эндооссальная имплантация
как проводить аудит конфигурации

Турмалин, хризолит и шпинель

Турмалин, хризолит и шпинель

Турмалин — один из наиболее красивых и вместе с тем широко распространенных минералов, хотя прозрачные образцы, пригодные для огранки, встречаются в очень немногих месторождениях. Его призматические кристаллы с продольной штриховкой и закругленным треугольным сечением очень легко узнать (рис. 23.1).
Минерал имеет такой сложный химический состав, что не всегда его легко выразить формулой. Это обусловлено возможностью замещения одних атомов другими в кристаллической решетке минерала без нарушения ее структуры.
Рис. 23.1 Образцы турмалина с характерной формой кристаллов и цветовой зональностью.
Турмалин может быть определен как боросиликат алюминия, содержащий в тех или иных количествах магний, железо, кальций и щелочные металлы.
В прошлом минералоги подразделяли группу турмалина на основании состава на три основные подгруппы: шерл — железистый турмалин, имеющий, как правило, черный цвет, дравит — магнезиальный турмалин коричневого цвета (чаще всего) и эльбаит, содержащий натрий и литий, которые в основном и определяют его свойства. Турмалины последней подгруппы имеют обычно розовый, красный или бледно-зеленый (нередко попеременно розовый и зеленый) цвета, причем практически все ювелирные турмалины относятся к этой подгруппе. В последние годы обстоятельные работы П. ДЖ. Данна и других исследователей позволили добавить к трем указанным разновидностям еще две. Первая из них — увит может рассматриваться как дравит, в котором кальций преобладает над натрием. Увит, подобно дравиту, имеет обычно коричневый цвет, и их нельзя различить обычными геммологическими методами. Другой новый минерал — лиддикоатит отличается от эльбаита только тем, что содержит больше кальция, чем натрия. "Шерл" — это старинное шахтерское название распространенного черного турмалина. Эльбаит, дравит и увит получили названия по местности, где были впервые обнаружены, а лиддикоатит назван по имени Ричарда Т. Лиддикоата, президента Американского геммологического института, в честь его выдающихся заслуг в области геммологии. Лиддикоатит относится к ювелирному турмалину, причем образцы нередко зональны с полосами розового и зеленого цвета. Кроме того, встречаются прозрачные коричневые и синие камни.
Турмалины практически нельзя различить по плотности и показателям преломления, поэтому геммологи могут называть их просто "турмалинами", добавляя соответствующее определение, указывающие на цвет камня (фото 38). Используемые иногда названия "рубеллит" для обозначения красного турмалина и "индиголит" — для синего не получили широкого распространения и, видимо, не очень нужны. Вообще говоря, щелочные турмалины имеют розовый, красный и зеленый или полихромный, розово-зеленый, цвета и наименьшую из всех турмалинов плотность (от 3,01 до 3,06). Магнезиальные турмалины имеют коричневый цвет и плотность от 3,04 до 3,10, тогда как у черных железистых шерлов плотность варьирует от 3,08 до 3,20. Желтые и темносиние турмалины, которые встречаются реже других разновидностей, имеют довольно высокую плотность (около 3,10).
Склонность эльбаита и лиддикоатита (т. е. щелочных турмалинов) к полихромности, о которой уже было упомянуто выше, представляет характерную особенность этих минералов, причем полихромными цветами неизменно являются красный и зеленый. Эти цвета могут проявляться в виде более или менее концентрических зон, общая ось которых совпадает с главной осью кристалла; кроме того, окраска всего кристалла может меняться вдоль его главной оси.
Помимо окрашенных камней иногда встречается совершенно бесцветный турмалин (ахроит). Зеленые турмалины, имеющие почти такой же, как у изумруда, цвет, были найдены в Танзании и в Бирме. Некоторые из них содержат ванадий. Цвет других обусловлен хромом. Хромсодержащие турмалины дают узкий дублет поглощения при
675 нм в красной части и широкую полосу поглощения при 610 нм в оранжевой части спектра. При наблюдении через фильтр Челси они выглядят ярко-красными.
Показатели преломления турмалина 1,62 и 1,64 с максимальной разницей между ними (двупреломлением) 0,018. Следует иметь в виду, что для получения максимального двупреломления необходимо испытать камень в различных положениях. В направлении, перпендикулярном оптической оси, двупреломление максимально. В направлении оптической оси двупреломление отсутствует, и рефрактометр дает значение максимального показателя, соответствующее обыкновенному лучу. Граница его затененной области при повороте камня на столике рефрактометра остается на месте, тогда как граница затененной области, соответствующая необыкновенному лучу, перемещается. Величина двупреломления турмалинов имеет важное практическое значение для диагностики, поскольку позволяет отличить этот минерал от других, имеющих такие же показатели преломления, но меньшее двупреломление, в частности от топаза, андалузита (0,01), апатита (0,002) и данбурита (0,006), не говоря уже об изотропных стеклах, показатель преломления которых часто находится в этой же области. В справочниках нередко дается для турмалина значение двупреломления 0,025, однако для прозрачных камней эта величина совершенно не характерна, хотя для черных непрозрачных камней
Рис. 23.2. Типичные включения в турмалине.
двупреломление может достигать значения 0,03 и даже больше.
Следует, однако, упомянуть об одном исключительном случае. Несколько лет назад благодаря доктору Джону Саулу в обращении появились небольшие кристаллы очень густого красного цвета. Их плотность не отличалась от обычной (около 3,07), но показатели преломления (1,626—1,658) и в особенности двупреломление (0,032) были необычно высоки. Предварительный анализ показал, что содержание в них железа составляет 3,6%, но полный анализ еще не проведен, и, возможно, поэтому пока нельзя объяснить их высокое двупреломление. Наименьшее двупреломление (0,014) было обнаружено у двух образцов коричневато-красных турмалинов, причем оба они давали отчетливую двуосную интерференционную фигуру.
При измерении показателей преломления некоторых зеленых турмалинов на рефрактометре был обнаружен любопытный эффект: вместо двух границ затенения были четко видны четыре, а в некоторых случаях даже восемь границ. Впервые этот загадочный эффект наблюдал доктор С. Дж. Керец, а сообщил о нем в 1967 г. Р. К. Митчелл, который предложил назвать это явление "эффектом Кереца". С тех пор его изучали К. А. Шиффман, профессор Г. Банк и другие, и было показано, что аномальные "лишние" границы затенения исчезают после повторной полировки камней. Как оказалось, эта аномалия обусловлена изменениями, происходящими в поверхностном слое (более глубоком, чем "слой Бильби", образующийся при полировке). Полагают, что эффект связан с местным перегревом камня в процессе его первоначальной полировки.
Из сказанного следует, что любой прозрачный драгоценный камень, средний показатель преломления которого около 1,63, а двупреломление от 0,015 до 0,020, можно с уверенностью идентифицировать как турмалин. Тот факт, что нижняя граница затененной области движется при повороте камня, является дополнительным подтверждением такого вывода
. Если случайно табличка камня окажется под углом 90° к оптической оси, обе границы останутся при вращении неподвижными; при этом они будут располагаться на максимальном расстоянии одна от другой. Если, как это часто случается на практике, оптическая ось параллельна длине ограненного камня, то тогда будет видна лишь одна граница затенения, и максимальное разделение границ будет осуществляться при повороте камня на 90° от указанного положения.
Двупреломление турмалина достаточно высоко, и поэтому при внимательном осмотре камня с помощью лупы через площадку камня можно наблюдать эффект раздвоения ребер задних граней, если только образец не слишком мал.
В темно-коричневых или темно-зеленых камнях описанный эффект часто маскируется полным поглощением обыкновенного луча. Сильное поглощение этого луча можно наблюдать в дихроскоп у коричневых камней: одно изображение окна дихроскопа оказывается практически черным. В XIX в. минералоги использовали этот эффект; они вставляли две тонкие прозрачные пластинки коричневого турмалина, вырезанные параллельно оптической оси кристалла, в круглые деревянные оправы, причем оси пластинок располагали под прямым углом одна к другой. Такая конструкция получила известность под названием "турмалиновых щипцов". По существу, они представляли собой простейший полярископ, действующий по тому же принципу, что и замечательный "поляроид" Лэнда. Поляроиды, укрепленные таким же образом, как в старинных турмалиновых щипцах, весьма полезны для геммологов.
В более светлых камнях дихроизм выражен хуже, хотя он еще отчетливо виден. Наиболее слабый дихроизм имеют светло-зеленые камни, похожие по оттенку на отожженные светло-зеленые изумруды из Намибии.
Турмалины редко не содержат жидких включений, похожих на трещины. Хотя они в действительности состоят из тонких прозрачных пленок, при наблюдении в некоторых направлениях они кажутся черными и непрозрачными вследствие полного отражения света от их поверхностей. Типичные жидкие
Рис. 23.3. "Пузырьки " в гавайском хризолите.
включения показаны на микрофотографии, приведенной на рис. 23.2.
Спектр поглощения турмалина описан в гл. 10. Он меняется в зависимости от цвета образца (как и у других аллохроматических минералов). У многих разновидностей турмалина характерные полосы отсутствуют. Следует помнить, что красные турмалины могут дать две узкие полосы в синей части спектра при 458 и 450 нм, которые при невнимательном наблюдении могут быть приняты за значительно более интенсивные полосы при 476,5, 475 и 468,5 нм рубина. В размытой области поглощения в зеленой ее части проходит четкая тонкая линия при 537 нм. Указанные полосы, по-видимому, обусловлены марганцем. Если под рукой нет рефрактометра, а необходимо быстро отличить турмалин от рубина, следует вспомнить, что рубин обладает ярко-красной флюоресценцией в отличие от турмалина, который вообще не флюоресцирует.
Перед тем как закончить описание турмалина, следует упомянуть об одной любопытной особенности этого камня. Он является сильным пироэлектриком. Это означает, что при изменении температуры кристалла его концы приобретают электрические заряды противоположного знака. Для демонстрации описанного эффекта можно провести красивые эксперименты, однако эффект обнаруживает себя и без каких-либо устройств, когда украшения с турмалинами выставлены в освещенном окне или витрине в непосредственной близости от электрической лампы и поэтому нагреваются. В этих условиях турмалины притягивают к себе удивительное количество пыли и даже полностью покрываются ею, если находятся в витрине достаточно долго.
Некоторые вопросы, касающиеся идентификации хризолита и шпинели, рассмотрены в предыдущих главах, однако на этих двух камнях стоит остановиться более детально.
В Англии зеленая прозрачная разновидность важного породообразующего минерала оливина, представляющего собой силикат магния и железа, была названа перидотом; в старой американской литературе по минералогии его называют хризолитом. Название "оливин", к сожалению, получило широкое распространение в торговых кругах применительно к совершенно другому минералу — зеленому гранату демантоиду, найденному впервые на Урале. Поскольку название "оливин" было предложено для обозначения магнезиальножелезистого силиката более 150 лет назад, не может быть никаких разговоров о его упразднении. Таким образом, чтобы избежать путаницы, английским ювелирам следует избегать его употребления применительно к зеленому гранату демантоиду и использовать название "перидот" только для обозначения оливина
Хризолит — один из наиболее легких для определения камней, поскольку он имеет характерный желтовато-зеленый цвет и сильное двупреломление, дающее отчетливый эффект раздвоения ребер задних граней при наблюдении их через площадку с помощью лупы. Наиболее удачно имитируют цвет хризолита пасты, которые, конечно, легко отличить от камня по их изотропности, не говоря уже о других физических свойствах.
Хризолит — средний член изоморфного ряда минералов, конечными членами которого являются магнезиальный силикат (форстерит) и железистый силикат (фаялит). Плотность и показатели преломления минерала, естественно, меняются в зависимости от отношения железа к магнию. Зеленые камни, используемые в ювелирном деле (с берегов Красного моря, из Бирмы или Аризоны), содержат одинаковое количество железа (около 10%), и их свойства практически одинаковы: плотность около 3,34, показатели преломления 1,654 и 1,690 и двупреломление 0,036.
Остров Зебергед в Красном море является классическим поставщиком хризолита, и большинство камней для ювелирных украшений поступало именно оттуда. Самый богатый современный источник хризолитов — Бирма, которая дает крупные и прекрасные по цвету камни. Наибольшее количество хризолита в настоящее время добывается в пустынных областях шт. Аризона и Ныо-.
Мексико, где муравьи часто выносят на поверхность ярко-зеленые окатанные гальки, что говорит о присутствии хризолита в выветрелых вулканических породах под слоем песка. Камни из этих мест обычно имеют светлую окраску, но могут быть очень чистыми и блестящими. Встречаются и более темные зеленые и коричневатые камни с большим содержанием железа. Характерная особенность аризонских хризолитов — наличие включений, похожих на лист лотоса или водяной лилии и состоящих из мелких капелек, окружающих центральный округлый кристалл, который доктор Э. Гюбелин определил как хромит.
Мелкая галька хризолита, встречающаяся на гавайских пляжах, отличается замечательным цветом, обусловленным следовыми количествами хрома. Эти камни имеют вулканическое происхождение и содержат почти сферические включения вулканического стекла, очень похожие на газовые пузырьки в стекле (рис. 23.3). Иногда эти "пузырьки" ориентированы параллельно ромбическим очертаниям первоначальных граней кристалла. Интересно, что хризолиты из всех названных источников, несмотря на принадлежность к изоморфному ряду, имеют очень близкие физические константы, средние значения которых приведены выше. Следует отметить, что различия между величиной промежуточного показателя преломления и верхним и нижним значениями показателей преломления незначительны. Этот признак можно использовать для отличия коричневых образцов хризолита от минерала сингалита, существование которого как нового минерала было впервые доказано в 1952 г. Окажет помощь и спектр поглощения хризолита, обусловленный железом и состоящий из трех равномерно распределенных полос в синей области при 493, 473 и 453 нм. В спектре сингалита имеются три полосы, расположение которых почти совпадает с наблюдаемым в спектре хризолита, но, кроме того, четко видна дополнительная полоса при 463 нм. Детальное описание методов распознавания коричневого хризолита и сингалита в том редком случае, когда их физические константы почти одинаковы, приводится в гл. 20.
Шпинель также относится к изоморфной группе минералов, однако камни, используемые в ювелирном деле, представляют собой в основном почти чистые магнезиальные алюминаты, в которых следы окиси хрома и окиси железа дают красный и синий цвет соответственно (фото 42). Камни чистых тонов встречаются редко. Значительно больше камней, имеющих не такие красивые промежуточные оттенки, которым трудно дать специальное название. Абсолютно бесцветная шпинель в природе почти неизвестна, хотя иногда встречаются камни едва заметного светло-сиреневого или розового цвета.
Изо всех камней, используемых в ювелирном деле, шпинель обычно недооценивают. Более того, к ней относятся с пренебрежением. Возможно, это отголосок того, что в прошлом наиболее красивые образцы шпинели рассматривались как низкосортные рубины, с которыми шпинель, по сути дела, не имеет ничего общего, кроме некоторого внешнего сходства. Термин "рубинбалэ", когда-то широко применявшийся для обозначения красных шпинелей (в том числе знаменитого "рубина Черного Принца" в Британской короне), был запрещен Геммологической ассоциацией, однако какого-либо торгового названия, которое могло бы способствовать популярности шпинели у любите-
Рис. 23.4. Своеобразная "вуаль-привидение" в красной шпинели из Бирмы.
лей ювелирных изделий, предложено не было.
Способы отличия красной шпинели от рубина и пиропа были достаточно подробно описаны в гл. 13 и 22. Под микроскопом шпинель может быть определена по ее типичным октаэдрическим включениям. Интересная группа включений, состоящая из тысяч мельчайших кристаллов, показана на рис. 23.4. Такая картина наблюдается у красной шпинели из Бирмы. Синяя шпинель очень часто напоминает синий турмалин индиголит. Иногда встречается синяя шпинель с острова Шри Ланка, в которой значительная часть магния замещена цинком. Значения плотности и показателя преломления таких образцов значительно выше, чем у обычной шпинели. В последние годы обнаружено немало природной шпинели с голубым кобальтом. Чистая шпинель имеет плотность 3,58 и показатель преломления 1,715, тогда как характеристики ганошпинели (богатой цинком шпинели) равны 4,06 и 1,7542 соответственно. По внешнему виду ганошпинель не отличается от обычной шпинели.
Очень редко встречаются образцы практически чистой цинковой шпинели — ганита, однако из-за слишком большой редкости она представляет интерес лишь для коллекционеров. Изученные автором образцы были прозрачны и имели турмалиново-зеленый цвет. Значения плотности и показателя преломления синтетической шпинели составляют 4,58 и 1,805 соответственно. У природной шпинели из-за изоморфного замещения наблюдается некоторое колебание этих величин. Камень с Мадагаскара, проанализированный автором, дал следующие значения: плотность 4,64, показатель преломления 1,798. В то же время бразильский образец, по данным проф. Г. Банка, имел плотность 4,55 и показатель преломления 1,792.
Спектр поглощения этих камней типичен для спектра двухвалентного железа обычных синих шпинелей, однако он отличается по интенсивности некоторых полос. Спектр образца с Мадагаскара дал слабую полосу при 585 нм в желтой части спектра, умеренно сильную широкую полосу при 553 нм, другую при 509 нм, одну очень интенсивную при 460 нм и, наконец, умеренно сильную полосу в фиолетовой части спектра при 433 нм.
Наиболее высоко ценятся шпинели, окрашенные в рубиново-красный цвет. В действительности цвет шпинели, хотя и красивый, никогда не достигает густого малинового цвета рубина. К счастью, это сразу заметно при осмотре партий мелких рубинов под микроскопом. Этот признак, вместе с отсутствием дихроизма и различиями в характере включений, может помочь квалифицированному геммологу отличить шпинель от рубина.
Хороший способ узнать розовую и красную шпинель — это осветить камень интенсивным пучком света, сконцентрированным при прохождении через колбу с насыщенным раствором медного купороса, и через малый призменный спектроскоп изучить спектр флюоресценции. Признаком, определяющим шпинель, является группа ярко-красных линий, похожих на трубы органа. Гранат же совершенно не флюоресцирует, а у рубина наблюдается флюоресцирующий дублет, который через малый призменный спектроскоп виден в форме одной яркой линии. Следует отметить, однако, что синтетические красные шпинели дают спектр флюоресценции, который очень похож на спектр рубина, хотя его основная линия лежит при 684 нм вместо 693,5 нм. Не совсем ясно, с какой целью производится эта синтетическая шпинель. Полученная методом Вернейля, она, как правило, содержит значительный избыток окиси алюминия, необходимой для нормального роста були: на одну часть магния в ней приходится три с половиной части окиси алюминия (в природной шпинели соотношение магния и алюминия равно 1:1). Добавка окиси хрома в шихту при таком составе дает зеленый цвет, а не красный. Едва ли имеет смысл затрачивать усилия на выращивание булей красной шпинели с соотношением окислов магния и алюминия 1:1, принимая во внимание небольшой по сравнению с рубином спрос даже на природную красную шпинель. Однако некоторое количество камней такого типа было в свое время выпущено, и при определении камней это следует учитывать. У большинства таких камней могут наблюдаться изогнутые линии роста и почти такие же пузыри, как в синтетическом рубине. Появившаяся недавно синтетическая шпинель густого пурпурно-красного цвета лишена изогнутых линий, но содержит многочисленные, похожие на запятые, газовые включения и характерные для синтетической шпинели каналы. Вследствие более низкого содержания окиси алюминия эти красные синтетические шпинели имеют показатель преломления 1,715 по сравнению с 1,727, который обычно указывается для синтетической шпинели.
Очень широко производится голубая синтетическая шпинель, в особенности светлая, которая весьма удачно имитирует аквамарин. Оранжевый цвет камня через фильтр Челси, кобальтовый спектр поглощения, типичное аномальное двупреломление, дающее эффект муарового погасания между скрещенными поляроидами, — все это позволяет ее определить.
Кроме того, для синтетической шпинели характерна заметная спайность по кубу, которой нет у природных камней. Такая спайность может проявляться в виде пересекающихся под прямым углом трещин при неаккуратной огранке камня.
Природные синие шпинели редко обладают настоящим синим цветом, как у сапфира. Цвет их обычно сероватый, зеленоватый или чернильно-синий. Через фильтр Челси они выглядят слегка розоватыми, причем этот цвет совершенно не похож на необычный оранжевый оттенок, наблюдаемый у синих синтетических шпинелей. Цвет синей шпинели обусловлен двухвалентным железом, и это приводит к появлению в спектре серии дополнительных линий поглощения. Диагностическими признаками являются широкая полоса поглощения в синей части при 459 нм и узкая полоса при 480 нм на ее зеленой стороне. Полосы в желтой и зеленой частях слабее, меняются по интенсивности и положению, но создают общее впечатление богатого и сложного спектра, который очень характерен и который опытный геммолог всегда может узнать.
Спектр синей шпинели наблюдается в какой-то степени и у сиреневых камней, цвет которых точно определить невозможно. Такие камни не очень красивы и не пользуются большой популярностью. Твердость шпинели по шкале Мооса равна 8, т.е. такая же, как у топаза. Шпинель хорошо полируется, причем светлоокрашенные разновидности обладают лучшей игрой, чем камни группы корунда, несмотря на то что в цифровом выражении разница в величине дисперсии у них незначительна (0,020 у шпинели, 0,018 у сапфира). Особенно хорошо видна игра в синтетической бесцветной шпинели, и поэтому она широко используется для имитации алмаза в дешевых ювелирных изделиях.