Минералы и драгоценные камни

Минералы и драгоценные камни входят в состав горных пород. Род минералов очень многообразен. Их насчитывается больше трех тысяч. Но основных, которые наиболее распространены, сравнительно немного – от двухсот до трехсот.

Царство минералов

Минералы можно назвать, царством, потому что изделия из них радуют глаз человека на протяжении веков. Всем известен малахит, имеющий красивые узорчатые разводы зеленого цвета. Этот минерал можно увидеть в облицовке колонн Исаакиевского собора, в Малахитовом зале Эрмитажа в Санкт-Петербурге, и, конечно, никто не пройдет мимо них. Многие минералы знакомы по облицовке станций метрополитена, например розовый родонит. Все знают, конечно, и кварц. А тот, кто бывал на Черноморском побережье, наверняка отличал среди галек полупрозрачный опал, халцедон или сердолик. Многие женщины сейчас являются прекрасными минералогами и отличают розовый турмалин – его часто вставляют в перстни (в природе розовый турмалин редок, а преобладает черный и темно-зеленый, а также синий). Всем известны и такие камни, как алмаз, рубин, изумруд. Алмазы в свое время представляли уникальную ценность, сейчас для технических целей их производят искусственно. Также все знают янтарь (окаменелая смола древних деревьев), голубой аквамарин (берилл), дымчатый топаз, сиреневый минерал – чароит.

Неметаллические минералы

Человека всегда привлекали красивые камни. Их относят к неметаллическим минералам. Нередко им приписывали чудодейственные свойства. Как раньше думали, одни камни могут излечить разные болезни, другие – приворожить любимого, третьи – прогоняют горе и печаль. Красивые камни всегда радовали и продолжают радовать наш глаз, а искусные изделия из них, можно увидеть в крупных музеях.

Каменный век

Камни не только красота, чарующая глаз, но и первейшая необходимость. Именно с использованием камня связано развитие человечества. Начиная от первых орудий – камня, привязанного к палке, человек всю свою деятельность связывал с камнем. Уже доисторический человек умел отличать крепкий кремень среди других камней и искусно высекал из него топоры, острые ножи, и различные орудия труда. Это каменный век, растянувшийся на миллионы лет.

Металлические минералы

Огромную роль в развитии материальной культуры сыграло открытие способов получения и обработки металлов. К металлические минералам относится давно открытая человеком самородная медь, яркая и блестящая, встречающаяся в поверхностных выходах медных руд.

Самородная медь

Это был металл мягкий, податливый для обработки. Из него делали посуду, ножи и другие орудия. Возможно, что медь выплавили случайно. Яркие окисленные медные руды – синие, зеленые – конечно, привлекали внимание человека, и он их приносил к своему жилищу. Куски окисленной руды не раз попадали в кострища.

Бронза

Позднее научились получать и бронзу. И здесь помогал случай; в некоторых кусках окисленной руды были и другие металлы, кроме меди: цинк, сурьма, олово. Выплавленный сплав оказался более твердым сплавом, чем медь, – им стала бронза. Так, вероятно, независимо и в разное время, в различных местностях открывалась бронза, и наступал бронзовый век, начало которого относилось к IV тысячелетию до нашей эры.

Железо

Железо тоже знали очень давно, его находили в самородках и метеоритах. Ценилось железо дороже золота. Вероятно, из руды выплавлять железо, научились, прежде всего, на Кавказе. Культура этого металла развивалась неодновременно и независимо в разных частях света, хотя, конечно, всегда был обмен опытом.

Золото

История развития знаний о камнях, прежде всего о драгоценных и о золоте, восходит к далеким доисторическим временам. Отбирая камни для своих орудий, человек обращал внимание на блестящие, как солнце, самородки золота и красивые цветные камни, которые собирал для украшений. Существует миф об аргонавтах, пустившихся из Греции в далекий путь к берегам Колхиды за золотым руном. В Египте золото было известно за пять тысяч лет до нашей эры, задолго до меди. Его добывали в Аравии, на берегах Красного моря, в долине Нила. Через Византию культура золотых изделий пришла из Средиземноморья в Причерноморье.

Уникальные изделия из золота в скифских захоронениях свидетельствуют о высоком искусстве мастеров. Еще до нашей эры золото в больших количествах накапливалось и в богатейших сокровищницах древних царей. Так, по преданию, корабельщики царя Хирама Тирского (Тир – древний финикийский город – существует и сейчас на территории Ливана) привезли много золота из страны Офир.

Царица Савская доставила царю Соломону Иудейскому в дар из Ливии множество драгоценных камней и золота.

Драгоценные камни

Известно, что царь Соломон имел изумрудный кубок, который был сделан из огромного кристалла. Этот кубок и теперь хранится в Генуе в соборе святого Лаврентия как священная чаша. Сообщается также, что Нерон смотрел на бои гладиаторов через кристалл изумруда. Это реальные свидетельства распространения драгоценных камней по странам древних цивилизаций. Существуют и легенды, и литературные вымыслы, основанные на историческом материале. К ним относится поэтическое произведение А. Куприна «Суламифь».

Куприн описывает камни, известные за много до нашей эры, и суеверия, которые были связаны с ними. Обширны были торговые связи древних государств. Связи эти были морские (корабельщики из Тира) или сухопутные, например: доставка нефрита из Китая, алмазов, сапфиров и рубина, из Индии, может быть, через Иран (Персеполь) бирюзы из Афганистана.

О дальнейших путешествиях в Индию, Иран, Вавилонию, Эфиопию мы знаем из исторических источников. Таким образом, реально можно представить и привоз камней из дальних стран. Камням приписывали всякие чудодейственные свойства, а также власть над людьми. Рубины – красные камни – считались камнями сильных страстей: гнева, любви, крови; а синие – камни успокоения (сапфир). Но с драгоценными камнями были связаны не только суеверия. Изучались и физические свойства минералов – цвет, блеск, прозрачность. Обработка камня пришла с Востока, из Индии, она считается родиной драгоценных камней: алмаза, рубина, сапфира. Там же были написаны первые книги о камнях.

Нефрит

А культ нефрита издревле был в Китае. Это удивительный камень, который просвечивался теплым светом. Он был крепким и в то же время податливым резцу ваятеля. Из него делали скульптуры Будды, животных, вазы и сосуды со сложным орнаментом. Нефрит имеет различные окраски: кроме обычного зеленоватого, также голубоватый, светло-серый до пепельного, кремовый, белый, красный, черный – все цвета радуги вобрал в себя этот камень. Это богатейшее собрание китайского нефрита показывает изделия многих поколений безымянных скульпторов – высокую культуру обработки камня и тонкий вкус ваятелей, унаследованные с глубокой древности.

Мрамор

Античный мир (Греция) прославился скульптурой из мрамора. Высокие ступеням, ведущим к Акрополю, по которым ходили великие греки прошлого: Аристотель, Гераклит, Сократ. В центре Акрополя знаменитый Парфенон (храм богини Афины), величественный, но легкий, благодаря строгим пропорциям. Стройные колонны перед фасадом, а над ними на фронтонах фризы со скульптурными изображениями мужественной борьбы людей, красивых и сильных, с кентаврами. Перед зданием множество обломков мраморных монолитов – остатков разрушенных зданий.

Мрамор везде – белоснежный, просвечивающий в тонких сколах. Умели же люди подбирать и обрабатывать камень.

Современная минералогия

В настоящее время современная минералогия поднялась на новую ступень. Используются новые средства и методы изучения. Если ранее естествоиспытатели описывали свойства минералов, то теперь объясняют эти свойства, исходя из точного знания о составе и строении минералов. Многие свойства зависят от внутренней структуры минерала. От расположения атомов в кристалле и формы «ячеек» его геометрической внутренней структуры. Например, в кубических кристаллах соли атомы натрия и хлора попеременно располагаются в «узлах» кубиков кристаллической решетки, и внешняя форма кристаллов – тоже кубы.

Такова же структура и форма кристаллов свинцового блеска – галенита, где чередуются атомы свинца и серы. Но в некоторых минералах более сложного внутреннего строения и состава, и внешняя огранка кристаллов гораздо сложнее. Вспомните многогранные кристаллы гранатов.

Встречаются и другие формы кристаллов: вытянутые призматические или пластинчатые, что также связано с внутренним строением минералов. Вытянутые цепочки, характерные для многих силикатов, образуют тетраэдры кремнезема, к которым присоединяются атомы тех или других металлов.

Призматические кристаллы могут иметь разную форму поперечного сечения – шестиугольную (гексагональная группа – берилл, турмалин), квадратную (тетрагональная группа – оловянный камень), прямоугольную (ромбическая группа – пироксены).

Свойства минералов

Внутренняя структура оказывает влияние на многие свойства минералов. Для примера возьмем два минерала одного и того же состава – алмаз и графит. Оба они состоят из одного элемента – углерода. Но все они отличны по свойствам.

Алмаз

Царем всех минералов является алмаз. Самый твердый (по десятибалльной шкале занимает десятое место), прозрачный, сверкающий. Эти свойства зависят от внутреннего строения. Он имеет наибольшую плотность, «компактность» внутренней структуры – расположения атомов углерода в кристаллической решетке.

Это отражается и на его внешней огранке, повышенном удельном весе, твердости, а также на так называемом алмазном блеске: игре света при отражении от внутренних слоев из-за пониженной скорости распространения света в кристалле.

Графит

А вот графит тоже является чистым углеродом – но по твердости занимает самую низкую оценку – единицу, это связано с тем, что он имеет рыхлую внутреннюю пластинчатую структуру. У графита металлоподобный блеск, он непрозрачен. Алмаз и графит – это два минерала, с одинаковым составом, но значительно отличаются друг от друга.

Это происходит потому, что они образуются при различных условиях: алмаз – на больших глубинах при очень высоком давлении, а графит – на контактах гранитных массивов в условиях высокой температуры.

Цвет минералов

Различны минералы и по цвету. Цвет минералов часто зависит от состава. Например, медные (малахит), никелевые, хромовые – зеленые, марганцевые (с закисью марганца) – розовые, литиевые – тоже розовые. Некоторые минералы имеют различную окраску.

Примером могут служить гранаты: магнезиальные – вишнево-красные пиропы – известны любительницам украшений по замечательным кристаллам из метаморфических толщ и россыпей Чехословакии; железистые гранаты – бурые, кальциевые – желто-зеленые, хромовые – густо-зеленые, марганцевые – розовые. Каждая разновидность имеет свои названия, свои условия образования.

Например, магниевый гранат – пироп (спутник алмаза) образуется при высоких давлениях и температурах в глубинах Земли. Зеленый хромовый гранат – уваровит находится в глубинных ультраосновных породах, богатых хромом. А кальциевый гранат – гроссуляр встречается в метаморфизованных известняках на контактах с гранитами. Так что и состав, и цвет гранатов говорят об условиях их образования. Иногда окраска зависит от тонких примесей. Например, у бесцветного корунда, есть окрашенные разновидности: красный рубин, голубой сапфир. Иногда на цвет минералов влияют дефекты кристаллов, а в других случаях воздействие включений радиоактивных минералов.

Методы исследований

Применение новых методов исследований, спектральной, рентгеновской и рентген химической аппаратуры позволяет определять не только основной состав минералов (главные компоненты), но и незначительные примеси, что имеет очень важное значение.

Удается установить также, в каком виде находятся элементы примеси: выполняют промежутки между главными атомами в решетке минерала, или замещают некоторые атомы, или, наконец, образуют микроминералы – посторонние, захваченные включения. Сложно минеральное царство, и много еще предстоит сделать для его изучения.

Природные музеи

А какое необычное впечатление производят «природные музеи», которые мы видим в рудниках, открывающих на каждом метре все новые каменные сказки. Например, камни в пещерах, образованные водой. Незабываемы картины полиметаллических дальнегорских месторождений Дальнего Востока с их уникальными кристаллами различных минералов.

Месторождения залегают среди известняков. Это извилистые трубообразные неправильные залежи или плоские линзы. Главная часть рудных тел везде темно-зеленый минерал – геденбергит (силикат кальция, марганца и железа из групп пироксенов). Геденбергиты образуют огромные шары, это сферические выделения, имеющие в поперечном разрезе метр и более, тесно примыкающиеся друг к другу, и образующие извилистые зоны из радиально-лучистых темных кристалликов.

Между лучиками темного геденбергита сверкают золотом «стрелы» халькопирита, серебром – тонкие полосы светлого блестящего галенита и черные полоски сфалерита. Все это производит очень чарующее впечатление при освещении электрическими лампами крупные подземные камеры. Но особенно интересную и разнообразную форму имеют кристаллы минералов, которые нарастают на стенках пещер.

Здесь можно видеть щетки, или, как их называют, друзы, множества кристаллов сфалерита, галенита, изумительные по разнообразию форм кристаллы кальцита. Ученые изучают условия образования различных по форме кристаллов и отмечают, что со временем по мере снижения температуры растворов формы кристаллов менялись. В крупнейших минералогических музеях такие кристаллы, различные виды минералов и камней выставляют на видном месте.

Из минералов добываются все элементы, используемые в неорганической химии. К началу ХIХ века были заложены основы химии, позволившие Дмитрию Менделееву создать периодическую систему элементов.