Валерий Петров - Рассказы о поделочном камне

Когда приходится наблюдать, как безжалостно отбивают куски прекрасных кристаллов кварца для того, чтобы «обогатить», вернее выделить из кристалла бездефектную, пригодную для использования его часть, делается немного не по себе. Многие специалисты пытались заменить этот процесс распиловкой или каким-либо другим способом, но ничего не выходило. Оказывается, только излом кристалла может рассказать о его строении, вскрыть дефекты; никакие распилы, травления, рентген и прочие точные методы не могут заменить простое визуальное (на глаз) изучение откола. По смене частоты трещин и их форме можно видеть, как постепенно улучшается качество кристалла.

Кварц вообще очень дешев; стоимость тонны чистейшего кварцевого песка, используемого в стекольном деле, не превышает нескольких рублей, тогда как один кристалл, пригодный для ювелирных изделий, стоит 10 руб. и более. Поэтому уже в прошлом столетии начались опыты по синтезу кристаллов кварца, но первое время успехи были совершенно ничтожны.

В 1905 г. итальянскому минералогу Г. Специя удалось получить первые кварцевые кристаллы, а в 1908 г. он вырастил искусственный кристалл кварца размером 2,5 см. В трудах того времени по минералогии приводилась фотография этого кристалла. Пожалуй, наиболее впечатляло то, что внутри кристалла виднелась проволочка, которой была обвязана затравка — кусок кристалла. На ней потом вырос синтетический кристалл. Концы проволоки выходили наружу, убедительно свидетельствуя об искусственности кристалла.

Свой кристалл Специя растил в стальном цилиндре — автоклаве, выдерживавшем большие давления. Он заполнил автоклав водой с раствором силиката натрия (растворимого стекла) и соли, затравку поместил в нижнюю часть, более холодную, а кусок стекла — в верхнюю, более горячую. Кристалл выращивался 199 дней. На стенках автоклава и на самом кристалле образовалось много мелких кристаллов.

Когда появилась потребность в пьезокварце и стоимость его поднялась до сотен рублей за килограмм, методом синтеза кварца заинтересовались крупные ученые. Были детально изучены включения растворов в кварце. Исследования показали, что кварцевые кристаллы растут в водных щелочных, главным образом содовых, растворах. Термодинамики установили, что рост кристаллов может идти и за счет кварцевого стекла или кремниевого геля.

Строение кристаллов волынского лабрадора. Снимки сделаны под электронным микроскопом

а — увеличено в 7300 раз; б — в 9000 раз (по Н. К. Крамаренко, 1975)

Строение благородного опала

Снимок сделан под электронным микроскопом (увеличено в 10 000 раз)

Кристаллы кварца, извлеченные из пустоты в скарне

Искусственный кристалл кварца

Пластинки уральского «перелифта» — параллельно полосчатого розовато-белого халцедона

Агат из района города Ахалцихе. Белая полоса по краям означает, что агат выделялся на ранее образованных белых цеолитах. Темно-серая и светлая полосы — концентрический халцедон, в середине — кристаллический кварц (зернистая часть внизу) и кальцит (белое в центре); справа виден прозрачный кальцитовый кристалл

Кристалл уральского кварца высотой около 1,5 м (из музея ИГЕМа АН СССР)

Окаменелое дерево, замещенное белым халцедоном — кахолонгом. На годовых кольцах сохранилась примесь графита, подчеркивающая структуру дерева

Агатовая пепельница

Мраморный оникс, хорошо видны слоистые натеки кальцита

Камея Гонзага

Декоративные книжки из мрамора. Справа — с обложкой из родонита и корешком из яшмы, в середине — с обложкой из криворожских красных железистых кварцитов и корешком из черного кварцита, слева — с обложкой и корешком из яшмы

Фигурки птиц из просвечивающего офиокальцита

Изделия из тувинского агальматолита

Курильница из агальматолита

В 40—50-х годах англичане супруги Н. и У. Вустеры всего за 4—5 дней вырастили кристаллы до 2 см в поперечнике. В лабораториях телефонной компании Белла были синтезированы кристаллы кварца весом более фунта (450 г) за 70 дней.

У нас в стране работы по кристаллизации кварца очень интенсивно и с большим успехом велись кристаллографами Н. Н. Шефталем и В. П. Бутузовым в Институте кристаллографии.

Сейчас синтетический кварц — отнюдь не редкость. Его научились даже подкрашивать. Сильную окраску кварца иногда вызывает очень незначительная примесь окрашивающего окисла. В 1966 г. американец Вуд показал, что достаточно добавить всего несколько миллионных долей кобальта, чтобы кристалл стал ярко-голубым, причем в решетке кристалла кобальт занимает место кремния.

Природный кварц тоже не безразличен к примесям, он довольно легко захватывает ионы алюминия и железа. Эти примеси не видны, и только после облучения их рентгеновскими лучами кристаллы с алюминием окрашиваются в дымчатый цвет, а с железом — в красновато-фиолетовый, приобретая аметистовую окраску. Ученым удалось искусственно синтезировать многие окрашенные кристаллы кварца. Все они широко используются в ювелирном деле. Дымчатая окраска позволяет судить о степени загрязненности кварца глиноземом. Это открытие породило сейчас целое направление исследования жильного кварца рудных месторождений. Установлено, что кристаллы во многих случаях зональны, отдельные зоны могут быть показателем условий, в которых шел рост кварца.

Несмотря на успехи синтеза, наиболее совершенные кристаллы синтезировать не удается. Хочется надеяться, что эта загадка кварца со временем будет раскрыта.

Хризопраз

Яблочно-зеленый мелкокристаллический кварцевый или халцедоновый агрегат, окрашенный неразличимыми простым глазом включениями зеленых никелевых минералов, наиболее часто — гарниеритом.

В прошедшем (18-м) столетии хризопрас был любимым камнем; вставки из него тогда осыпали бриллиантами и сам камень ценили довольно дорого. Фридрих Великий постоянно носил в перстне хризопрас и даже украсил им корону Сансуси.

На знаменитое месторождение хризопраза Сарыкул-Болды в Центральном Казахстане мы ехали, не зная дороги. Местные жители показали нам развилку на главном шоссе и сказали: «Дорога прямая, километров через 20 будет кош, там обычно бывают чабаны; они вам покажут. Ну, а если у коша никого не встретите, то езжайте правой дорогой, там недалеко, не более 10 км. Месторождение на верху холма, вы его сразу увидите». Поехали. В коше стояла большая бригада студентов-животноводов, но ни один из них не знал местности. Пришлось ехать по правой дороге. Вскоре показалось несколько холмов, крайне интересных по своей морфологии. Все они были примерно одной высоты и с плоскими вершинами. Холмы эти — столовые горы — останцы первоначального рельефа местности. Когда-то здесь была равнина, и именно ее остатками являются плоские вершины гор; затем произошел подъем местности как раз на высоту холмов. Позднее реки и ручьи начали размывать эту высокую равнину, сначала образовав ущелья, которые, постепенно расширяясь, создали ту новую, более низкую равнину, по которой ехали мы. И лишь холмы — немые свидетели прошлого — возвышались над этой молодой равниной.

Когда мы увидели холмы, стали думать, какой же из них Сарыкул-Болды. Остановили взгляд на самом большом. Подъехали, нигде признаков жилья. Кажется, на склоне есть разведочные канавы, а следов добычи не видно; объехали весь холм, однако ничего не нашли. Наверное, на поиски пришлось бы потратить еще много часов, но тут нам повезло — в степи показался чабан на лошади. Он-то и рассказал, что месторождение находится на соседнем, самом маленьком холме, поселок же расположен в ложбине между двумя холмами.

Склоны холмов гладкие; на них попадаются отдельные глыбы камня, а внизу видны крупные скалы. Такая картина говорит о том, что на вершинах холмов расположены мягкие глинистые, легко размывающиеся породы, а у подножия — плотные. Сразу можно было предположить, что на древней равнине была сформирована кора выветривания, остатки которой видны и сейчас в виде бурой глины. Впоследствии эта догадка полностью подтвердилась.

Кора выветривания — интересное и геологически очень важное образование. Рождается она в результате очень длительного воздействия на горную породу дождевой воды, кислорода воздуха и почвенных растворов. Такое воздействие не выдерживает ни одна силикатная горная порода. Большинство горных пород превращается при этом в различные глины, постепенно книзу переходящие в свежие породы. Мощность древней коры выветривания может быть довольно большой — до 100 м.