НЕТАЮЩИЙ «КРИСТАЛЛУС» ПЛИНИЯ
И секрет ее в том, что художники используют краску крупного помола, а вместо растворителя клей. Эта живопись по яркости и насыщенности тона приближается к мозаике.
В природе с азуритом неразлучен малахит. Оба эти минерала красят горки и сопки над месторождениями сульфидной меди, да и сами являются хорошей рудой; присутствие азурита часто верный признак для поисков скоплений руд меди с более высоким содержанием металла.
РУДНЫЙ ЦВЕТОК (ФЛЮОРИТ)
...Имеет он яркие и приятные цвета, что при прозрачности его в такое приводило заблуждение, что такие камни принимали за топазы, сапфиры, изумруды, хризолиты...
В. Севергин, XVIII в.
Красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые и синие самоцветы один за другим сверкнули из-под малахитовой крышки нашей шкатулки. И вот последний луч радуги фиолетовый, минерал флюорит.
Флюорит и правда самый фиолетовый из всех известных минералов. Яркие и прозрачные фиолетовые разновидности в полировках неотличимы на беглый взгляд от аметиста. Но есть флюориты и еще лило-вее: густо-лиловые, почти черные. Их цвет обнаруживается только в мелких осколках.
А когда держишь на ладони целую компанию кубиков или октаэдров флюорита, словно вырастающих из кустарника мелких островерхих призм кварца, кристаллы флюорита глядятся совсем черными, черными и влажными, лишь кое-где проскочит лиловая искорка.
Есть флюориты и нежно-сиреневые, отдающие в голубизну. Цвет их густеет, нарастает к углам кубиков, оставляя середину светлой, почти прозрачной, и там, в этой голубоватой глубине, перламутровым зеркалом поблескивают косо рассекающие кристалл плоскости.
Плоскости совершенной спайности разбивают объем куба или любого неясной формы куска флюорита на угловатые блоки. При повороте глыбы они поочередно озаряются и наполняются светом и цветом.
Стоит уронить такой кусок на пол, и он тотчас разлетится вдребезги. Но не на бесформенные черепки, а на аккуратные маленькие многогранники. Среди них нередки совершенно чистые и правильные октаэдры, со всеми гранями.
Однако это не кристаллы, хотя и очень похожи это спайные выколки. Они огранены не естественными природными гранями роста, а плоскостями спайности минерала.
В этом легко убедиться: на настоящих гранях блеск флюорита влажно-стеклянный, а блеск плоскостей спайности перламутровый; грани, особенно грани октаэдра, часто испещрены штрихами, ямками, иногда даже можно разглядеть узоры роста или растворения. (Такие травленые грани блестят как свежий мармелад, а на спайных выколках видны лишь свежесколотые ступеньки да блестящие на свету трещинки.) Впрочем, случается, что и естественные кристаллы флюорита имеют форму октаэдров. Но гораздо чаще в природе встречаются кубики флюорита, простые или срезанные по вершинкам октаэдрами, кубооктаэдры. Есть у этого минерала и свои особенные причуды: представьте, что один кубик врезан в другой такой же вершинка выходит ровно посередине грани близнеца.
Такие кристаллы-близняшки так и называются двойники.
Но самый характерный, самый типичный флюорит не образует ни кубиков, ни кубооктаэдров, ни двойников. Это сплошные полупрозрачные глыбы в рудных жилах. В массе сплошного флюорита только смутно угадываются призмы, столбики или тонкие волоконца, расходящиеся веером от осколков породы, захваченной жильной массой.
Столбчатые агрегаты флюорита образуют зубчатые, причудливые, как ледяные узоры, кокарды. Сливной шестоватый флюорит самый типичный и самый эффектный. По строению он, пожалуй, несколько напоминает почки малахита. Но эти гигантские почки полупрозрачны да еще разноцветны.
В них видны узоры: сферами или угловатыми фестонами выделяются поверхности таких сферических сростков, темно-лиловыми, светло-чайными, серыми или ярко-зелеными зонками. Ритмичная смена их окраски, их уходящая в глубину полупрозрачного объема камня полосчатость, мерцание света на плоскостях спайности превращают флюорит в великолепный декоративный материал.
Зелено-фиолетовый флюорит Калангуя краса Забайкалья. Похожий, но густо-синий с лиловыми, белыми и желтыми полосами плавиковый шпат из Дербишира издавна полюбился англичанам. Этот приятный камень получил и симпатичное название Синий Джон.
Еще в 1765 г. в Англии была основана фирма, изготовлявшая из дербиширского флюорита декоративные изделия для интерьера: каминные доски, канделябры, пепельницы, вазы. Чтобы хрупкий минерал не крошился, перед изготовлением изделий штуфы флюорита пропитывали смолой.
Из таких укрепленных смолой кусков можно было выпиливать тонкие пластинки и сосуды. Ваза из Синего Джона горделиво красуется в Британском музее естественной истории.
 |
Двойник флюорита |
 |
| Друза темного флюорита (светло-желтый минерал кварц) |
Из описания римских авторов Плиния и Петрония мы знаем, что в Риме дворцы и виллы патрициев нередко украшали необычайной красоты и дороговизны пестрые мурреновые вазы. Из какого именно материала они были изготовлены, до сих пор неизвестно. До нас не дошла ни одна. Но, может, как раз в этом и кроется доказательство предположения, высказанного более 100 лет назад и разделяемого А. Е. Ферсманом, о том, что мурреновые вазы были сделаны из флюорита.
Потому-то эти вазы и не дожили до нас, разлетевшись на тысячи мелких осколков.
Щедра палитра флюорита: помимо лиловой, фиолетовой краски, в ней проявляются и рсзовые, и жел-тые, и зеленые цвета. В сочетании с прозрачностью свежие цвета флюорита испокон веков настраивали ювелиров не только на созерцательный лад. Флюорит издавна был главным дублером почти любого драгоценного камня: фальш-топаз, фальш-рубин, фальш-сапфир, фальш-изумруд, фальш-аквамарин, фальш-аметист.
Словом, фальш-самоцвет 1. Выдавал его только маленький штрих твердость! Твердость флюорита всего 4.
Но сколько фальш-имен ни носил этот камень, своего собственного имени минерал, известный еще с античных времен, не имел более 1000 лет. Правда, горщики любили его и ласково называли горным или рудным цветком, и неспроста: ведь флюорит типичный минерал рудных жил. Он сопровождает минералы свинца и вольфрама, олова и сурьмы.
Встречается он буквально во всех странах. В Саксонии, возле Фрей-берга, известен фальшивый топаз различных оттенков: винного, медового, коричневато-желтого.
В Швейцарских Альпах (Сен-Готард) и на Урале (недалеко от Асбеста) находят красные, багряные и розовые флюориты фальшивые рубины. Очень красив зеленый флюорит: его яркий, живой цвет близок цвету изумруда. Знаменит зеленый флюорит из Макобе, с острова Святого Лаврентия и с Урала.
Не менее красивы и синие флюориты, особенно светло-голубые кристаллы из Иллинойса (США) и с месторождения Кент (Казахстан). Густо-синий с белыми и желтыми прожилками флюорит добывают в Дербишире.
А как красив наш забайкальский флюорит из месторождения Абагайтуй! В сплошных флюоритовых штуфах видны шестоватое сложение минерала и очень красивая полосчатая окраска: лиловые полосы сменяются серыми или зелеными.
Не уступает ему по красоте флюорит месторождения Кличка: здесь он образует плотные сферические почки густого фиолетового или зеленого цвета. И такой красавец сотни лет не имел собственного имени!
Наконец, только в середине XV в. в Европе произошло важное открытие, способствовавшее крещению минерала. Было замечено, что, когда вместе с рудой в шихту для плавки попадает и флюорит, плавка идет быстрее, топлива требуется меньше, шлаки текут легко и хорошо отделяются от металла. Вот когда определилась ценная сущность этого минерала!
Плавень, плавиковый шпат. Тогда и назвали его флюорит, от латинского слова флюоре текучий.
А вскоре флюорит не меньше полюбился и стеклоделам. Выяснилось, что раствор флюорита в серной кислоте оставляет на стекле несмываемый след.
В галантном XVIII в., когда в моде были хрустальные гравированные кубки, блюда, светильники с подвесками, цены не было такому обработчику природного горного хрусталя и стекла, как флюорит. Секрет этой таинственной и необъяснимой в то время реакции в образовании при взаимодействии флюорита с серной кислотой еще более едкой плавиковой кислоты.
Развитие техники вызывало к жизни все новые и новые области применения флюорита. Стремительное вторжение алюминия в машино- и самолетостроение стало возможным только после того, как был разработан и освоен электролизный метод получения этого металла. Ведь выплавить алюминий из руды, как, скажем, медь, железо или олово, практически нельзя. А при электролизе необходимы, помимо самой алюминиевой руды, ускоритель и удешевитель электролиза, фтористый минерал криолит.
Основное сырье в этом процессе наш новый знакомец флюорит. Выходит, при получении алюминия флюорит компонент 2.
Освоение атомной энергии потребовало разделения изотопов урана. Это удалось сделать только при помощи его фтористых соединений, однако применить эти фтористые соединения было не так-то просто: фтор разъедал все оборудование. Но оказалось, что обезвредить всепожирающий фтор может только сам фтор, точнее, его соединения с углеродом фторуглероды. Фторопластовые покрытия широко применяются не только в химическом машиностроении, но ив ракетостроении. Из фторополимеров изготовляют и такую специфическую деталь нашей сегодняшней жизни, как магнитофонные ленты.
Из них делают, например, и искусственные покрытия лыжных трамплинов, позволяющих проводить тренировки летом, и даже запчасти нашего организма: кровеносные сосуды и тромбозадерживающие фильтры. Спрос на фтор, на флюорит возрастает с каждым днем.
А кристаллы флюорита? С тех пор как синтез твердых и сверкающих корундов и шпинелей стал повседневным делом, в ювелирной практике флюорит не применяется. У него открылось иное, сугубо индивидуальное свойство, делающее его много дороже большинства самоцветов, роль которых навязывали флюориту веками. Оказалось, что флюорит прозрачен к инфракрасным невидимым лучам.
Инфракрасная оптика позволяет фотографировать со спутников, водить самолеты и корабли в полном тумане, изучать атмосферу далеких планет и внутреннюю структуру сплавов и минералов вот области сегодняшнего применения горного цветка флюорита. Годен для оптики лишь бесцветный и абсолютно прозрачный флюорит.
В природе такого сырья очень мало, и оно очень дорого. Но и тут мы научились подражать природе: если расплавить светлый (даже и не идеально бесцветный) и хотя бы отчасти прозрачный флюорит, из расплава можно получить оптически чистое сырье.
Ведь окраски флюорита в отличие от других самоцветов определяются не только и даже не столько примесями. Вот здесь и настало время попытаться разобраться в вопросе, поставленном еще в самом начале книжки:
 |
| Желтый кристалл флюорита |
Во флюорит лиловых чернил?
Как раз этим вопросом занимается, в частности, физик и минералог А. Н. Платонов, изучающий природу окраски минералов. Оказывается, что чернила эти дело совсем не простое.
Сравнительно прост состав минерала флюорита ион кальция и два иона фтора (CaF2). Проста структура его кристаллической решетки: ионы кальция сидят по вершинам куба и по центрам кубических граней, образуя гранецентри-рованные кубы, а ионы фтора в центрах каждого из восьми маленьких кубиков, на которые можно мысленно разделить эти большие гранецентрирован-ные кубы.
Но ни кальций, ни фтор, ни хромофоры одним своим присутствием не могут вызвать цвет. Откуда же берется эта густо-лиловая, да еще пятнами, как чернила, расползающаяся по кристаллу окраска? Ведь как раз эти чернильно-черные флюориты обычно почти не содержат примесей. Правда, иногда фтора в них несколько больше, чем положено по формуле.
Вот на этот-то избыточный фтор и обратили внимание ученые. И еще на запах озона: стоит разбить такой вот чернильно-фиолетовый кусок флюорита, и в воздухе появится ощутимая примесь озона. Недаром одно из названий флюорита вонючий шпат.
В свое время была выдвинута такая гипотеза: избыточный фтор, соединяясь с влагой воздуха (Н2О), быстро образует атомы фтористого водорода HF и ОН. Ионы ОН также быстро разлагаются на водород и озон.
А озон, очень сильный окислитель, способен моментально окислить самую ничтожную примесь марганца, которая и обуславливает фиолетовую окраску. Значит, все-таки примесь?
Но случается, что и малой примеси не удается обнаружить, а окраска появляется пятнами, неровная. Скажем, в бесцветном, беспримесном флюорите можно вызвать чернильную окраску, пропуская через кристалл разряды электрического тока. Значит, причину окраски надо искать и не в примеси? Легко представить, что под действием внешних причин (разряда тока или радиации) решетка кристалла может исказиться, в ней образуются дефекты.
Особенно много дефектов может появиться в кристаллической решетке, если в минерале имеется хотя бы незначительная примесь урана или тория. Такая примесь словно расшатывает решетку изнутри.
Известно, что именно чернильно-черные флюориты сопровождают урановую минерализацию.
Решетка у минерала, как вы помните, ионная, т. е. сколько в ней отрицательных зарядов, столько должно быть и положительных. Если же в каком-то узле решетки возникает избыток или недостаток электронов, то часть ионов перемещается из узлов решетки в промежутки между ними, а в узле образуется пустота вакантное место, дырка.
Раз дырка значит дефект. Физики называют ее красиво электронно-дырочный центр окраски.
Как же дырка может влиять на цвет?
Природа вечно стремится к совершенству, устранению любых дефектов. Так и кристаллы стараются залатать дырки в своей решетке. Поглотив часть световой энергии, ионы решетки приходят в возбуждение: их электроны соскакивают со своих законных орбит (электронных уровней) и захватываются дырками, как ловушками.
Поглощаются при этом, как правило, лучи, близкие тепловым, т. е. красные и оранжевые, а сами минералы окрашиваются соответственно в голубые, синие, лиловые и фиолетовые тона. Как раз эти краски характерны для флюоритов.
Подобные минералы имеют еще одну особенность электроны, попавшие в дырки решетки, обычно закрепляются там непрочно, они легко возвращаются на привычные места на положенные электронные уровни. При этом они возвращают и захваченную энергию, испуская световые лучи, минерал светится, люминесцирует, флюоресцирует.
НЕТАЮЩИИ КРИСТАЛЛУС ПЛИНИЯ (МИНЕРАЛЫ ГРУППЫ КВАРЦА)
Ценность его заключается в прозрач ности и сходстве с двумя основами жизни водой и воздухом
Ал Бируни XI в
Огромные кристаллы-обелиски длиной до 7 м известны на Мадагаскаре. В Музее имени А. Е. Ферсмана хранится кристалл темного кварца с Урала; многие помнят его фотографию в книге А. Е. Ферсмана Занимательная минералогия: девочка лет шести обнимает кристалл одного с ней роста.
Выходит, именно кварц подготовил для нас многие месторождения ценнейших металлов: золота и олова, вольфрама и висмута, бериллия, свинца, цинка, ртути. Его серые с жирноватым блеском зернышки можно разглядеть в граните и в застывшей лаве кварцевом порфире, в песчанике и кварците, в полосчатом гнейсе и слюдистом сланце и в самом простом речном песке. В вулканическом стекле обсидиане, в пестрой яшме, роговике и разноцветных кремнях зернышек кварца не увидеть, но и эти породы больше чем на 90% сложены кремнеземом и состоят в ближайшем родстве с кварцем, несмотря на их совсем несхожее обличье. Минералы группы кварца повсюду.
И не удивительно ведь построены они из распростра-неннейших на Земле элементов кремния и кислорода (Si02).
И вместе с тем кварц один из самых необычных минералов. Это становится понятным при первом же внимательном взгляде на его кристаллы, те самые, наверняка, знакомые шестигранные призмы, отточенные по концам, как карандаши. Шестигранные? Значит, подобно бериллу, кварц компонует свои грани вокруг шестерной оси?
Не будем торопиться. Внимательно рассмотрим заостренную, как пирамидка, головку кристалла.
Обычно грани ее не равны: чередуются большие и маленькие. Большие чаще семиугольные и блестящие, маленькие треугольнички с тусклым блеском.
Кристаллографы, тщательно изучив огранку, установили, что головка кварца формируется двумя ромбоэдрами. Один разросся свободнее, вольнее, а второй оказался несколько зажатым. (Изредка, правда, одинаковыми бывают все шесть граней головки; тогда они внешне совсем похожи на шестигранную пирамидку.)
Соответственно и кристаллы кварца называют левый и правый. Но раз одинаковые грани повторяются, как вы заметили, не шесть, а только гри раза, значит, и ось симметрии у кварца не шестерная, а только тройная.
Но у кристаллов кварца редко сохраняются оба конца. Гораздо чаще один кончик прирастает к материнской породе, к стенке полости или трещинки. Поэтому кристаллы кварца обычно напоминают граненые карандаши, отточенные с одного конца, или остроконечные обелиски.
К тому же кристалл растет не в одиночку, со всех сторон его окружают соседи. Срастаясь, они образуют друзы, похожие то на старинные замки, то на колючие щетки.
Такой облик кристаллов кварца, как и всех других минералов, продиктован строением его кристаллической решетки: решетка кварца напоминает объемную кружевную спираль, благодаря винтовым осям она может закручиваться слева направо или справа налево. И как раз это спиралевидное внутреннее строение обусловило такие важные для технического при менения свойства кварца, как пиро и пьезоэлектри чество, т. е. появление на поверхности кристаллов кварца электрических зарядов при механическом дав лении (пьезоэффект) или изменении температуры (пироэффект). Особенно важно для технического использования обратное явление: возникновение стабильных механических колебаний в кристаллах, помещенных в электрическом поле.
Это свойство кварца широко используется при стабилизации частоты электромагнитных колебание.
Множество разных условий определяют рост кристаллов: температура растворов, их концентрация, давление, под которым они поступают к месту кристаллизации, количество и характер минералов-соседей, наконец, само положение кристалла в полости, где он растет. В разных условиях кристаллизации вырастают кристаллы совершенно различной на первый взгляд огранки. Но стоит приглядеться, выясняется, что в них присутствуют одни и те же грани.
Все дело в соотношении их размеров, оно и меняет облик кристалла до неузнаваемости.
Минералоги заметили, что из горячих гидротермальных растворов чаще всего вырастают удлиненные шестигранные призмы с пирамидальной головкой: оба ромбоэдра образуют здесь равноценные треугольнички, но господствует при таком облике кристаллов шестигранная призма. В хрустальных погребах пегматитов и кварцевых жил хрусталь принимает свой классический вид: с большим ромбоэдром чередуется маленький, нередко развиты оба конца и длина призмы в 3 - 4 раза больше ее толщины.
В некоторых пегматитах, например, на Волыни ромбоэдры такие острые, а призмы такие длинные, что весь кристалл вытягивается как обелиск. Их так и называют обелис-ковидные, тем более что цвет таких кристаллов темно-коричневый или черный.
Зато в пегматитах Карелии встречаются почти кубические кристаллы кварца: призма вовсе выпала из их огранки и шесть разросшихся граней одного ромбоэдра придают таким кристаллам необычный для этого минерала вид кубика.
Особняком стоят хрустальные диаманты мелкие, не больше 5 мм, водяно-прозрачные кристаллики, искрящиеся на солнце множеством блестящих граней. Призмы в их огранке тоже почти нет сохранился лишь узкий поясок, зато равномерно развитые с обоих концов ромбоэдры превращают кристаллы в аккуратные дипирамидки, не нуждающиеся в огранке.
Это одни из тех немногих камней, которые можно поставить в оправу прямо такими, какими они выросли в природе. Диаманты! В серых неказистых материнских породах сланцах, известняках, песчаниках, где они выпадают в трещинках из остывающих, почти холодных растворов, они горят и сверкают как настоящие бриллианты. Поэтому везде, где бы их ни находили, в Венгрии, во Франции, в Германии, Англии или Америке их называли диамантами, но с соответствующей географической приставкой: мармарошские, алансонские, бристольские, корнуэльские, штольбергские, шаубергские, арканзасские и многие другие.
Есть такие диаманты и у нас в Карпатах и в Крыму, возле Бахчисарая.
А как много значит в жизни кристаллов их положение во время роста! Ведь каждый из них, так же как и все остальные бесчисленные живые и неживые предметы на Земле, всегда находится в поле земного тяготения.
И если он торчит или висит вертикально в полости хрустального погребка, сила тяжести направлена вдоль длинной оси и кристалл питается равномерно и может выявить всю заложенную в его структуре симметрию. Причем, если он висит головкой вниз, грани вырастают чистыми и блестящими, а если торчит с пола миаролы вверх, на его гранях собирается масса сора: мелкие обломки кварца, чешуйки и иголочки более поздних минералов, новая генерация мелких кристалликов кварца.
Если эти разные кристаллы видны на боковых гранях, тогда по положению этой компании кристаллов-малышей на гранях можно определить ориентировку кварца в процессе роста. Когда длинная ось кристалла направлена наклонно или горизонтально, питающие растворы обтекают его неравномерно, в кристалле вырастают не все возможные грани, он получает лишь одну плоскость симметрии.
Бывает и так, что температура растворов сильно снизилась, а их приток все продолжается. И тогда в этой же полости на старых длиннопризматических кристаллах, как на ножках грибов, нарастают новые кристаллы.
Они похожи на царские скипетры да так и называются скипетровидные.
О формах кристаллов кварца можно было бы говорить еще очень и очень много: они разнообразны и прекрасно изучены. Именно на кварце датский анатом и геолог XVII в. Н. Стеной впервые установил один из важнейших законов кристаллографии постоянство углов в любом кристалле, принадлежащем определенному минералу.
Всех форм выделений кварца в природе нам здесь даже не перечислить. Мы лишь вкратце упомянем еще несколько самых важных и интересных: рыбки ихтиоглипты кварца в письменном граните (еврейском камне), которые в точности напоминают древние письмена и возникли при одновременной кристаллизации кварца и полевого шпата в полости пегматита. Или удивительно похожие на елочку скелетные кристаллы кварца, выросшие при дефиците питания.
Очень часто кварц образует двойники кристаллы-близнецы, сросшиеся так тесно, с полным соответствием ориентировки их главных кристаллографических направлений, что увидеть в этом многогранном произведении природы сросток, а не единый кристалл сможет лишь искушенный глаз.
Кварц в таких глазах замещает тонковолокнистый минерал амфибол. Шелковый отлив остается от амфибола,
но появляется твердость кварца и способность принимать и сохранять полировку.
