«Принцы» и «нищие» в царстве минералов - Лев Абрамович Барский
Берилл в виде обычных дефектных кристаллов, непригодных для ювелирных изделий, распространен довольно широко, драгоценные же выделения этого минерала крайне редки. Причиной является то, что драгоценными разностями являются кристаллы, образовавшиеся в идеальных условиях, при которых росту кристалла ничто не мешало, он шел в достаточно постоянных условиях и относительно медленно. Необходимо, чтобы кристалл мог спокойно наращивать слой за слоем без каких-либо дефектов и без изменения состава, а также без захвата растворов и каких либо других кристаллов, образующихся в том же растворе. Иначе говоря, для получения драгоценного кристалла должны существовать условия «свободного роста» в какой-либо полости — кристаллизаторе. В природе таким кристаллизатором для многих минералов являются полости пегматитовых жил.
В последние этапы кристаллизации в полости из охлажденного водного раствора выпадают все вещества, бывшие ранее компонентами водного флюида. В таких остаточных полостях за счет фтора кристаллизуется топаз, а за счет окиси бериллия — берилл. Состав этих минералов содержит широко распространенные в гранитах окислы — кремнезем, глинозем, необходимые для построения обоих упомянутых минералов. Если во флюиде содержались бор и редкие щелочи, в частности литий, то за их счет образуются турмалин в прекрасных розовых и зеленых кристаллах и маложелезистая литиевая слюда, Железосодержащие минералы выпадают из значительно более горячих растворов; и железистый турмалин — шерл, и железистая литиевая слюда — циннвальдит выпадают на ранних этапах кристаллизации и поэтому не дают совершенных драгоценных кристаллов.
Помимо драгоценных минералов, в пегматитовых жилах в исключительно редких условиях, когда возможна совершенная кристаллизация с участием водных флюидов и растворенных в них веществ, формируются кристаллы многих минералов, представляющие гордость минералогических музеев.
На территории СССР еще до нашей эры страна гипербореев славилась богатством самоцветов, отправлявшихся через Крым в Малую Азию, Грецию и Рим. Древние греческие и римские ученые повествовали о сказочных камнях из неведомых Рифейских гор, как называли в те времена Урал. По-видимому, именно об уральских изумрудах и аквамаринах говорит Плиний, сообщая в 70-х годах и. э. о «знатнейших смарагдах скифов».
В 1830 г. к Якову Каковину, возглавлявшему Екатеринбургскую гранильную фабрику, явился безвестный смолокур по фамилии Кожевников и показал найденные под вывороченным пнем, как он считал, «худые аквамарины». Каковин, сын крепостного, проявил незаурядные способности в камнерезном деле, был отпущен на волю, создал несколько замечательных ваз, ныне хранящихся в Эрмитаже. В «худых аквамаринах» он узнал… изумруды. Вскоре во всем мире заговорили об открытии месторождения на Урале.
Этого человека, известного своей честностью и неподкупностью, влиятельный вельможа и коллекционер Л. Перовский обвинил в краже уникального камня «весом в фунт», о котором писали: «Едва ли не превосходящий достоинством изумруд, бывший в короне Юлия Цезаря». Карьера Каковина на этом оборвалась, сам он вскоре умер в безвестности, а пропавший изумруд так и не был найден. Спустя столетие академик Ферсман рассказал о том, как был найден уникальный «изумруд Каковина», самый большой из добытых в нашей стране, ныне хранящийся в Минералогическом музее АН СССР. Каковин был намеренно оклеветан и отправлен в тюрьму по навету алчного вельможи Перовского, который судя по всему, и присвоил драгоценную реликвию.
А уральские изумруды не иссякли. В Алмазный фонд СССР в 1978 г. поступил изумруд «Славный уральский» массой 3362,5 карат.
В скифских могильниках и гробницах египетских фараонов, в глубоких подземных мраморных залах могил императоров династии Мин, расположенных близ Пекина, находили шестигранные кристаллы травянисто-зеленого изумруда. Римский император Нерон развлекался, глядя через отшлифованный прозрачный изумруд на бои гладиаторов. С особо крупными изумрудами, так же как и с крупными алмазами, были связаны многочисленные преступления. Молва наделяла их всевозможными чудесными свойствами, так образно воспетыми Куприным в повести «Суламифь».
Мечта получить изумруд в лабораторных условиях владела многими исследователями. Но уже научились выращивать в пламени горелок рубины, уже был синтезирован и сам «неодолимый» — алмаз. А изумруд все не поддавался.
Успех пришел к младшему научному сотруднику Института геологии, геохимии и геофизики Сибирского отделения Академии наук СССР Г. В. Букину, работавшему в лаборатории А. А. Годовикова.
Искусственные изумруды получают при очень высоком давлении — 150 тыс. атмосфер и температуре 1550 °C. По внешнему виду они полностью имитируют природные. Для их диагностики применяются современные инструментальные методы — инфракрасная спектроскопия, электронный парамагнитный резонанс и другие, позволяющие определить примесные центры в кристаллах. Эти методы и помогли определить температуру, давление и концентрацию хрома и ванадия, при которых синтезируется изумруд.
Синтетические изумруды и александриты — не только ювелирные камни. Они оказались незаменимыми в квантовой электронике, нелинейной оптике. Изумруд используется в СВЧ-усилителях, резонаторных мазерах, работающих в диапазоне 3 см, а также для мазеров бегущей волны, применяемых в астрономических исследованиях. Выращивают кристаллы размером до 120 мм с заданными оптическими характеристиками.
Однако практическое значение и ценность бериллов не ограничиваются драгоценными кристаллами. Призматические шестигранные кристаллы бериллов прозрачны или полупрозрачны, хорошо образованы и имеют размеры от микроскопических до нескольких метров. Как силикатный минерал, берилл растворяется только в плавиковой кислоте. К сожалению, несмотря на высокую твердость, все бериллы очень хрупкие.
В современной технике большую ценность приобрел непрозрачный берилл, скромный брат роскошных самоцветов, важнейшее сырье для получения металла — бериллия.
В 1798 г. при химическом анализе изумруда и берилла французский химик Л. Воклен открыл окисел нового, ранее неизвестного элемента, который по имени минерала был назван им «берилловой землей» (землями тогда называли окислы металлов). Год спустя новому элементу было дано название «глюциний» из-за сладкого вкуса его солей (от греч. «глюкос» — сладкий). Новое название, однако, не получило широкого распространения и ныне сохранилось только во Франции. Лишь через тридцать лет после открытия элемента ученым удалось получить металлический бериллий в виде порошка.
Это один из наиболее легких металлов. Он в полтора раза легче алюминия и в четыре раза — нержавеющей стали. Ценнейшее свойство бериллия — жаростойкость, позволяющая использовать изделия из него при высоких температурах. Этим свойством обладают и его многочисленные сплавы. Незначительная добавка бериллия к некоторым металлам резко улучшает их механические свойства. Сплавы его используются для производства деталей и конструкций, подвергающихся длительному интенсивному напряжению или трению при нормальной и высокой температуре. Особой известностью пользуются бериллиево-медные бронзы, содержащие всего 1–5 % бериллия. Механические свойства (прочность, твердость и т. д.) бериллиевых бронз уникальны. Замечательная особенность их — увеличение в несколько раз твердости и прочности сплавов при высоких температурах. Бериллий находит применение в сплавах с алюминием, магнием и другими металлами, придавая им вязкость, жаростойкость, легкость и устойчивость к коррозии. Легкие и прочные бериллиево-алюминиевые сплавы — весьма перспективный материал для ракетостроения и космической техники.
Атомная структура бериллия позволяет использовать его и в атомных реакторах
