соединения элементов могут находиться в трех фазовых состояниях — газообраз­ном, жидком или твердом; вследствие этого они часто весьма существенно отлича­ются от составляющих их элементов: например, твердофазный элемент — металл алюминий образует с газообразным элементом кислородом очень твердый мине­рал корунд.

Каждый элемент состоит из материальных частиц с характеристической массой — атомов, которые построены из электроположительного атомного ядра и законо­мерно расположенных вокруг него отрицательно заряженных электронов. Если элементы находятся в газообразном или жидком состоянии, то атомы или молекулы свободно движутся относительно друг друга, в твердых же элементах они как бы сцеплены между собой.

Сказанное об элементах в равной мере относится и к соединениям. В твердом состоянии атомы удерживаются вместе силами так называемых координационных связей. Существуют два типа пространственного расположения атомов под дей­ствием этих сил: 

- атомы или группы атомов расположены на определенных взаимных рассто­яниях и в строгом порядке;

-  межатомные расстояния и взаимное расположение атомов либо их групп не упорядочены или только частично упорядочены.

Первый случай отвечает кристаллическому строению, второй — некристалличе­скому, аморфному состоянию вещества. По этому свойству, то есть по кристаллич­ности или аморфности, нельзя различать тела природного и искусственного проис­хождения, а применительно к драгоценным камням — природные камни и камни синтетические.

Кристаллическая решетка в изображении на плоскости может быть представлена как закономерная повторяемость неких простых основных мотивов и в связи с этим обладает известной симметрией. Но в целом расположение атомов в решетке явля­ется пространственным (объемным) и также симметричным.

Кристаллы, с одной стороны, однородны по составу, а с другой стороны, им присуще свойство векториальности, иными словами — не во всех направлениях они одинаковы. Например, диагональные расстояния между составляющими их атомными частицами могут отличаться по величине от горизонтальных или верти­кальных. Принято говорить, что кристаллическое состояние характеризуется нали­чием анизотропии — неравнозначности физических свойств во всех направлениях.

 КРИСТАЛЛЫ И ИХ ФОРМЫ

Как правило, природные необработанные драгоценные камни поражают прежде всего теми гладкими плоскостями, которые их ограничивают, придавая им их характерные формы. Эти тела, обладающие определенной симметрией (с начала XVIII в. их называют кристаллами), представляют собой формы проявления эле­ментов и соединений, внутреннее строение которых выше было определено как кристаллическое. Название «кристаллус» у древних греков и римлян относилось только к горному хрусталю. В переводе оно означает «замерзший», поскольку горный хрусталь принимали за сильно уплотненный лед. Впрочем, так считалось вплоть до конца XVII в. Лишь в 1672 г. знаменитый английский ученый Роберт Бойль в своем трактате о драгоценных камнях выступил против такого толкования. Он указал на то, что горный хрусталь в 2,66 раза тяжелее воды и потому никак не может быть льдом, который плавает в воде.

В 1723 г. врач из Люцерна Мориц Антон Капелл ер, пожалуй, впервые придал термину «кристалл» более широкое значение. А еще раньше, в 1669 г., датчанин Нильс Стенсен в своем труде «Dissertationis Prodromus» показал, что у кварца всегда появляются одни и те же определенные воды граней, характерные именно для него, причем углы между ними всеща одинаковы (закон постоянства углов). Позже выяснилось, что эти наблюдения над кристаллами кварца имеют общее значение для любых кристаллов.

Как же возникают грани кристалла и как вообще растет кристалл? Соединение, хорошо нам известное как вода (молекула Н2Оэ. состоящая из элементов водорода и кислорода в отношении 2:1), в зависимости от температуры может находиться в твердом (лед), жидком (вода) или газообразном (пар) фазовом состоянии. В твердом состоянии молекулы воды сцеплены между собой, образуя типичную кристаллическую решетку.

С повышением температуры происходит ослабление сил взаимного сцепления координационных связей, которое при 0°С заходит настолько далеко, что насту­пает распад кристаллической решетки. Высвобождающиеся из нее молекулы образуют новые, теперь уже свободно движущиеся по отношению друг к другу комбинации, при этом соединение переходит в жидкое состояние (воду). Этот процесс называется таянием (в общем случае — плавлением). При охлаждении воды до точки замерзания стремление атомов к взаимной коорди­нации, наоборот, возрастает. Вначале происходит объединение небольшого числа отдельных частиц с образованием зародыша кристалла, который затем путем медленного наращивания снова образует решетку. По завершении этого процесса последнюю опять можно представить как упорядоченную атомную постройку — кристаллическую решетку. Необходимо подчеркнуть, что кристаллическая решетка возникает путем постепенного присоединения атомов. Это и называется ростом кристаллической решетки.

Подобным же образом можно описать рост кристаллов соли из водного раствора (в общем случае — из расплава). Принципиально важно отметить, что растущая кристаллическая решетка стремится окружить себя плоскими атомными сетками, которые воспринимаются глазом как грани кристалла. Свободный беспрепятствен­ный рост кристалла благоприятствует появлению на нем граней. В природе, однако, часто возникает обстановка стесненного роста, обусловленная недостат­ком свободного объема, помехами со стороны соседних кристаллов и подобными этим явлениями. В результате могут образоваться зерна, имеющие совершенно неправильные внешние контуры. Хотя они и выглядят внешне как совершенно неупорядоченные образования, их внутреннее кристаллическое строение в боль­шинстве случаев полностью сохраняется и может быть выявлено с помощью рентгеновских лучей.

Идеальный кристалл образуется в обстановке полного соответствия условий воз­никновения и роста. Однако большинство встречающихся в природе кристаллов обнаруживает небольшие отклонения от идеальной формы — искажения. Эти кри­сталлы с искаженными формами именуют реальными кристаллами. При описании форм кристаллов в целом различают простые формы и их комбина­ции. Простая форма представлена в том случае, когда все грани кристалла одина­ковы, равнозначны; если же они различны, то есть принадлежат разным простым формам, говорят о комбинации.

Простые формы можно подразделить на замкнутые простые формы, которые могут существовать сами по себе (всего их у кристаллов в соответствии с законами симметрии только 30), и открытые простые формы, которые возможны лишь в комбинациях.

Если присутствует одна-единственная открытая простая форма, не имеющая дру­гой себе эквивалентной, то говорят о моноэдре (педионе). Если же моноэдр имеет параллельную ему противолежащую грань, то такая открытая простая форма называется пинакоидом, а если другая равнозначная плоскость не параллельна, а располагается под углом к первой, то такая форма носит название домы (из-за своего сходства с двускатной крышей), или диэдра. Когда две равнозначные плоскости сходятся в форме клина, образуется сфеноид (осевой диэдр, полуприз­ма). При наличии нескольких равнозначных плоскостей, пересекающихся по параллельным ребрам, возникают различные призмы: трехсторонняя (тригональ- ная), четырехсторонняя квадратная (тетрагональная), четырехсторонняя прямо­угольная (ромбическая) и шестисторонняя (гексагональная).

Пирамиды — открытые формы, образованные несколькими равнозначными пло­скостями, ребра которых сходятся в одной точке. Особые разновидности пирамид носят те же названия, что и соответствующие призмы.

К закрытым простым формам относятся бипирамида, октаэдр, трапецоэдр, скаленоэдру бисфеноид (ромбический и тетрагональный тетраэдры), тетраэдр, куб (ге­ксаэдр)I, ромбоэдр, ромбододекаэдр, пентагондодекаэдр, икоситетраэдр (тетрагон- триктаэдр), тетрагексаэдр и гексаоктаэдр.

Поскольку открытые формы не могут существовать сами по себе, самостоятельно, они прежде всего образуют комбинации. Однако и закрытые формы сплошь и рядом встречаются в комбинациях. Среди простых форм комбинации чаще всего образуют призма и пина ко ид, пирамида и моноэдр. Нередко совместно встречаются призма и бипирамида, иноща также куб и октаэдр.

При рассмотрении всех этих кристаллографических форм ясно видно, что каждая из них имеет определенную симметрию, степень которой оценивается; исходя из отдельных ее элементов. В числе этих элементов следует назвать: плоскости зеркального отражения (плоскости симметрии), оси симметрии и центр симметрии. На основании возможных сочетаний различных элементов симметрии формы кристаллов можно подразделить на кристаллографические системы (сингонии) и классы симметрии.

Самой высокой симметрией характеризуется кубическая сингония, к которой при­надлежат куб, октаэдр, ромбододекаэдр и другие формы. Из драгоценных и цветных камней в этой сингонии кристаллизуются алмаз, гранат, флюорит, сфале­рит.

Далее по симметрии выделяются: тетрагональная сингония — циркон; гексаго­нальная— апатит, берилл; тригональная (частично относимая к гексагональ­ной) — турмалин, корунд; ромбическая — топаз; моноклинная — ортоклаз; триклинная — Лабрадор. Здесь названы лишь некоторые представители отдель­ных сингоний. Кристаллы триклинной сингонии характеризуются самой низкой симметрией.

До сих пор, говоря о кристаллах и их формах, мы имели в виду только отдельные индивидуумы, одиночные кристаллы. Однако в природе они встречаются крайне редко. Сочетание немногих хорошо развитых связанных между собой кристаллов называется срастанием (сростком) кристаллов. Но гораздо чаще встречаются сра­стания многих кристаллов, нередко несовершенной формы, называемые кристал­лическим агрегатом.

В некоторых срастаниях кристаллов устанавливаются закономерные отношения между их гранями и кристаллическими индивидами. Примером такого срастания может служить параллельное срастание, в котором равнозначные грани разных индивидуумов ориентированы параллельно.

Когда два кристалла срастаются по общей плоскости таким образом, что каждый из них является как бы зеркальным отражением другого, то говорят о двойниковании, или двойниковом срастании (контактные двойники). Двойниковые прорастания представляют собой кристаллы, в двойниковом положении проросшие друг друга. В двойниковании могут участвовать больше чем два индивидуума. Тогда говорят о тройниках, нетверниках, множественных двойниковых сростках. Среди кристаллических агрегатов также можно выделить различные их виды — как неориентированные, так и ориентированные. В качестве примера ориентиро­ванных агрегатов можно назвать субпараллельные и радиальные, радиально- волокнистые, веерообразные, сталактитовые и оолитовые агрегаты.

 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

 Химические свойства драгоценных камней мы здесь подробно рассматривать не будем. Они представлены в таблицах, помещенных в конце книги и содержащих данные о химическом составе этих минералов.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

 Механические свойства

Мы рассмотрим здесь такие механические свойства драгоценных камней, как твер­дость, спайность и плотность.

Твердость для драгоценных камней является весьма важным свойством, так как в ювелирных изделиях они не должны изнашиваться.

Различают твердость при шлифовке, при давлении и при царапанье. Примени­тельно к драгоценным камням представляет интерес, как правило, твердость при царапанье, которая оценивается по шкале Мооса и характеризует сопротивление, которое оказывают царапанью соответствующие минералы. Речь здесь идет об оценке относительной твердости, для чего Моос составил шкалу из десяти эталонных минералов:

Ортоклаз

Тальк

Гипс

Кварц

Топаз

Корунд

Алмаз

Кальцит

Флюорит

Апатит

 Эти минералы-эталоны охватывают практически весь наблюдаемый диапазон изменения твердости, однако различие в твердости между эталонами 9 и 10 больше, чем между эталонами 1 и 9. Поскольку определяются относительные данные, то, если значения твердости оказываются промежуточными между двумя соседними эталонами, десятичными знаками не пользуются, а просто говорят, что твердость минерала 7,5 или 8,5 и т. д.

Вследствие уже упоминавшейся анизотропии кристаллов у отдельных минералов твердость в разных направлениях бывает резко отличной. Так, у кианита (дистена) твердость в одном направлении равна 7, а в другом — только 4. Отсюда происходит и название минерала (от греческих «ди» — дважды, «стенос» — сила, то есть две силы, две твердости). В направлении с твердостью 7 дистен не царапается ножом, а в направлении с твердостыр 4, наоборот, легко царапается. Даже алмаз обладает известной анизотропией твердости, что только и делает возможной его обработку (распиловку и шлифовку).

Некоторые минералы, даже такие, которые имеют весьма подходящие другие свойства (прежде всего окраску), не используются как драгоценные камни из-за их недостаточной твердости (например, флюорит). Иногда в силу своей мягкости красивые камни не годятся для колец, но могут являться хорошим материалом при изготовлении брошей, подвесок и серег.

Спайностью называют способность минерала легко раскалываться в одном или нескольких определенных направлениях, причем появляющиеся при этом более или менее многочисленные плоскости спайности имеют взаимно параллельную ориентировку. На спайность следует обращать особое внимание при шлифовке камня, так как трещины спайности могут возникать снова и снова, каждый раз совершенно неожиданно. Весьма совершенную спайность имеет, например, эвклаз, что даже нашло отражение в его названии: «эвклаз» в переводе с грече­ского означает «хорошо колющийся». Чрезвычайно трудна огранка сподумена (включая кунцит и гидденит), имеющего хорошую спайность в трех направлениях. Правда, в настоящее время разработан метод, позволяющий обойти или, во всяком случае, попытаться обойти те трудности, которые возникают при шлифовке камней из-за наличия у них спайности. 

ТИПИЧНЫЕ ФОРМЫ КРИСТАЛЛОВ НЕКОТОРЫХ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ

 решетки драг камней

ТИПИЧНЫЕ ФОРМЫ КРИСТАЛЛОВ НЕКОТОРЫХ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ

свойства камней 

 Спайные выколки и плоскости спайности иногда путают с формами кристаллов и внешними их гранями. Плоскости спайности отличаются от последних тем, что они появляются в каком-либо одном направлении не однократно, а, как уже упомина­лось, в многократном параллельном повторении. В спайных выколках на плоско­стях спайности можно заметить типичные для них признаки. Вместе с тем по своей симметрии такие тела практически идентичны соответствующим формам кристал­лов.

При давлении или ударе минералы с хорошей спайностью легко раскалываются; если кольцо с таким камнем случайно при резком движении руки ударится о твердый предмет, в камне тут же могут появиться трещины спайности. По этой причине, как правило, минералы с хорошей спайностью не употребляются для изготовления вставок в кольца, а используются лишь для подвесок, серег и т. п. Если заказчик просит вставить в кольцо такой камень, сознающий свою ответ­ственность мастер всегда должен обратить его внимание на то, что камень для данной цели не подходит.

Ряд минералов реагирует на удар, раскалываясь не по плоскостям спайности, а по определенной поверхности излома. Так, всем хорошо известен раковистый излом кварца. На практике у ювелирных камней, лишенных каких-либо включений, по­водимому, крайне редко возникают поверхности излома только из-за того, что кольцо заденет или ударится о какой-либо предмет. Но если только в камне имеются включения или даже трещинки, то последние при достаточно сильном столкновении или ударе могут стать заметными.

Вместе с тем спайность может явиться и благоприятным фактором при обработке камней. Так, в течение длительного времени, пока не была изобретена алмазная пила, только благодаря наличию спайности удавалось раскалывать на части алмаз. Еще даже знаменитый алмаз «Куллинан» при обработке был прежде всего расколот по спайности.

Плотность, или удельный вес, хотя непосредственно и не сказывается на красоте и ценности драгоценных камней, играет значительную роль в процессах их нако­пления во вторичных месторождениях. Кроме того, она имеет важное значение при оценке камней, которая обычно производится в зависимости от их массы. Плотность — это масса 1 см3 данного вещества в граммах. Эта величина является характерной постоянной минерала и широко используется при диагностике драго­ценных камней. Камни одинаковых размеров, представленные разными минерала­ми, которые сильно различаются по плотности, будут весьма существенно отличаться по массе, а вследствие этого — и по цене.

Масса драгоценных камней измеряется в каратах. 1 метрический карат (общепри­нятая в настоящее время единица массы) соответствует 200 мг, то есть 0,2 г. Прежде существовали различные виды каратов. Согласно английскому минера­логу Спенсеру, термин «карат» йроисходит от латинского названия рожкового дерева (Ceratonia siliqua), семена которого использовались для взвешивания драго­ценных камней; семечко этого дерева весит в среднем 197 мг. Указывается также на греческое название рожкового дерева— «кератио»— как на исходное слово, от которого мог быть образован термин «карат». Согласно Бауэру (1896), этот термин происходит от названия африканского стручкового растения «кура», одного из вццов рода эритрина (Erythrina abessinica), плоды которого в сухом состоянии отли­чаются весьма постоянной массой и потому использовались для взвешивания золота. Из Африки этот способ взвешивания распространился прежде всего в Индию, ще он нашел применение при взвешивании алмазов. Масса карата в разных странах принималась различной.

Хотя в Германии уже с 1872 г. грамм официально был принят за единицу измерения массы, карат там и после этого первое время не был унифицирован. Во Франции, зде карат являлся узаконенной единицей измерения массы драгоценных камней, синдикат парижских ювелиров в 1871 или в 1877 г. унифицировал его, приравняв к 205,000 мг. К этому решению присоединились Лондон и Амстердам (Бауэр, 1896). В 1907 г. французы предприняли новую попытку стандартизации карата. Междуна­родная палата мер и весов предложила ввести метрический карат, равный 200 мг. Предложение было .принято на IV всеобщей конференции по мерам и весам в Париже. 1 апреля 1913 г. метрический карат был введен в Германии, а в 1914 г. узаконен в Англии.

При взвешивании жемчуга исстари применяется особая мера — гран, один гран равен карата, то есть 50 мг. Название «гран» происходит от латинского слова «гранум» — зерно (имеется в виду пшеничное зерно).

 Оптические свойства

Исстари драгоценные камни славятся великолепием окраски и необычайным бле­ском — сверканием, своеобразной «игрой» — цветными искрами, которые вспыхивают при повороте камня. И то и другое относится к физическим — точнее, оптическим — свойствам драгоценных камней. К ним добавляются также погло­щение света (абсорбция) и плеохроизм, чистота и особые световые явления, часто вызываемые присутствием включений. Но дело не только в окраске. Не все сапфиры синие, и не все турмалины зеленые.

Сапфир — это разновидность минерала корунда, который, так же как и турмалин, по своей природе бесцветен. Но бесцветные разновидности обоих минеральных ви­дов не особенно ценятся. То же самое можно сказать и о бесцветном берилле, хотя к этому минеральному виду принадлежат, между прочим, столь ценные разновидно­сти, как изумруд и аквамарин.

Лишь очень немногие минералы имеют окраску, определяемую основными эле­ментами их состава, которые фиксируются химической формулой, как, например, бирюза и малахит, окрашенные медью в голубой или зеленый цвет, синий азурит, также окрашенный медью, и зеленый гранат— уваровит, цвет которого обусловлен присутствием хрома. Эти немногие минералы, обладающие собствен­ной окраской, называют идиохроматическими. Но гораздо больше минералов, в которых окраска обусловлена не основными компонентами состава (то есть элементами, входящими в их химическую формулу), а примесями— обычно случайными. Иногда причиной окраски может служить радиационный эффект (из­менение цвета в результате нарушений в кристаллической решетке, вызванных действием излучения). Подобные окраски называют аллохроматическими. Разнообразная игра красок, присущая минералам, охватывает все оттенки види­мого спектра — от предельно яркого красного до едва заметного фиолетового. Воспринимаемая нашим глазом окраска зависит от того, что при прохождении света сквозь камень из всего спектра избирательно поглощаются лучи с опреде­ленной длиной волны или определенный волновой диапазон лучей. В результате из камня выходит окрашенный световой луч, цвет которого является дополни­тельным по отношению к цвету поглощенных лучей и определяется сохранивши­мися в остаточном спектре не испытавшими абсорбции длинами волн. В спектре рубина водны полосы поглощения в зеленой и желтой областях, а красные лучи пропускаются. В спектре изумруда красные лучи поглощаются в широком диапа­зоне, а зеленые лучи сохраняются. Окраски корундов весьма разнообразны. Прак­тически все корунды, кроме красных и оранжевых, называются сапфирами; только красные носят название «рубин», а оранжевые — «падпараджа». В окраске турма­лина характерна ее изменчивость в пределах одного кристалла. И хотя его отдельные образцы могут быть однородными по цвету, но чаще в кристаллах наблюдаются разноцветные зоны роста — так называемое зонарное распределе­ние окраски турмалина, отражающее зонарный рост кристалла. Нередко в одиночных кристаллах сочетаются различные окраски — отчасти резко разграни­ченные между собой, отчасти же связанные взаимными переходами. Различающиеся по цвету проявления одного и того же минерального вида выделя­ются в качестве отдельных разновидностей. Каждая такая разновидность характе­ризуется вариациями интенсивности окраски, имеющими большое значение при оценке драгоценных камней. Во многих случаях особенно ценятся камни с макси­мальной интенсивностью окраски (это касается, например, изумруда или аквамари­на). По отношению к другим видам самоцветов интенсивность их окраски ценится лишь до определенного оптимального предела, выше которого их ценность снова понижается (к числу этих камней относятся сапфир, турмалин, аметист). Как правило, бледные тона ценятся меньше, исключение составляют алмазы, среди которых наиболее ценными считаются абсолютно бесцветные камни или же камни, имеющие чуть заметный голубоватый оттенок (голубовато-белые). Таким образом, окраска и ее интенсивность или, наоборот, бесцветность весьма важны для оценки драгоценных камней, и специалистам, особенно при огранке, необхо­димо знать, какие цвета и какая степень их интенсивности считаются самыми ценными для того или иного камня. Следует учитывать и то, что у многих самоцве­тов, не принадлежащих к кубической сингонии, окраска и ее интенсивность могут меняться в разных направлениях вследствие анизотропии. Это явление известно как плеохроизм (многоцветность). Минералы кубической сингонии оптически изо­тропны, то есть их оптические свойства во всех направлениях одинаковы. Окра­шенные минералы тетрагональной, гексагональной и тригональной сингоний обнаруживают более или менее явные различия в цвете или в интенсивности одного и того же цветового тона в двух направлениях. Их называют дихроичными, а само явление — дихроизмом (от греческих «ди» — два и «хрома» — цвет), двухцветностью. Такие минералы можно четко распознать, рассматривая их пооче­редно в каждом из двух различающихся между собой направлений; правда, иногда появляются смешанные окраски, препятствующие однозначному суждению о цве­тах дихроизма. В этом случае лучше всего пользоваться специальным прибором дихроскопом (см. методы определения драгоценных камней), с помощью которого удается четко различить оба крайних цвета. В окрашенных кристаллах ромбиче­ской, моноклинной и триклинной сингоний обычно наблюдаются разные цвета в нескольких, а точнее — в трех направлениях. Их называют трихроичными или обозначают общим термином — плеохроичные. Явления плеохроизма суще­ственны не только для коллекционера или для диагностики, но, как уже упомина­лось, в немалой степени и при огранке. Собственно говоря, уже при обогащении сырья следовало бы обращать на это внимание. Нередко приходится слышать жалобы при огранке, что у какого-то камня «окраска расположена неправильно». В данном случае имеется в виду, что ориентировка главных направлений плеохро­изма в данном образце не позволяет при огранке добиться оптимального эффекта одновременно и по цвету, и по интенсивности. Беда здесь в неудачах при обкалы­вании образцов. Необходимо уже непосредственно после добычи учитывать осо­бые признаки отдельных драгоценных камней, чтобы достичь максимального выхода ограночного материала.

 Один из резко плеохроирующих минералов так и назван специально по этому явле­нию — дихроит (кордиерит). Курьезно только то, что кордиерит, по существу, вовсе не дихроичен, а плеохроичен, поскольку он принадлежит к ромбической сингонии. У него отмечаются следующие цвета плеохроизма: бесцветный — бледно-желтый — желто-бурый, серо-голубой — серо-фиолетовый, темно-си­ний — фиолетовый. Его следовало бы, таким образом, называть не дихроитом, а трихроитом или вообще плеохроитом.

Особое оптическое явление, очень высоко ценимое у драгоценных камней,— способность некоторых из них менять окраску в зависимости от освещения. Это свойство связано опять-таки с абсорбцией и плеохроизмом. Обычно имеется в виду явление изменения окраски при дневном свете по сравнению с окраской при искус­ственном освещении, наиболее четко выраженное у александрита (разновидности хризоберилла). При дневном свете александрит кажется зеленым, при вечернем (искусственном) — красным. Правда, в качестве цветов плеохроизма оба они — и зеленый, и красный — присущи этому минералу уже при обычном дневном осве­щении.

В начале настоящей главы среди оптических свойств драгоценных камней наряду с их много цветностью было упомянуто свойство этих камней испускать разно­цветные искры. Это свойство обусловлено такими оптическими явлениями, как светопреломление, двойное лучепреломление, дисперсия, блеск — они придают драгоценным камням сверкание и своеобразную «игру» — «огонь». Светопреломление, подобно плотности, является характерной константой веще­ства, имеющей большое диагностическое значение. Чем выше светопреломление, тем, как правило, сильнее «играет» камень. При вхождении светового луча в кристалл (как и в любую другую среду) луч в большей или в меньшей степени отклоняется от своего направления. Отношение синусов углов падения и прело­мления луча, отвечающее отношению скоростей распространения света в обеих средах, называется показателем преломления.

Кубические кристаллы и аморфные образования не обнаруживают различий опти­ческих свойств в разных направлениях, поэтому они имеют только один показатель преломления. Прочие кристаллы оптически анизотропны, то есть их оптические свойства меняются в зависимости от направления, при попадании в них световой луч раздваивается, возникают два луча, характеризующиеся разным преломлени­ем, вследствие чего эти кристаллы называют двупреломляющими. Двупреломление весьма важно при исследовании драгоценных камней, а в ряде случаев и при огранке, особенно тогда, когда оно очень велико, как, например, у циркона или синтетического рутила. В подобных случаях огранщику следует знать, каким образом он должен ориентировать камень при его обработке, чтобы сделать двупреломление как можно менее заметным (поскольку оно портит общее впечат­ление от ограненного камня).

Показатель преломления меняется также с длиной волны падающего света. Обычно приводят его значение для желтого света с длиной волны 589 нм, или 5890 А. Разность показателей преломления для красного и фиолетового света называ­ется цветовым рассеянием, или дисперсией. Она особенно сильно выражена у рутила, сфалерита и алмаза; у алмаза численная величина дисперсии составляет 0,044, именно ею обусловлено очень красивое цветовое рассеяние, или «огонь», алмазов. Говорят также об игре цветов, присущей алмазу.

Под блеском минерала понимается особый характер света, отраженного от его поверхности. В своих частных проявлениях блеск бывает различным по типу и интенсивности. В общем же можно различать два типа блеска: металлический и обычный, неметаллический. Металлический блеск характерен для непрозрачных металлов и рудных минералов с сильной отражательной способностью. Среди драгоценных камней металлический блеск имеют гематит (железный блеск) и пирит. Неметаллический блеск наиболее интенсивен у алмаза, алмазный блеск часто называют полуметаллическим. Он наблюдается у прозрачных минералов с высоким светопреломлением. Однако даже у самого алмаза наружное отражение, то есть блеск, составляет всего 17%.

Повысить отражение можно путем огранки. Тогда благодаря полному внутрен­нему отражению возникает эффект сверкания. Причем для его максимального эффекта при огранке следует учитывать светопреломление.

Любой шлифованный, ограненный камень в известной мере сверкает, но опти­мальным сверканием обладает алмаз с бриллиантовой огранкой. Поэтому именно его называют просто бриллиантом (от французского «брилле» — блестеть), хотя бриллиантовой огранке подвергают многие камни (циркон, синтетический рутил, титанат стронция — искусственный продукт и др.).

 Чистота и включения

Если камень свободен от включений, его называют чистым. Определение «чистый под лупой» означает, что тренированный глаз с помощью 10-кратной апланарно-ахроматической лупы не различает в алмазе ни единого включения. Примени­тельно к прочим драгоценным камням выражение «чистый под лупой» соответ­ствует иной степени чистоты: в этих случаях обычно считается достаточным, чтобы включения нельзя было заметить невооруженным глазом. В некоторых камнях (рубине, сапфире, изумруде) мелкие, не портящие их виды включений не счита­ются особо серьезным дефектом и существенно не снижают ценность камня. Включениями называются все твердые, жидкие и газообразные вещества, присут­ствующие внутри драгоценных камней, и наряду с этим — пустоты, следы более ранних стадий роста, искажения, а также все виды трещин. Тогда как на рынке драгоценных камней и для большинства любителей включения рассматриваются как дефекты и, следовательно, снижают ценность камней, минералоги, а особенно геммологи, придерживаются иного мнения. Они полагают, что включения, пред­ставляя собой отклонения от нормы, могут послужить богатым источником инфор­мации об истории формирования драгоценного камня, в котором они наблюдаются, и очень важны для выяснения генетических вопросов, а также для диагностических целей (по ним удается различить природные и синтетические камни). В качестве твердых, или твердофазных, включений в драгоценных камнях встреча­ются либо минералы того же вида (например, корунд в корунде), либо чужеродные минералы (например, шпинель в корунде). Они могут возникать раньше, чем драгоценный камень, и захватываться им в процессе его образования или же кристаллизоваться из расплава одновременно с ним, наконец, возможно их появ­ление в результате последующих процессов распада твердого раствора, протека­ющих внутри самого драгоценного камня.

Включения бывают самых различных размеров, нередко они достаточно крупны и ясно распознаются по форме своих кристаллов (например, октаэдр шпинели в корунде или пирит в изумруде). Но не менее часто приходится сталкиваться с микроскопически мелкими включениями (микровключениями), однозначно неопределимыми. В частности, в драгоценных камнях известны в качестве твердых включений алмаз, шпинель, рутил (часто в форме игольчатых кристаллов), гранат, турмалин, циркон, слюда, пирит, магнетит, гематит, асбест, гетит и др. Наряду с минералами к твердым включениям причисляют также признаки роста. К их числу относятся поликристаллические двойниковые образования (например, полисинте­тическое двойникование у лунного камня) и зональная структура. Появление последней вызывают остановки в росте кристалла; она бывает особенно красиво выражена в кристаллах турмалина, корунда, граната, берилла и некоторых других минералов.

Жидкие включения в драгоценных камнях встречаются в форме больших поло­стей, заполненных жидкостью, и «хвостов» или «облаков» (замутненных полос с расплывчатыми контурами, переполненных жидкими микровключениями). Жид­кие включения имеют особо важное значение для диагностики, поскольку, за исключением синтетических изумрудов (а с недавнего времени и синтетических рубинов, полученных определенным способом), они пока наблюдались только в природных драгоценных камнях. Часто такие включения представляют собой оста­точные растворы, возникшие при кристаллизации исходного расплава, либо же состоящие из воды или  углекислоты; отчасти их природа еще не выяснена. Пустоты, в которых они заключены, образуются при росте кристаллов, когда по каким-нибудь причинам в структуре последних возникают свободные объемы. Сами жидкости могут иметь различное происхождение — они могут образоваться путем конденсации, за счет выделения кристаллизационной воды или же посред­ством инфильтрации растворов по трещинкам, впоследствии снова закрывшимся (залеченным). Полость включения не обязательно должна содержать только одну жидкость, напротив, в пределах одной полости может сосуществовать несколько жидкостей, не смешивающихся между собой.

Подобно тому как кристалл снаружи ограничен кристаллическими гранями, так и присутствующие в нем включения могут иметь кристаллические ограничения (так называемые отрицательные кристаллы).

В отрицательных кристаллах могут совместно находиться жидкость и газ; в таких случаях говорят о двухфазных включениях (газожидких). Это название применя­ется также к включениям, содержащим одновременно твердые и жидкие компо­ненты. В некоторых включениях встречаются совместно три фазы: твердая, жвдкая и газообразная, такие включения называют трехфазными (они характерны, например, для колумбийских изумрудов).

Гораздо чаще, чем крупные пустоты, заполненные жидкостью, встречаются «хво­сты», или «облака», представляющие собой скопления жидких микровключений. Это, по существу, не что иное, как трещины излома или натяжения либо плоскости спайности, возникшие во время или по окончании роста кристалла и заполненные жидкостью под действием капиллярных сил. Часто тут же начинается процесс залечивания, и остаточный раствор снова медленно вытесняется наружу залечива­ющейся трещиной. Такие залеченные трещины распознаются по следующему при­знаку: они образуют характерные рисунки или узоры, ориентированные в соответ­ствии с кристаллографическими направлениями. Если же процесса залечивания не происходит, то «хвосты» содержат многочисленные крохотные капельки, в боль­шинстве своем неправильной формы.

В природных драгоценных камнях присутствуют также газообразные включения, представленные вышеупомянутыми отрицательными кристаллами, в отношении которых еще вдут споры — действительно ли они заполнены газом или пусты. Часто встречаются уже упоминавшиеся двух- или трехфазные включения с плава­ющими в них газовыми пузырьками. В природных драгоценных камнях пока еще не наблюдалось газовых пузырей (непосредственно окруженных драгоценным камнем), в то время как в природных стеклах отмечаются сравнительно крупные газовые пузырьки, которые бывают поодиночке распределены по всему образцу, иногда они группируются в «облака» («хвосты») и лишь крайне редко образуют «рои».

Когда началось изготовление синтетических камней, в них вначале еще присут­ствовали крупные или собранные в «рои» газовые пузырьки. В современных синтетических продуктах содержатся большей частью мелкие сферические воз­душные пузырьки, наблюдаемые в виде густых «облаков».

В дублетах и триплетах (то есть составных ювелирных камнях) газовые пузырьки распределены не беспорядочно, как в стеклах и синтетических продуктах, а приурочены к связующему слою между двумя или тремя склеенными частями составного камня. Соответственно пузырьки воздуха располагаются в одной пло­скости, что является характерным диагностическим признаком. Между тем как обычно включения не особенно ценятся ни специалистами, ни любителями (разве что кроме использования их в исследовательских и диагностических целях), отдельные их виды благодаря вызываемому ими эффекту повышают стоимость камня. К таким включениям относятся дендриты. Под этим названием понимаются моховидные и папоротникоподобные образования в драгоценных камнях, появля­ющиеся по спайности и трещинкам и представленные окислами железа и марганца. Особенно часто дендриты встречаются в агатах, ще они впервые были обнаружены. Серый агат без этих дендритов казался бы, пожалуй, совсем невзрачным и вовсе бы не ценился.

Позже дендриты стали находить также в розовом кварце и горном хрустале. Вначале их принимали за ископаемые органические остатки или окаменевший мох, пока не было выяснено, что они неорганического происхождения. Много реже дендриты встречаются в других минералах, как, например, в хризоберилле. Наряду с дендритами ценятся и другие типы включений, например, игольчатые включения рутила в горном хрустале. На вклейке 32, помещенной в конце книги, представлена рутиловая звезда в дымчатом кварце из Бразилии. Иголки рутила бывают и гораздо более тонкими, они могут изгибаться, подобно волосам. Камень с такими включениями прежде был известен как «волосы Венеры», а нынче его называют куда как прозаичнее— «волосатиком».

Более толстым, определенной формы игольчатым включениям рутила в кварце присвоено название «стрелы любви», или «стрелы Амура».

Помимо рутиловых не меньшей популярностью пользуются и включения турма­лина в горном хрустале.

Особые световые эффекты

Эффект «кошачьего глаза» и астеризм — два популярных световых явления, вызываемые присутствием включений. Для их выявления необходима правильная ориентировка камня при шлифовке. Эффект «кошачьего глаза» может быть обусловлен различными причинами. Чаще всего его порождает ориентированное (параллельное) расположение полых каналов, как, например, у хризоберилла. Именно у хризоберилла эффект «кошачьего глаза» пользуется наибольшей попу­лярностью среди знатоков, так что под термином «кошачий глаз», вообще говоря, обычно понимают хризоберилловый кошачий глаз. Волнистое мерцание также вызывается наличием полых каналов. Оно особенно эффектно в тех случаях, когда появляется резко очерченная тонкая световая полоса, по возможности ориентиро­ванная вдоль длинной оси шлифованного камня, как, например, у турмалина, берилла (включая изумруд), кварца, александрита. Волнистое мерцание в общем случае можно различить — хотя и в едва уловимой форме — уже у необработан­ного камня. Лишь правильная шлифовка кабошоном полностью выявляет этот эффект, для чего тыльная сторона (нижняя поверхность) камня должна быть остав­лена необработанной или по крайней мере неотполированной. Помимо включений в виде полых каналов или игольчатых образований анало­гичный эффект могут вызвать также волокнистые агрегаты, как, например, у синего соколиного глаза или у продукта его выветривания — тигрового глаза, коричневато-золотисто-желтого камня из Южной Африки. Волокнистой структу­рой обусловлен подобный эффект и у улексита — пробертита, так называемого «телевизионного камня», являющегося природным световодом (в США его назы­вают «television stone» или «tv-stone»).

Астеризм, или звездный эффект, известен уже очень давно, еще Плиний в I в. упоминает об астериях — камнях с четко выраженным эффектом астеризма — и высоко их оценивает. В этом случае, как и при эффекте «кошачьего глаза», речь вдет о светлых линиях (тонких световых полосках), которые, однако, появляются не в одном-единственном, а в нескольких направлениях. Наиболее известны такие звездчатые образования у корунда, у которого в соответствии с его симметрией появляется фигура шестилучевой световой «звезды» с углом между каждыми двумя соседними лучами, равным 60°. На вклейке 16 вы можете увидеть звездча­тый сапфир, у которого этот эффект вызван вростками тончайших иголочек рутила. Микрофотография позволяет различить, что они ориентированы в направлении кристаллографических осей сапфира. У звездчатого рубина асте­ризм, проявленный в трех кристаллографических направлениях (вдоль осей сим­метрии), часто бывает обусловлен тонкими полыми каналами. И в этом случае эффект становится особенно отчетливым лишь у камней, выпукло отшлифован­ных в форме кабошона.

Уже в необработанном камне можно ясно различить присутствие включений, и от искусства шлифовщика зависит точно вывести точку пересечения шести лучей «звезды» на самую вершину.

Очень редко, но встречаются двойные звезды, в этом случае наблюдается фигура 12-лучевой звезды.

Сходный эффект астеризма отмечается также для кварца, особенно для розового кварца, у которого довольно часто можно увидеть двойную звезду, и для берилла, у которого астеризм возникает, например, за счет ориентированных вростков тончайших ильменитовых пластинок. У берилла, кристаллизующегося в гексаго­нальной сингонии, так же как и у корунда и кварца, звезда имеет шесть лучей. Недавно из Индии поступил в больших количествах звездчатый диопсид, у кото­рого на темном фоне видна четыреклучевая светлая звезда. При рассеянном дневном освещении качество кошачьего глаза и звездчатых камней часто пред­ставляется неудовлетворительным, однако на ярком солнечном свету, равно как и при использовании хорошего точечного источника света* оно оказывается превос­ходным.

Наряду с эффектом «кошачьего глаза» и астеризмом существуют еще некоторые весьма популярные световые явления, как, например, иризация различных камней, частным случаем которой являются адуляризация лунного камня, лабрадоризация Лабрадора (натрий-кальциевого полевого шпата), авантюринизация кварца или полевого шпата, а также свойства опалесценции, хорошо проявленные у опала. Явление иризации заключается в появлении радужной игры цветов на плоскостях спайности или гранях некоторых минералов.

Иризацию упоминал уже Агрикола (1546). Она получила свое название от латин­ского слова «ирис» — радужная оболочка (глаза), поскольку по цветовому спектру она подобна радужным цветам, особенно ясно проявляющимся на трещинах и изломе камней при солнечном свете.

Под адуляризацией (этот термин происходит от названия калиевого полевого шпата адуляра) понимается голубовато-белое мерцание (отлив) поверхности кам­ня; эффект особенно характерен для лунного камня, его вызывает интерференция световых волн на двойниковых пластинках калиевого и кальциево-натриевого полевого шпата (олигоклаза). Слабо просвечивающим лунным камнем является беломорит.

Лавр одоризацией называется цветовая игра, присущая полевому шпату Лабрадору, отчасти известному также как спектролит. Красочные переливы обусловлены интерференцией и отражением света от микроскопических ламеллей, присутству­ющих в Лабрадоре в качестве включений.

Авантюринизация представляет собой явление интерференции света, вызванное точнейшими равномерно распределенными включениями пластиночек гематита или слюды в авантюриновом полевом шпате или кварце, и проявляется в виде мерцающего золотистого цветового отлива. Такой полевой шпат иногда называ­ется солнечным камнем.

Опалесценцию долгое время рассматривали тоже как явление, обусловленное интерференцией света, пока не было доказано, что в благородном опале, представ­ляющем собой почти совершенно рентгеноаморфный гель, данный эффект вы­зывается наличием дифракционных решеток. Недавно под электронным микро­скопом удалось установить, что опалы состоят из мельчайших глобулей, располо­женных строго упорядоченно, вследствие чего и возникает регулярная дифрак­ционная решетка, вызывающая яркую цветную опалесценцию. Все перечисленные световые явления обусловлены включениями, иными слова­ми, представляют собой как бы «дефекты» драгоценных камней. Однако в этих случаях драгоценные камни не только не теряют в цене, но, наоборот, приобре­тают большую ценность. 

 

 

 


Корзина  

(пустая)

Новые товары

В данный момент новых товаров нет