Прочие свойства - Северо-Кавказский горно

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАМНЕЙ
И МИНЕРАЛОВ ДЛЯ ЮВЕЛИРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Часть II
Методические указания
по выполнению лабораторной работы
для студентов 2-го курса направления подготовки
261400.62 «Технология художественной обработки
материалов», квалификация выпускника – бакалавр
Составитель: К. Г. Сабеев
Владикавказ 2014
0
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
Кафедра технологии художественной обработки материалов
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАМНЕЙ
И МИНЕРАЛОВ ДЛЯ ЮВЕЛИРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Часть II
Методические указания
по выполнению лабораторной работы
для студентов 2-го курса направления подготовки
261400.62 «Технология художественной обработки
материалов», квалификация выпускника – бакалавр
Составитель: К. Г. Сабеев
Допущено
редакционно-издательским советом
Северо-Кавказского горно-металлургического института
(государственного технологического университета).
Протокол заседания РИСа № 4 от 16.07.2014 г.
Владикавказ 2014
1
УДК 549
ББК 30.3
Ф 50
Рецензент:
доктор технических наук, профессор
Северо-Кавказского горно-металлургического института
(государственного технологического университета),
действительный член Российской инженерной академии
Кожиев Х. Х.
Ф 50
Физико-химические свойства камней и минералов для
ювелирной промышленности. Часть II: Методические указания по выполнению лабораторной работы для студентов,
обучающихся по направлению подготовки 261400.62 «Технологии художественной обработки материалов», квалификация
выпускника – бакалавр / Сост.: К. Г. Сабеев; Северо-Кавказский
горно-металлургический институт (государственный технологический университет). – Владикавказ: Северо-Кавказский
горно-металлургический институт (государственный технологический университет). Изд-во «Терек», 2014. – 56 с.
УДК 549
ББК 30.3
Редактор: Иванченко Н. К.
Компьютерная верстка: Куликова М. П.
 Составление. ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский
горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)», 2014
 Сабеев К. Г., составление, 2014
Подписано в печать 8.12.2014. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура
«Таймс». Печать на ризографе. Усл. п.л. 3,26. Уч.-изд. л. 2,82. Тираж 15 экз.
Заказ №
. Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет). Издательство «Терек».
Отпечатано в отделе оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ).
362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44.
2
Лабораторная работа
МЕТОДЫ ОГРАНКИ ОБЫЧНЫХ, ПОДЕЛОЧНЫХ
И ПРИРОДНЫХ КАМНЕЙ
Введение
Для решения основной задачи данной лабораторной работы необходимо изучить все существующие физические свойства минералов.
При этом надо выявить простейшие физические признаки минерала,
так как блеск, цвет, твердость и т. п. обычно позволяют отнести его к
определенной группе, а иногда и назвать достаточно точно.
Украшать ювелирные изделия камнями и минералами люди начали давно, при этом ценился в основном цвет камня (минерала). Красивые яркие камни вызывали у людей различные ощущения. Ими любовались, приписывали им магическую силу предсказания, лечебные
свойства. Гораздо позже, в XIX веке, камни начинают ценить за их
истинные качественные свойства – твердость, чистоту, размеры. Кроме того, начали обращать внимание на их прочность и огранку [1].
1. Свойства и классификация ювелирных камней
Драгоценность камней определяется целым рядом качеств [1, 2].
Такими являются твердость, окраска и химическая стойкость, прозрачность, блеск, способность преломлять свет и воспринимать
огранку.
Твердость камня – это способность сопротивляться внешнему механическому воздействию (пилению, царапанию). Твердость для камня играет важную роль. Наиболее удобным способом определения
твердости считается определение по шкале Мооса. Минералы расположены в ней по возрастанию их твердости. Для сравнения с минералами в шкале приводятся некоторые металлы и другие материалы:
1 – Тальк соответствует твердости графита или свинца;
2 – Каменная соль соответствует твердости гипса, ногтя, золота,
олова, алюминия;
3 – Кальций соответствует твердости меди, серебра;
4 – Плавиковый шпат – соответствует твердости платины, цинка,
железа, фосфористой бронзы;
3
5 – Апатит соответствует твердости стекла, никеля, палладия;
6 – Полевой шпат соответствует твердости иридия, малоуглеродистой стали;
7 – Кварц соответствует твердости каленой инструментальной
стали, осмия;
8 – Топаз;
9 – Корунд;
10 – Алмаз.
Следует указать, что окраска камней играет значительную роль в
их оценке. Знакомясь с камнем, необходимо ясно различить цвет, оттенок, тон и интенсивность окраски.
Окраску минералов можно разделить на два вида. В одном из них
цвет камня постоянен и зависит не от примесей, а непосредственно от
химического состава минерала. Такую окраску принято называть
идиохроматической. Она присуща в основном непрозрачным цветным
камням – лазуриту, гематиту, малахиту и др. Другой вид окраски с
присутствием в химическом соединении какого-либо красителя – элемента, способного придавать окраску минералам – называется аллохроматической. Такими элементами являются: хром, титан, ванадий,
железо, кобальт, марганец, никель, медь и т. д. Эти элементы академик А. Е. Ферсман назвал «красителями» мира.
Кроме того, для умения определять драгоценные камни и при работе с ними необходимо знать о таких качествах камня, как хрупкость
– свойство минерала крошиться при механическом воздействии; химическая стойкость – способность сопротивляться действию кислот и
щелочей, а также выдерживать высокую температуру. Плотность –
один из основных признаков определения камня; порочность – наличие в камнях трещин, инородных включений, пузырьков. Порочность
является важным признаком при оценке драгоценных камней и во
многом изменяет их физические свойства.
Прозрачность – способность минерала пропускать свет. По прозрачности минералы делятся на прозрачные, полупрозрачные (просвечивающие) и непрозрачные. От прозрачности самоцветов во многом
зависит огранка камня и его стоимость. Преломление характеризует
разность скорости света при переходе его из воздушной среды в кристаллическую и обратно. От показателя преломления света минералом
зависит его блеск. Считается, что различные минералы по блеску могут иметь блеск стеклянный, алмазный, полуметаллический. Стеклянный блеск характеризуется показателем преломления от 1,3 до 1,9;
4
алмазный – от 1,9 до 2,6; полуметаллический – от 2,6 до 3,0. Блеск
также может быть жирный, смолистый.
Способность преломлять свет и принимать огранку позволяет
подчеркивать оптические свойства камня и света в нём. Ограненный
камень представляет собой выпуклый многогранник, грани которого
могут быть различной формы и размера рис. 1. Однако, чтобы представить себе ограненный камень, необходимо иметь понятие о форме
и типе огранки. По форме ограненные камни делятся на круглые,
овальные, маркизы, каре (квадратные), прямоугольники, груши, капли, ромбы. Кроме того, допускаются и специальные формы. У некоторых камней, имеющих прямоугольную или иную форму с острыми
углами, углы могут быть посечены (обрезаны). На рис. 2–8 представлены камни различных форм и типов огранки.
Рис. 1. Сингония кристаллов.
1 – кубическая;
2 – гексагональная;
3 – тригональная;
4 – тетрагональная;
5 – ромбическая;
6 – моноклинная;
7 – триклинная. Верхний
ряд – сингония высшей
категории (более одной
оси выше второго порядка); средний ряд – сингонии средней категории
(только одна ось выше
второго порядка); нижний
ряд – сингонии низшей
категории (ни одной оси
выше второго порядка).
5
Рис. 2. Простые формы огранки кристаллов триклинной,
моноклинной и ромбической сингоний:
1 – моноэдр; 2 – пинаконд; 3 – триэдр; 4 – ромбическая призма;
5 – ромбический тетраэдр; 6 – ромбическая пирамида;
7 – ромбическая дипирамида.
Рис. 3. Простые формы огранки
кристаллов сингонии средней
категории:
а – сечение тригональных форм;
б – сечение дитригональных форм;
в – сечение тетрагональных форм.
1 – тригональная призма;
2 – дитригональная призма;
3 – тетрагональная призма;
4 – тригональная пирамида;
5 – дитригональная пирамида;
6 – тетрагональная пирамида;
7 – тригональная дипирамида;
8 – дитригональная дипирамида;
9 – тетрагональная дипирамида.
6
Рис. 4. Простые формы огранки кристаллов сингонии средней категории:
а – сечение дитетрагональных форм;
б – сечение гексагональных форм;
в – сечение дигексагональных форм;
1 – дитетрагональная призма;
2 – дитетрагональная пирамида;
3 – дитетрагональная дипирамида;
4 – гексагональная призма;
5 – гексагональная пирамида;
6 – гексагональная дипирамида;
7 – дигексагональная призма;
8 – дигексагональная пирамида;
9 – дигексагональная дипирамида.
Рис. 5. Простые формы огранки кристаллов сингоний средней категории.
а – сечение тригональных форм; б – сечение дитригональных форм;
в – сечение тетрагональных форм; г – сечение дитетрагональных форм;
д – сечение гексагональных форм. 1 – ромбоэдр; 2 – тригональный трапецоэдр; 3 – дитригональный скаленоэдр; 4 – тетрагональный тетраэдр;
5 – тетрагональный трапецоэдр; 6 – тетрагональный скаленоэдр;
7 – гексагональный трапецоэдр.
7
Рис. 6. Простые формы огранки кристаллов кубической сингонии.
Ряд тетраэдра: 1 – тетраэдр; 2 – тригон-тритетраэдр;
3 – тетрагон-тритетраэдр; 4 – пентагон-тритетраэдр;
5 – гексатетраэдр; АВС – исходный треугольник.
Форма граней показана под чертежами простых форм
Рис. 7. Простые формы огранки кристаллов кубической сингонии.
Ряд октаэдра: 1 – октаэдр; 2 – тригон-триоктаэдр; 3 – тетрагон-триоктаэдр;
4 – пентагон-триоктаэдр; 5 – гаксаоктаэдр (18 треуголных граней);
АВС – исходный треугольник.
Форма показана под чертежами простых форм.
8
Рис. 8. Простые формы огранки кристаллов кубической сингонии.
Ряд гексаэдра (куба): 1 – гексаэдр (куб); 2 – тетрагексаэдр;
3 – ромбододекаэдр; 4 – пентагон – додекаэдр: 5 – додекаэдр;
АВСD – исходный квадрат. Форма граней показана
под чертежами простых форм.
2. Огранка камней и минералов
Существует семь основных типов огранки, не считая специальных: бриллиантовая, ступенчатая, смешанная, роза, кабошон, клиньями, таблитчатая [1, 2, 3]. По установившейся традиции каждой форме
соответствуют определенные типы огранки. Но, в свою очередь, каждая из форм камней может принимать большинство типов огранки.
Тип огранки может быть обусловлен физическими и оптическими
свойствами камней (прочностью, прозрачностью). Огранку «кабошон»
придают, как правило, камням непрозрачным и полупрозрачным.
Бриллиантовой огранкой гранят алмазы любой формы.
Каждый тип огранки имеет разновидности. Наиболее разнообразна бриллиантовая огранка. Огранка считается полной, когда камень
огранен сверху и снизу. Если же грани нанесены на камень только
сверху, огранка носит название «розы».
Полностью ограненный камень делится как бы на две части:
верхнюю – коронка и нижнюю – павильон. Граница между коронкой и
павильоном называется рундистом – это самая широкая часть камня.
Толщина (высота) рундиста у различных камней неодинакова и зависит от величины и характеристики камней.
9
Гранью камня называется часть поверхности, ограниченная ребрами. Форма граней зависит от типа огранки и от местонахождения
грани на камне. Грани могут иметь форму треугольника, четырехугольника и других многоугольников. Ребром называется граница
схождения граней. Площадка – верхняя горизонтальная грань.
Шип, или калетта – вершина павильона. Углом шипа называется
угол схождения граней при вершине павильона. От огранки зависит и
угол шипа. Если вершина павильона подсечена (срезана), то горизонтальная площадка на срезе называется кюласа.
Ювелирные камни классифицируют по трем основным признакам: химическому составу, природе окраски, назначению и происхождению, по ценности [1, 2, 4].
По химическому составу камни – это сложные природные соединения – силикаты и окислы. Силикаты – природные химические соединения кремневой кислоты с калием, натрием, магнием, кальцием,
железом, алюминием. Окислы – соединения химических элементов с
кислородом. Окислы металлов присутствуют почти во всех минералах. Камни, приближенно сходные по химическому составу, делятся
на группы. По природе окраски, назначению и происхождению камни
делятся на самоцветы, цветные поделочные и органические.
Самоцветами принято считать прозрачные минералы, окрашенные или бесцветные, идущие в огранку. Цветными камнями считают
просвечивающие (полупрозрачные) или непрозрачные камни. Последние хорошо воспринимают гладкую огранку и используются для
ювелирных и декоративных поделок и их называют поделочными
камнями.
3. Классификация камней и минералов по ценности
Классификация камней по ценности разработана акад.
А. Е. Ферсманом и представляет собой три группы: А – самоцветы,
В – цветные камни, С – органические [1, 2, 3, 4]. Каждая группа делится на порядки (классы) и подклассы в порядке понижения ценности камней.
Камни группы А
I порядка: алмаз, рубин, сапфир, изумруд, александрит, эвклаз,
благородная шпинель.
II порядка: топаз, аквамарин, берилл, красный турмалин, густой
аметист, альмандин, демантоид, уваровит, глацинт, циркон, благородный опал.
10
III порядка: 1-й подкласс – гранат, бирюза, полихромовый турмалин, зеленый урлалин.
2-й подкласс – горный хрусталь, дымчатый кварц, светлый аметист, халцедон, сердолик, гелиотрит, хризопраз.
Камни группы В
I порядка: нефрит, лазурит, малахит, авантюрин, кварцит, агат,
яшма, орлец.
II порядка: обсидиан, мраморный оникс, сланцы и др.
Камни группы С: жемчуг, коралл, янтарь и гагат.
К драгоценным камням относят самоцветы, имеющие высокую
твердость, превосходную окраску, чистоту (камни группы А, I порядка), а также камни других групп и порядков, имеющие редкие индивидуальные качества (жемчуг, аметист, опал и др.)
К полудрагоценным камням относят самоцветы и цветные камни
группы А, II–III порядков, обладающие твердостью в пределах 7–5 по
Моосу, привлекательной окраской, способностью принимать огранку
и шлифовку.
К полудрагоценным поделочным относят камни группы А III порядка, группы В I порядка, группы С (кроме жемчуга), используемые
кроме ювелирных изделий как ценный поделочный материал.
Самоцветы
Алмаз (по гречески означает «адамас» – непобедимый, непреоборимый), представляет собой кристаллический углерод, кристаллы которого, как правило, имеют форму октаэдра, бесцветны, часто имеют
оттенки (надцвет) коричневых, желтоватых, реже голубоватых, сиреневых и других тонов. Очень редко встречаются цветные алмазы и
чрезвычайно редко – черные. Кроме прозрачных существуют мутные
и непрозрачные разновидности алмаза. Это борт – серые и черные
зернистые сростки, покрытые зернистой коркой; карбонадо – черные,
похожие на кокс агрегаты овальной формы. Прозрачные кристаллы
алмазов могут иметь включения в виде угольков, внутренние трещины
которых значительно понижают его стоимость.
Алмаз обладает сильным алмазным блеском. Это самый твердый
из всех материалов. Твердость его по Моосу 10, плотность 3,5, показатель преломления 2,42. Алмаз химически стоек, на него не действуют
никакие растворители. Может быть окислен в расплавленной селитре.
11
При температуре 850 – 1000 С на воздухе сгорает, превращаясь в
угольную массу, а при 3000 С – в графит.
Крупные чистые кристаллы встречаются редко и ценятся очень дорого. Крупными считаются алмазы массой более 10 каратов (1 карат – 0,2 г),
а массой порядка 100 карат за всю историю добычи алмазов найдено
всего несколько штук. Крупные камни имеют собственные имена и
хранятся в музеях. Самый крупный алмаз «Кулинан» 3106 каратов
найден в Южной Америке в 1905 году. Впоследствии из него было
огранено четыре крупных и более 100 небольших бриллиантов.
Ограненный алмаз называют бриллиантом. После огранки камень
приобретает прекрасную световую игру, переливаясь всеми цветами
радуги. По массе бриллианты делятся на мелкие – до 0,5 карата, средние – от 0,5 до 1 карата и крупные – свыше 1 карата. Камни любой
формы гранятся бриллиантовой огранкой, за исключением очень мелких и плоских, которые гранятся розой. Алмазы, не пригодные для
огранки, используются для технических целей.
Группа корунда
Рубин – кристаллический глинозём (окись алюминия), или корунд, красных цветов. Цвет его колеблется от розового до яркокрасного любых оттенков. Окраска обусловлена примесями окиси
хрома и железа. Лучшие образцы рубина прозрачны и густо окрашены. Блеск рубина – от алмазного до стеклянного. Плотность 4,05;
твердость по Моосу 9; показатель преломления 1,76–1,77. Химически
рубин стоек, ни одна из кислот на него не действует. Рубин гранится
различными огранками: бриллиантовой, смешанной, ступенчатой, кабошоном. Широко используется для вставок в золотые изделия.
Сапфир – корунд, окрашенный в синие цвета окисями титана и
железа. Цвет сапфира – от бледно-голубого до темного различных оттенков. Однако встречаются сапфиры желтого и зеленого цветов.
Цветной корунд носит название «белый зефир» или «восточный алмаз». Сапфир очень тверд, плотность 4,06; твердость по Моосу 9; показатель преломления 1,6–1,77. Химически стоек, выдерживает достаточно высокую температуру. Сапфир гранится несколькими типами
огранки – бриллиантовой, ступенчатой, густоокрашенные экземпляры
– кабошоном. Используется для вставок в золотые изделия. Сапфиры
и рубины в старину на Руси назывались яхонтами. Включение рутила
вызывают в сапфире и рубине появление звёзд.
12
Группа бериллов
Камни берилловой группы имеют сложный химический состав.
Они являются алюмосиликатами (химическое соединение, в составе
которого кремний и алюминий, которые играют одинаково важную
роль, частично заменяя друг друга) окиси бериллия. Цвет этой группы
берилла варьируется в широких пределах: зеленый, желтый, голубой.
В зависимости от окраски камни имеют различные названия и ценность. Разновидности берилла: берилл обыкновенный, изумруд, аквамарин, гелиодор.
Берилл обыкновенный – камень зеленых и темно-зеленых тонов,
прозрачный, имеет стеклянный блеск, хрупкий. Плотность 2,6–2,7;
твердость по Моосу 7,75; показатель преломления 1,57–1,58. Химически стоек. Чистые прозрачные камни применяются для ювелирных
целей.
Изумруд имеет красивый травянисто-зеленый (изумрудный) цвет.
Окрашен примесями хрома и ванадия, ровноокрашенные, беспорочные, прозрачные камни встречаются редко и ценятся очень дорого.
Как правило, кристаллы имеют трещины, помутнения и другие пороки. Изумруд достаточно тверд, но очень хрупок, имеет сильный стеклянный блеск. Плотность 2,37; твердость по Моосу 7,75. В химическом отношении камень стойкий. После огранки изумруд чаще всего
имеет прямоугольную и квадратную форму; огранка ступенчатая,
иначе изумрудная. Изумруд как вставка в ювелирные изделия применялся в древнее время и сегодня с успехом украшает ювелирные изделия из драгоценных металлов, часто в сочетании с бриллиантами.
Ввиду хрупкости изумруда оправу для него делают из золота 750-й
пробы.
Аквамарин (морская вода в переводе с латинского) – камень исключительной прозрачности, с сильным стеклянным блеском, хрупкий. Цвет его колеблется от едва голубоватого, почти бесцветного, до
густого зелено-голубого. Плотность 2,6–2,7; твердость по Моосу 7,75;
показатель преломления 1,58. Химически стоек. В ограненном аквамарине прекрасная игра света. Как правило, получает бриллиантовую
огранку. В ювелирных украшениях используется с древности, ставится во все драгоценные металлы.
Гелиодор – камень желтовато-бурого и золотистого цветов. Прозрачен, имеет стеклянный блеск, в граненном виде используется в
ювелирных украшениях из серебра и золота.
13
Воробьевит и морганит также разновидности берилла – розоватые
и красноватые. Бацуит – небесно-голубой, гашенит – яблочнозеленый, ростерит – бесцветный.
Александрит (разновидность хризоберилла) – сложный окисел
бериллия и алюминия. Очень красивый самоцвет. Отличается свойством менять окраску; при дневном освещении густо-зеленый, при
искусственном – малиново-красный. Александрит прозрачен, обладает сильным стеклянным блеском, очень тверд. Устойчив к действию
кислот, но разрушается от щелочей. Плотность 3,6–3,7; твердость по
Моосу 8,5; показатель преломления 1,76. Александрит благодаря редкости и особым свойствам ценится очень дорого. Гранят его различными типами огранки, чаще бриллиантовой и смешанной, ставится в
ювелирные украшения из золота и серебра.
Группа оливина
Минералы, водящие в группу оливина, представляют собой силикаты магния и железа. Прозрачные разновидности применяют в ювелирном деле (оливин и хризолит).
Оливин (древнее название – перидот) название получил по оливково-зеленому цвету. Минерал желтого и зеленовато-желтого цвета,
прозрачен, обладает сильным стеклянным блеском. Очень хрупкий.
Плотность 3,5; твердость по Моосу 6,5–7; показатель преломления 1,66. Оливин растворяется в концентрированной серной кислоте.
Ювелиры используют обычно мелкие граненые камни, игра света которых похожа на алмазную.
Хризолит (в переводе с греческого «златокамень») – разновидность оливина, камень золотисто-зеленого цвета. Прозрачный с сильным стеклянным до жирного блеском, очень хрупкий. Плотность 3,5;
твердость по Моосу 6,5. Растворяется в концентрированной серной
кислоте. Хризолит подобно оливину гранится обычно мелкими камнями. Вставляется в золотые ювелирные крашения.
Шпинели
Шпинель – сложное химическое соединение окислов алюминия
магния. Разнообразие окраски зависит от присутствия окислов хрома,
железа, ванадия. Под действием света шпинель может терять свой
первоначальный цвет. Все разновидности шпинели прозрачны, имеют
стеклянный блеск, обладают высокой твердостью, но хрупки. Плот14
ность 3,6; твердость по Моосу 8; показатель преломления 1,72. Разновидности шпинели: рубиновая шпинель – густо-красного цвета; рубицелл – желтого или оранжевого цвета; рубин балэ – розового или
бледно-красного цвета; рубицелл – желтого или бурого цвета; альмандиновая шпинель – красновато-фиолетового цвета. Очень редко
встречаются шпинели с голубоватыми, синими и зеленоватыми оттенками. Шпинели гранятся всеми типами огранки и благодаря красивому внешнему виду используются в ювелирных изделиях из драгоценных металлов.
Группа турмалина
В группу турмалина входит алюминосиликаты кальция, железа,
магния, лития, бора. Они имеют сложный химический состав и самую
разнообразную окраску.
Турмалин (от сингалезского «турмали») – прозрачен с сильным
стеклянным блеском, достаточно прочен, Плотность 2,9–3,3, твердость
по Моосу 7–7,5; показатель преломления 1,63, химически стойкий.
Ахроит – безцветная разновидность турмалина.
Хромтурмалин – ярко-зеленая, окрашенная хромом разновидность турмалина.
Полихромный турмалин – многоцветный, может быть окрашен в
несколько цветов, плавно соединяющихся между собой.
Шерл – черный турмалин.
Наиболее распространенная огранка для турмалина – клиньями и
смешанная.
Ограненные турмалины обладают хорошей игрой, не используются в ювелирных украшениях из драгоценных металлов.
Группа граната
Группа граната объединяет более тридцати минералов, состоящих из кремневой кислоты и окислов металлов. В химическом составе гранатов в различных состояниях могут присутствовать: железо,
алюминий, магний, марганец, кальций и титан. Ювелирный интерес
представляют всего пять разновидностей (альмандин, пироп, гроссуляр и др.).
Альмандин – красно-коричневого цвета минерал. Обладает жирным блеском, высокой плотностью, хрупкий. Показатель преломления
15
1,77, химически стоек. Прозрачным альмандинам придают брильянтовую огранку, а некоторые разновидности граната – кабошоном.
Пироп – минерал густого кроваво-красного цвета. Прозрачный с
жирным блеском, хрупкий. С течением времени мутнеет из-за появления большого числа трещин. Плотность 3,7–3,8, твердость по Моосу
7,1–7,5, показатель преломления 1,77. Пироп гранится розой. Используется в изделиях из драгоценных металлов, чаще в серебре.
Гроссуляр (с латинского – крыжовник). Цвет гроссуляра может
быть золотисто-желтым, буровато-красным, винно-красным, зеленоватым. Встречается в виде просвечивающего и прозрачного минералов. Плотность 3,4–3,6, твердость по Моосу 6,5–7, показатель преломления 1,73–1,74. Прозрачные разновидности гранятся брильянтовой
огранкой, просвечивающие – кабошоном. Вставляются чаще всего в
золотые украшения.
Уваровит – известково-хромистый гранат. Присутствие хрома
придает изумрудно-зеленую и темно-зеленую окраску. Просвечивающий, имеет стеклянный до жирного блеск, хрупкий. Плотность 3,42
г/см3, твердость по Моосу 7–7,5, показатель преломления 1,87. Уваровит гранится кабошоном.
Используется как вставка в золотые ювелирные изделия.
Демантоид – разновидность граната красивого зеленого цвета,
прозрачный, за что его называют «уральским хризолитом». Обладает
алмазным блеском. По силе светопреломления, определяющей игру
камней, демантоид стоит выше всех самоцветов. Плотность 3,5 г/см3,
твердость по Моосу 5,5–6. Демантоид, ограненный бриллиантовой
огранкой, приобретает живую игру и становится похож на редкие зеленые бриллианты.
Циркон (от искаженных персидских слов «цар» – золото, «гун» –
цвет), является химическим соединением окислов кремния и циркония. В ювелирном деле используются прозрачные разновидности –
бесцветные, голубые, зеленые.
Разновидность циркона – гиацинт – имеет оранжевый, желтый,
золотисто-коричневый, коричневато-красный цвет. Плотность
4,7 г/см3, твердость по Моосу 7–8, показатель преломления 1,92–1,97,
химически стойкий, выдерживает высокую температуру нагрева. В
ограненном виде гиацинт приобретает красивую игру света. Вставляется в ювелирные изделия из драгоценных металлов.
Топаз является фторсиликатом алюминия. Назван по месту первой находки его на острове Топазиос (в красном море). Топазы могут
быть бесцветными, винно-желтыми, соломенно-желтыми. Прозрач16
ный, имеет стеклянный блеск. Плотность 3,5–3,6, твердость по Моосу
8, показатель преломления 1,62–1,63. Окрашенные разновидности топаза от яркого света постепенно выцветают. При прокаливании желтые топазы могут приобретать розоватую или красноватую окраску.
Топазы гранятся бриллиантовой, ступенчатой и смешанной огранкой,
обретая приятную игру света. Вставляются в золотые и серебряные
ювелирные изделия.
Группа кварца
Камни группы кварца представляют собой минералы кремния. Их
можно разделить на две подгруппы. В первую подгруппу входят камни с ярко выраженной кристаллической формой породообразующего
минерала кремния – кварца: горный хрусталь, дымчатый кварц, аметист, морион, цитрин, празем, розовый кварц, авантюрин, волосатик.
Во вторую – камни со скрытокристаллической (волокнистой) формой
кварца: халцедон, сапфирин, сердолик, хризопраз, сардер, агат, яшма.
Породообразующим минералом этой подгруппы является халцедон.
Группа кварца наряду с самоцветными включает и цветные разновидности камней.
Горный хрусталь – бесцветная разновидность кварца, прозрачен,
обладает стеклянным блеском. Плотность 2,65, твердость по Моосу 7,
показатель преломления 1,55. Гранится горный хрусталь бриллиантовой, смешанной и ступенчатой огранкой. Широко применяется как
вставка в ювелирные украшения из драгоценных и недрагоценных
металлов.
Дымчатый кварц (раухтопаз) – минерал от светлого до бурого
цвета, прозрачный, со стеклянным блеском. Плотность 2,65, твердость
по Моосу 7, показатель преломления 1,55–1,56. При прокаливании
дымчатый кварц становится золотисто-желтым и называется жженым
цитрином. Вставляется в золотые и серебряные ювелирные изделия.
Аметист – минерал от бледно-фиолетового, почти бесцветного, до
густо-фиолетового цвета. Камни часто бывают порочными (трещины
и расслоение внутри). Окраска часто располагается неравномерно.
Густо окрашенные аметисты при искусственном освещении могут менять цвет на малиново-красный. Обладает сильным стеклянным блеском до жирного, очень хрупки. Плотность 2,65, твердость по Моосу 7,
показатель преломления 1,56. При прокаливании на воздухе аметист
обесцвечивается, а при прокаливании в специальных условиях приобретает золотисто-желтый цвет, с более сильным блеском, чем у прока17
ленного топаза. Аметист гранится ступенчатой и смешанной огранкой. Аметист часто используется в сочетании с бриллиантами в ювелирных изделиях из драгоценных металлов.
Морион – черная, просвечивающая разновидность кварца. Имеет
жирный блеск. Плотность 2,65, твердость по Моосу 7. Гранится, как
правило, кабошоном и вставляется в золотые и серебряные изделия.
Цитрин – лимонно-желтого и золотисто-желтого цветов. Прозрачный, с сильным стеклянным блеском. Плотность 2,65, твердость
по Моосу 7, показатель преломления 1,55–1,56.
Празем – разновидность кварца, цвета зеленого лука, просвечивающий, со стеклянным блеском, хрупкий. Ограненный празем используется как вставка в изделиях из золота и серебра.
Цветные разновидности группы кварца
Розовый кварц – имеет нежно-розовую окраску, просвечивающий.
Обладает восковым блеском. Используется как поделочный материал для небольших художественных изделий.
Авантюрин (солнечный камень) – мелкозернистый кварцит, серовато-желтого, желтовато-коричневого, красновато-коричневого, реже
зеленого цветов с красивыми золотистыми и красноватыми искорками. Искристость камня обусловлена обильными включениями листочков слюды. Не прозрачный, со стеклянным блеском, хрупкий. Камни
желтовато-коричневых и красноватых тонов называют «собранием
любви». Плотность 2,6, твердость по Моосу 6–6,5. Используется в золотых ювелирных изделиях и мелких художественных поделках. Для
ювелирных изделий гранится кабошоном и простой таблитчатой
огранкой.
Волосатики – кварцевые минералы с ясно различимыми нитями
или удлиненными кристаллами других минералов. К волосатикам относятся камни группы «тигровый глаз», окрашенные в различные цвета с тонкими нитями асбеста. Эти камни имеют характерный продольный «зайчик» более светлого оттенка. Желтовато-коричневый «тигровый глаз», серовато-зеленый «соколиный глаз». Непрозрачные, со
стеклянным блеском, хрупкие. Камни группы «тигровый глаз» при
прокаливании сильно светлеют, иногда принимают розовую окраску.
Для ювелирных целей волосатики гранятся кабошоном.
Халцедон – просвечивающий, с восковым блеском, хрупкий минерал. Окраска равномерная, белых, серых и желтоватых оттенков.
Плотность 2,6, твердость по Моосу 6,7. Гранится халцедон кабошоном.
18
Сапфирин – минерал с равномерной окраской, голубовато-серый
или мутно-синий. Просвечивается, с восковым блеском, хрупкий.
Плотность 2,6, твердость по Моосу 6,7. Гранится кабошоном. Применяется в ювелирных украшениях из драгоценных и недрагоценных
металлов.
Сердолик – бледно-розовой, желтой, оранжево-красной, красной,
красно-коричневой окраски минерал. Может иметь неравномерную
окраску, сочетая сразу несколько цветов, имеет восковой блеск. Красные камни называют карнеолами. Плотность 2,6, твердость по Моосу
6,5. Для ювелирных целей гранится низким кабошоном. Применяется
для небольших художественных поделок.
Хризопраз – яблочно-зелёного и изумрудно-зелёного цветов.
Может иметь неравномерную окраску. Просвечивается, с восковым
или матовым блеском, хрупкий. Плотность 2,6, твердость по Моосу 6,7. Гранится высоким кабошоном. Вставляется в золотые и серебряные ювелирные изделия.
Гелиотроп (восточная яшма) – зелёный с ярко красными пятнышками минерал. Непрозрачный, имеет матовый блеск. Плотность 2,6,
твёрдость по Моосу 6,5. Для ювелирных целей гранится простой таблитчатой огранкой.
Сардер – бурый, непрозрачный, с восковым блеском халцедон.
Оникс – резко-полосатый, ярких белых, красных, черных цветов.
Не прозрачный, с восковым блеском.
Агат – слоистая, разноцветно-полосатая и узорчатая разновидность халцедона. Агаты могут быть окрашены в самые разнообразные
цвета, образовывая причудливые рисунки. В зависимости от характера
рисунка и даётся название камню.
Радужный агат обладает красивым переливом различных цветов.
Облачный агат – плавно меняющиеся окраски нежных тонов.
Моховик – прозрачный, различных оттенков агат, пронизанный
тонкими включениями зелёного хлорида, напоминающего мох.
Руинный агат – камень с узором, напоминающим старые развалины.
Ландшафтный агат – его рисунок напоминает картины природы.
Агаты в зависимости от интенсивности окраски могут быть просвечивающими и непрозрачными. Блеск восковой. Плотность 2,6,
твёрдость по Моосу 6,5–6,7. Для ювелирных целей гранятся различными кабошонами и таблицами. Широко используется для художественных поделок.
Яшма – агрегат халцедона и кварца. В одном куске различно
окрашена.
19
Чаще всего яшма бывает яркой – красных, красно-бурых, коричневых, желтых, розовых, фиолетовых, черных, зелёных, серых и белых тонов. По характеру окраски яшмы делят на одноцветные и пёстроцветные. К последним относятся пятнистые, полосатые, струистые,
волнообразные, пейзажные. Яшма непрозрачна, с матовым блеском,
достаточно прочная. Плотность 2,5–2,65, твердость по Моосу 6,5–7.
Обработанная яшма вставляется в серебро и недрагоценные металлы.
Широко используется для мелких поделок и крупных декоративных
изделий.
Опалы
Опал – аморфная форма кремнезёма с меняющимся, от 1 до 10 %,
содержанием воды.
Характерная игра цвета опалов зависит от различной прозрачности при рассмотрении их под различными углами к источнику света.
Блеск опалов различен: от матового, воскового до стеклянного и смолистого. Очень хрупкие. Плотность 1,9–2,3, твердость по Моосу 5–6,5.
От нагревания меняет цвет. С течением времени могут покрываться
трещинами, терять и игру цветов. Хорошо сохраняется в воде. Есть
много разновидностей опала, но ювелирный интерес представляют
лишь некоторые.
Благородный опал – полупрозрачный, различных цветов: белого,
желтого, голубовато-желтого, черного с яркой радужной игрой.
Обыкновенный опал – просвечивающий, молочно-белый, серый,
зеленоватый, без радужных переливов.
Огненный опал – прозрачный или просвечивающий, яркокрасный, ярко-желтый, ярко-оранжевый, с радужной игрой и без игры.
Кахолонг – фарфорово-белый, с перламутровыми отливами красноватых, желтоватых, оранжевых оттенков.
Гиалит – стекловидный, бесцветный, прозрачный опал.
Гранятся опалы исключительно кабошоном. Вставляются в золотые изделия, часто совместно с бриллиантами.
Бирюза
Бирюза (от персидского слова «фирюза») является фосфатом меди и алюминия, красивого небесно-голубого, нередко с зелёным оттенком, синевато-зелёного, яблочно-зелёного цветов, часто с прожилками и корочками. Непрозрачный, хотя высококачественная бирюза в
20
тонких участках слегка просвечивает, хрупка, имеет восковой блеск.
Плотность 2,6–2,8, твердость по Моосу 5–6.
Бирюза химически нестойкая, под действием влаги, кислот, жиров и других реактивов меняет цвет и блеск. За исключением высококачественной бирюзы, с плотной структурой голубого цвета, все камни сильно поглощают жиры и кожные выделения (пот), от чего зеленеют. Не следует путать бирюзу с минералами, напоминающими её по
цвету, например с однолитом.
Одонтолит (костная бирюза) – ископаемые кости и зубы, окрашенные окислами металлов в тона голубого цвета.
Бирюзу обрабатывают только кабошоном. Вставляют в серебро и
золото. Используют бирюзу как украшение и без оправы.
Нефрит
Нефрит – силикат кальция, магния и железа. Обладает скрытокристаллической, тонковолокнистой структурой. Окрашен в разные
цвета – от молочно-белого до тёмно-зелёного. Часто окраска пятнистая с включениями смоляно-чёрных и красных вкраплений. Непрозрачный, в тонких слоях просвечивает, имеет восковой блеск, очень
прочный и вязкий. Плотность 3,0, твердость по Моосу 5,75. Нефрит
имеет двойник – жадеит, который имеет те же физические свойства,
но более твердый и тяжелый. Нефрит и жадеит гранятся кабошоном.
Вставляются в ювелирные изделия из серебра и недрагоценных металлов.
Малахит
Малахит – водная углекислая соль меди, содержит до 80% окиси
меди, имеет аморфную структуру. Окрашен малахит неоднородно: от
бледно-зелёных до тёмно-зелёных, почти черных тонов. Встречаются
бирюзовые тона. В разрезе малахит имеет сложные красивые узоры.
По характеру рисунка различают ленточные, струистые разных тонов
и радиально-лучистые с шелковым отливом малахиты. Даже в самых
светлых и тонких участках малахит непрозрачен, с шелковистым
блеском, хрупкий. Плотность 3,6, твердость по Моосу 3,5–4. Легко, с
шипением, расплавляется в соляной кислоте, не выдерживает высокой
температуры.
Малахит гранится кабошоном и пластинами вставляется в серебро и металлы, имитирующие серебро, реже – в золото. Имеет широкое
использование как поделочный и ценный облицовочный материал.
21
Лазурит
Лазурит (ляпис-лазурь, лазурный камень) – название от арабского
«лазуард» – голубой камень. Имеет сложный химический состав
алюмосиликата с примесями окислов металлов. Цвет – от нежноголубого, зеленовато-синего до интенсивного густо-синего. Встречаются красивые разновидности с золотыми включениями колчедана.
Непрозрачный, со стеклянным блеском. Плотность 2,4, твердость по
Моосу 5,5. Лазурит после прокаливания сохраняет свой цвет. Для
ювелирных изделий гранится кабошоном и пластинами.
Гематит (кровавик), (от греческого «гематос» – кровь) – красный
железняк (окись железа, с содержанием железа до 65 %). Цвет гематита от стального-серого, до черного с металлическим блеском, в порошке и изломе густо-красный. Непрозрачный, с металлическим блеском, хрупкий. Плотность 5,3, твердость по Моосу 5–6. Гематит гранится не только кабошоном, но и огранкой прозрачных камней, ввиду
сильного блеска камня. Гематит используется для изготовления ювелирных рельефных изображений на камне, полировочных инструментов для полировки золотых и позолоченных поверхностей, полировочных паст для драгоценных металлов.
Органические камни
Камни, образование которых связано с жизнедеятельностью живого организма, называются органическими [1, 2, 4, 7]. Свойства этих
камней: невысокая химическая нестойкость, иногда способность гореть.
К органическим камням ювелирного значения относятся: жемчуг,
янтарь, коралл, гагат.
Жемчуг – название произошло от китайских слов «чженьчжу».
Жемчуг представляет собой твёрдые образования карбоната кальция.
Состав жемчуга: 86–90 % карбоната кальция, 12–6 % органического
вещества, остальное вода. Форма жемчужины зависит от формы инородного тела попавшего в моллюск, который образует на нем защитные перламутровые отложения. Таких моллюсков насчитывается более 30 видов. Наиболее ценными считаются образования правильных
форм, близкие к шару. Величина жемчужин достигает 15 мм, в Лондонском музее хранится жемчужина величиной 45 мм, массой
85 грамм.
Цвет жемчужин в основном белый, с желтоватым или голубоватым отливом, реже встречаются желтый, серый, розовый, краснова22
тый, коричневатый, голубой и черный. Жемчуг непрозрачный, но просвечивает на некоторую глубину, чем и обусловлена мягкая игра света
с перламутровым отливом, хрупкий. Плотность его 2,65–2,75, твердость по Моосу 2,5–3,5. Химически нестоек. В результате обезвоживания и разложения органических веществ тускнеет и разрушается.
Под влиянием сырости может потерять блеск. В соляной и уксусной
кислотах он моментально растворяется. Действуют на жемчуг и
жиры.
Жизнь жемчуга, в зависимости от условий, длится в среднем
15 лет. Используется жемчуг в ювелирных украшениях очень широко
– без оправы и в оправах из драгоценных металлов, как правило, в сочетании с бриллиантами.
Янтарь (от литовского слова «гинтарас») представляет собой окаменелое смолоподобное вещество аморфного строения. В нем могут
быть самые различные включения: песчинки, кусочки дерева, листья
деревьев, лепестки цветов, различные насекомые, когда-то попавшие в
смолу хвойных деревьев и прекрасно сохранившиеся в янтаре. Цвет
янтаря от бледно-желто-бурого. Очень редко встречается янтарь красного и черного цветов. Янтарь прозрачен, но встречаются куски с
дымчатыми (облачными) включениями, которые делают его просвечивающим или непрозрачным в местах включений. Очень часто образцы имеют внутренние трещины, расслоения, пузырьки. Янтарь вязок, хорошо полируется, при ударах и давлении на него легко скалывается. Имеет сильный смолистый блеск. Плотность янтаря 1,1 г/см3,
твердость по Моосу 2–3. Химически нестоек, легко растворяется в
бензоле сероуглерода. При 150 С размягчается, а при 300 С плавится.
Горит белым пламенем, издавая приятный запах, в ювелирных
украшениях янтарь используется в сочетании с серебром, золотом.
Также для художественных поделок применяется без металлов и
недрагоценных металлов.
Коралл – это древовидное образование, состоящее из углекислой
извести, окиси железа и органического вещества. Цвет кораллов различен – белый, розовый, красный, встречается черный. Наиболее ценны розовые кораллы. Коралл непрозрачен, с восковым блеском, менее
хрупкий, чем янтарь и жемчуг. Плотность его 2,5; твердость по Моосу
3–5. Растворяется в кислотах, не выдерживает высокую температуру.
На воздухе с течением времени может покрыться трещинами, потерять при этом блеск и посереть. Кораллы используются для изготовления различных художественных поделок и ювелирных украшений в
металле и без него.
23
Гагат (черная амбра, смоляной уголь) – разновидность каменного
угля черного цвета. Непрозрачный, с тусклым смолистым блеском,
легко обрабатывается и полируется. Под микроскопом видно древесное строение. Плотность 1,35; твердость по Моосу 3,5. От огня загорается и горит ярким, коптящим пламенем. Гагат используется как красивый материал для художественных поделок.
Искусственные камни
Ювелирные искусственные камни [1, 2, 4] разделяются на четыре
вида:
– синтетические камни – искусственные самоцветы, полученные
синтезом окислов металлов;
– культивированный жемчуг;
– естественные имитации драгоценных и полудрагоценных камней;
– стеклянная и пластмассовая имитация ювелирных камней.
Первые три вида искусственных камней, обладая свойствами
натуральных камней, с успехом заменяют их в ювелирных изделиях,
изделиях из драгоценных металлов. Они по сравнению с натуральными дешевы. Четвертый вид рассчитан на дешевые украшения из
недрагоценных металлов.
Синтетические камни. Под синтетическими камнями следует понимать искусственно полученные кристаллические и аморфные химические соединения, которые сходны по своему составу и структуре с
природными либо имеют внешнее сходство, обусловленное физическими свойствами. Путём синтеза получены корунды, шпинели, изумруды, кварц, а также самостоятельные химические соединения (фианит, гранатит). Синтетические корунды и шпинели имеют большое
разнообразие цветов. Торговое название камни получают по имеющимся аналогам в природе – рубины, сапфиры, турмалины, александриты, аквамарины и др.
Для получения синтетических корундов пользуются чистейшей
окисью алюминия и магния. В зависимости от заданного цвета добавляют красители: для рубина – окись хрома; голубого сапфира – окислы железа, титана, хрома; александрита – окись ванадия.
Подготовленная шихта сыплется непрерывной струйкой через
водородно-кислородное пламя (пламя гремучего газа), температура
которого выше 2000 С, на тугоплавкий стержень. На стержне образуется конус расплава, который опускается с заданной скоростью. Та24
ким образом, получается кристалл в виде цилиндрического стержня
(були).
Для получения синтетических звездчатых корундов (рубинов и
сапфиров) в исходный материал добавляют окись титана. В процессе
синтеза образуется смешанный кристалл, при последующем его
нагревании ниже температуры плавления окиси алюминия он распадается с выделением тончайших игольчатых кристалликов рутила.
Расположение кристаллов рутила в синтетическом корунде такое же,
как и в естественном звездчатом корунде. При огранке кабошоном
синтетический рубин или сапфир дает тот же звездчатый эффект, что
и природный. Синтетические корунды и шпинели обладают прекрасными физическими и химическими свойствами: имеют нулевую пористость, высокую прозрачность, прочность даже при высоких температурах, стойкость к воздействию обычных кислот и большинства щелочей. Плотность из 3,48–3,99; твердость по Моосу 9; показатель преломления 6,76–1,78.
Синтетический изумруд получают флюсовым и гидротермальным
методами. Наращивание кристаллов в обоих случаях происходит на
затравку из природного берилла.
В первом случае затравка находится в специальном сосуде,
наполненном расплавом литиево-молибденового флюса, который
насыщается питающей шихтой (компонентами изумруда). Питающая
шихта располагается в более высокотемпературной зоне расплава, и
созданный таким образом температурный градиент способствует осаждению растворенных компонентов на затравках. Температуры среды, в зависимости от выбора флюса, составляет 700–1200 С. Скорость роста кристаллов при этом методе 1 мм слоя в месяц.
При гидротермальном методе расплав находится под давлением в
автоклаве на 2/3 объема при температуре 500–600 С. Скорость роста
кристаллов 0,8 мм в сутки. В большинстве случаев синтетические
изумруды имеют отчетливо выраженную зональность окраски.
Синтетический кварц выращивается гидротермальным способом.
Растворителями природного сырья служат растворы гидроокисей и
карбонатов щелочных металлов натрия или калия. Затравками служат
стержни и пластины природного кварца.
Гранатит (иттрий-алюминиевый гранат) представляет собой иттриево-алюминиевую смесь, имеющую структуру граната. Гранатит
образуется в специальных аппаратах при высоких температурах в глубоком вакууме методом «вытягивания» кристалла из расплава. В чи25
стом виде гранатит бесцветен, плотность 4,54; твердость по Моосу 8;
показатель преломления 16,834. Благодаря своим свойствам бесцветный гранатит используется как имитация алмаза. С помощью добавок
гранатит окрашивается в различные цвета.
Фианит (фиан) был разработан и получен в Физическом институте АН СССР. Фианит представляет собой модификацию окиси циркония и гафния. Обладает высокими оптическими показателями, хорошей огнеупорностью и химической стойкостью. Плотность 5,65–6,9;
твердость по Моосу 8,5; показатель преломления 2,15–2,16. Ограненные камни пользуются большим успехом в ювелирных изделиях из
драгоценных металлов. Бесцветный ограненный фианит является одной из наиболее удачных имитаций бриллианта. Подобные материалы
выпускают зарубежные фирмы под различными названиями: американская – «диамонеск», швейцарская – «джевелит», австралийская (по
советской лицензии) «цирконий».
Культивированный жемчуг подобен природному, выращивается в
теле моллюска в естественных условиях. Зародышем служит перламутровый шарик. Его помещают в кусочек оболочки трехлетнего
моллюска, вырабатывающего перламутр, получая и жемчужный мешок. Этот мешок вкладывают в другую раковину, которую помещают
в специальный водоем. Обволакивание зародыша может длиться от 2
до 7 лет. Раковины проверяют несколько раз в год. Оболочка искусственной жемчужины соответствует внешне натуральной и по химическому составу. Искусственный жемчуг может выращиваться в
больших количествах, принимать заданные размеры и формы и быть
не менее красивым, чем настоящий.
Естественные имитации камней. К естественным имитациям драгоценных и полудрагоценных камней относят: камни, полудрагоценные из отходов натуральных камней путем склеивания, прессования, а
также натуральные камни, окрашенные в другой цвет.
Один из видов имитации самоцветов дублеты (дубли) – склеенные камни. Отходы (тонкие пластинки) натуральных самоцветов, которые не могут быть огранены самостоятельно, склеиваются с менее
дорогими минералами, сходными по прозрачности и цвету, и совместно обрабатываются. Чаще других встречаются дублеты сапфиров и
изумрудов. Подклейками могут служить горный хрусталь и цветные
стекла. Дублеты, таким образом, состоят из верхней части – дорогостоящего минерала и нижней – дешевого. Дублеты обладают всеми
оптическими свойствами самоцветов, и так как низ камня не изнашивается, долговечны в эксплуатации.
26
Прессованием и сплавкой имитируют янтарь. Прессованный янтарь – разогретые и спрессованные под давлением мелкие зерна и
осколки естественного янтаря. Отличается от естественного большим
замутнением. Блеск жирный, твердость и химические свойства в пределах естественного.
Плавленый янтарь – легкоплавкая масса, получаемая в результате
разложения янтаря при сухой возгонке при температуре 420 С. Цвет
от желтовато-коричневого до коричнево-черного. Температура плавления янтаря 180 С. Растворим в бензоле, сероуглероде, горячем
льняном масле. Прессованный и плавленый янтари по качеству и декоративным свойствам уступают натуральному и ценятся недорого.
Для изменения окраски ряда камней применяют прокаливание
для самоцветов и химическую окраску для цветных камней. Пользуясь
свойствами ряда самоцветов (камней кварцевой группы и др.) изменяют цвет при прокаливании различными способами: запекая в хлебе,
засыпая золой в горшочке, обмазывая глиной. После полного равномерного остывания камни приобретают розовые и золотые тона.
Для изменения цвета агатов и яшм их выдерживают несколько
дней в сахарном или медовом растворе, обрабатывая затем серной
кислотой и другими реактивами.
В результате халцедоны могут принимать цвет хризопраза и сердолика, агаты – коричневую и черную окраску, а яшма – усиливать
яркость окраски и изменять её. Цвет бирюзы может быть усилен анилиновыми красителями. При этом камни не теряют своей ценности.
Стеклянная и пластмассовая имитация камней. В качестве дешевой имитации самоцветов и цветных камней применяют стеклянные и
пластмассовые сплавы. Стеклянные сплавы – это легкоплавкое прозрачное стекло, в состав которого для усиления блеска вводятся окислы свинца, калия и бора. Окрашивают стеклянные сплавы окислами
меди, селена, кобальта, урана, марганца и др. Камни получают штамповкой с последующей обработкой. Для создания эффекта игры камня
на обратную его сторону наносят тонкий зеркальный слой серебра,
закрепленный лаком. Непрозрачные стеклянные сплавы могут служить имитацией цветных камней. Цвет пластмассы и прозрачность
задаются в зависимости от того, какой камень имитируется. Для жемчуга – молочно-белая пластмасса с незначительной прозрачностью, с
последующим покрытием жемчужной эмульсией для перламутрового
блеска; янтаря – неровно окрашенная, местами прозрачная, желтых
27
тонов; коралла – непрозрачная, кораллового цвета; для бирюзы – непрозрачная, голубовато-зеленоватая и т. д.
Контрольные вопросы
1. Назовите отличительные свойства самоцветов, цветных и органических камней.
2. Как классифицируют ювелирные камни?
3. Что общего у рубина и сапфира и чем они отличаются друг от
друга?
4. Назовите группы камней, насчитывающие наибольшее количество разновидностей?
5. Чем отличается группа кварца от других групп камней?
6. Какие разновидности камней группы кварца можно считать поделочными?
7. Какие типы огранки преимущественно применяют для цветных
камней?
8. Назовите камни органического происхождения.
9. Чем отличается жемчуг от других органических камней?
10. На какие виды имитации можно разделить искусственные
камни?
11. Какие искусственные камни имеют максимальное сходство с
натуральными?
12. Перечислите преимущества синтетического корунда.
4. Вспомогательные материалы
При изготовлении ювелирных изделий кроме основных минералов – металлов, их сплавов и камней применяют и вспомогательные
материалы [1, 2], без них невозможны основные производственные
операции. К ним относятся кислоты, соли, реактивы, огнеупорные материалы.
Кислоты
Азотная кислота (HNO3) – бесцветная жидкость, слегка дымящаяся на воздухе. Плотность 1,5 г/см3; температура кипения 83,8 С. При
температуре – 42 С застывает в прозрачную кристаллическую массу.
Смешивается с водой в любом соотношении. Под влиянием света разлагается на воду, кислород и двуокись азота. Азотная кислота принад28
лежит к числу наиболее сильных кислот. Действует почти на все металлы (за исключением золота, платины и некоторых редких металлов), превращает их в азотнокислые соли. Применяется для приготовления пробирных реактивов, для травления примесей драгоценных
металлов (кроме серебра).
Серная кислота (H2SO4) – бесцветная маслянистая жидкость.
Плотность 1,84 г/см3; температура кипения 338 С. При температуре
10,4 С образует твердую кристаллическую массу. Растворяясь в воде
выделяет большое количество теплоты. Во избежание ожогов при
смешивании кислоты с водой следует лить кислоту в воду, а не наоборот. Концентрированная серная кислота при нагревании растворяет
почти все металлы, кроме платины, золота и некоторых металлов платиновой группы. Применяется при извлечении из руд, травлении металлических примесей для приготовления отбеливающих растворов.
Соляная кислота (HCl) – растворенный в воде хлористый водород
– бесцветная жидкость с резким запахом. На воздухе слегка дымится.
Плотность обычной концентрированной кислоты 1,19 г/см3, она содержит 37 % HCl. Кислота, служащая для технических целей, обычно
окрашена в желтый цвет и содержит 27,5 % HCl. Соляная кислота хорошо растворяется в воде, легко вступает в реакцию со многими металлами, образуя соли и выделяя водород.
Царская водка – смесь соляной и азотной кислот в соотношении
2:1 и 3:1, красновато-коричневого цвета. Растворяет все металлы,
кроме родия, иридия, осмия. Платина растворяется только в горячей
царской водке. Применяется при приготовлении пробирного реактива.
Ортофосфорная кислота (H2PO4) – бесцветные кристаллы. Плотность 1,8 г/см3; температура плавления 42,35 С. Очень хорошо растворяется в воде. Считается неядовитой. При нагревании до 215 С
переходит в пирофосфорную кислоту (H4P2O7). Применяется ортофосфорная кислота для приготовления электролитов при родировании
ювелирных изделий.
Борная кислота (H3BO4) – белое кристаллическое вещество принадлежит к числу очень слабых кислот. Плотность 1,4–1,5 г/см3. Легко
растворяется в горячей воде, но при остывании выкристаллизовывается, так как в холодной воде мало растворима. При нагревании борная
кислота теряет воду, переходя в метаборную кислоту (HBO2), затем в
тетраборную (H2B4O7), и наконец, в борный ангидрид (B2O3). Применяется для приготовления флюса при пайке драгоценных металлов.
29
Соли
Бура (Na2B4O710H2O) – натриевая соль тетраборной кислоты. Образует большие бесцветные прозрачные кристаллы. В порошке похожа на борную кислоту, но более шелковиста на ощупь. Чтобы отличить буру от борной кислоты, достаточно немного того и другого вещества насыпать на поверхность воды в виде пыльцы, бура тонет.
Плотность буры 1,7–1,8 г/см3. При нагревании до 450 С бура теряет
кристаллическую воду, затем при температуре 741 С плавится, образуя прозрачную стекловидную массу. Расплавленная бура обладает
свойством растворять окиси металлов. Это свойство используют при
плавке и пайке металлов. Бура применяется как самостоятельный
флюс или как основа флюсов при всех ювелирных пайках. Используется она и для приготовления черни.
Хлористый натрий, или поваренная соль (NaCl) – служит для
производства хлора, соляной кислоты, едкого натра, соды. Плотность
2,16 г/см3; температура плавления 800 С. Хорошо растворим в воде.
Хлористый натрий является компонентом растворов для химического
травления и пассивирования (процесс образования прозрачной защитной пленки) ювелирных изделий.
Силикат натрия (NaSiO3) – жидкое стекло, получаемое при сплаве
диоксида кремния SiO2 с едким натром NaOH, сплав растворим в воде,
за что и получил название растворимого стекла. Плавится при температуре 1088 С. Жидкое стекло входит в состав электролитов для золочения, родирования, серебрения и является связующим веществом
при изготовлении шамотных и магнезитовых тиглей для плавки платины.
Карбонат натрия (углекислый натрий), или сода (NaCO3) – соль
угольной кислоты. Хорошо растворим в воде. Полученная аммиачным
способом сода не содержит кристаллизационной воды и называется
кальцинированной содой. Плотность 2,5 г/см3; температура плавления
851 С. При гальванических процессах в ювелирной промышленности
кальцинированная сода применяется для приготовления обезжиривающих растворов, а также входит в состав моющих средств.
Едкий натр, или каустическая сода (NaOH) – гидрооксид натрия,
представляет собой твердое белое вещество. Очень гигроскопичен.
Плотность 3,1 г/см; температура плавления 318 С. Разъедающе действует на ткани, кожу, бумагу и другие органические вещества. Хорошо растворяется в воде. Едкий натр используется для приготовле30
ния электролитов при золочении и обезжиривании ювелирных изделий, при родировании и серебрении.
Селитры – натриевая (NaNO3) и калиевая (KNO3) – соли азотной
кислоты, образуют бесцветные кристаллы. Плотность NaNO3 –
2,25 г/см3; температура плавления 308 С. Плотность KNO3 – 2,1 г/см3;
температура плавления 334 С. Обе селитры хорошо растворяются в
воде. При нагревании до температуры плавления золота, серебра и их
сплавов селитры разлагаются, и образующийся кислород взаимодействует с элементами шихты, переводя их в окислы.
Цианистый калий (KCN) – соль синильной кислоты (HCN). Образует бесцветные кристаллы. Как и сама синильная кислота, цианистый
калий очень ядовит. Легко растворяется в воде. Плотность 1,25 г/см3;
температура плавления 634,5 С. Используется в ювелирной промышленности при гальванических процессах: для приготовления электролитов золочения, серебрения и для химического обезжиривания.
Железистосинеродистый калий (K4 [Fe(CH)]·3H2O) – ферроцианид калия. Кристаллизуется в виде больших светло-желтых призм,
растворимых в воде. Плотность 1,84 г/см3. При нагревании разлагается. Применяется для составления электролитов при серебрении.
Хромовокислый калий (K2CrO4) – хромат калия, представляет собой соль хромовой кислоты в виде кристаллов желтого цвета. Плотность 2,7 г/см3; температура плавления 975 С. Растворим в воде.
Применяется для приготовления растворов электрохимического оксидирования серебра. При подкислении раствора хромата происходит
реакция превращения в биохромат – двухромовокислый калий.
Двухромовокислый калий, или хромпик (K2Cr2O7) – соль двухромовой кислоты H2Cr2O7. Образует кристаллы ярко-оранжевого цвета.
Плотность 2,7 г/см3; температура плавления 398 С. Растворяется
лучше в теплой воде. Применяется для приготовления пробирных реактивов, а также входит в состав электролитов химического травления
и пассивирования ювелирных изделий из серебра и медных сплавов.
Йодистый калий (KJ) – соль йодистого водорода HJ. Образуется в
виде мелких кристалликов темно-бурого цвета. Плотность 3,13 г/см3;
температура плавления 723 С. Растворим в воде и кислотах. Применяется при приготовлении пробирных реактивов для платиновых
сплавов.
Поташ, или карбонат калия (K2CO3) – соль угольной кислоты. Белое порошкообразное вещество, легко растворимое в воде и расплавляющееся во влажном воздухе. Плотность 2,29 г/см3; температура
31
плавления 891 С. Применяется как один из компонентов «серной печени» – для оксидирования серебра, как флюс и составная часть флюса при плавке драгоценных металлов, входит в состав электролита для
блестящего золочения.
Хлористое серебро (AgCl) – белый творожистый осадок, нерастворимый в воде. Растворяется в цианистом калии KCN и гидрохлориде аммония NH4O. Плотность 5,56 г/см3; температура плавления 445
С. Используется для составления электролитов при серебрении.
Азотнокислое серебро, или ляпис (AgNO3) – нитрат серебра. Является солью азотной кислоты. Образует бесцветные прозрачные кристаллы. Плотность 4,3 г/см3; температура плавления 212 С. Кристаллы легко растворимы в спирте. Применяется при составлении электролитов для серебрения и приготовления пробирных реактивов для
пробирования серебра.
Хлористое золото (AuCl) – соль золото-хлористоводородной кислоты. Образует кристаллы красновато-коричневого цвета. Плотность
3,9 г/см3; температура плавления 254 С. Легко растворима в воде,
спирте, эфире. Применяется для приготовления пробирного реактива
«хлорное золото» и электролитов для золочения.
5. Пробирные реактивы
Пробирные реактивы [1, 2, 3, 4, 5] на всех ювелирных предприятиях являются необходимым средством для определения драгоценных
металлов. В таблице 1 приведены составы кислотных реактивов для
определения пробы золота.
Таблица 1
№/№
п/п
Проба
золота
1
2
3
4
5
6
375
500
750
833
900
958
Количество, %
HNO3
(плотность
1,4 г/см3)
HCl
(плотность
1,19 г/см3)
Дистиллированная
вода
59,5
100
59,3
68,7
78,7
69,2
–
–
40,5
1,1
1,3
1,3
3,0
39,6
30,0
20,0
28,8
32
–
Для золотомедных сплавов 583 пробы применяют кислотный реактив такого состава: HNO3 (плотность 1,4 г/см3) – 46 мл: HCl (плотность 1,19 г/см3) – 4 капли, дистиллированная вода – 54 мл. Для платины 950 пробы применяют тот же реактив, что и для золота 958 пробы. Реактив «хлорное золото», состав: AuCl – 23 г, дистиллированная
вода – 1000 мл.
Приготовление реактивов: металлическое золото 999,9 пробы
мелкими кусочками или в тонко развальцованном виде растворяют в
смеси соляной и азотной кислот (4 части HCl плотностью 1,19 г/см3 и
1 часть HNO3 плотностью 1,38–1,40 г/см3). Растворение проводят при
слабом нагревании раствора до получения темно-желтой массы хлорного золота. После полного растворения золота раствор выпаривают
до начала кристаллизации осадка. Затем осадок растворяют в дистиллированной воде в указанном соотношении.
Реактив «хлорное золото» применяется для пробирования золотых изделий 583 пробы, для предварительного пробирования изделий
сомнительного содержания и для приближенного определения пробы
изделий по цвету и интенсивности пятна ниже 583 пробы.
Реактив «азотнокислое серебро». Составы:
1. AgNO3 – 0,45 г: дистиллированная вода – 100 мл. Для пробирования серебра 750 пробы.
2. AgNO3 – 0,5 г: дистиллированная вода – 100 мл. Для пробирования серебра 800 пробы.
3. AgNO3 – 0,7 г: дистиллированная вода – 100 мл. Для пробирования серебра 875 пробы.
4. AgNO3 – 0,75 г: дистиллированная вода – 100 мл. Для пробирования серебра 916 пробы.
Чтобы усилить действие реактивов, в них добавляют по капле
азотной кислоты. Приготовление реактивов: 10 г тонко развальцованного и мелко нарезанного серебра 999,9 пробы растворяют в 15 мл
химически чистой азотной кислоты (плотность 1,25 г/см3). Растворение происходит при слабом подогревании. В процессе растворения (в
закрытом сосуде) выкристаллизовывается азотнокислое серебро, которому дают остыть до комнатной температуры и растворяют в дистиллированной воде. Затем раствор фильтруют и выпаривают при
температуре 100 С до образования густой кристаллической массы.
Дальнейшее выпаривание идет при постоянном помешивании до сыпучего состояния осадка. Для использования в качестве реактивов
осадок растворяют в указанных пропорциях.
33
6. Огнеупорные материалы
Огнеупоры являются необходимым вспомогательным материалом
при процессах ювелирного производства, связанных с нагреванием.
Асбест – волокнистый материал, в составе которого (в %):
MgO – 41,8–42,6; Fe2O3 – 0,15; H2O – 14,3–15,3; SiO2 – 42,5–43;
Al2O3 – 0,5. Огнеупорность не менее 700 С, плотность 2,5 г/см3.
Прочность и эластичность асбеста зависят от содержания влаги. Асбест неустойчив против расплавленных металлов, при нагревании его
прочность значительно снижается. Температурный интервал асбеста
600–800 С, при более сильном нагревании полностью теряет воду и
легко перетирается в порошок. При температуре 1500 С плавится.
Применяется как теплоизоляционная засыпка в нагревательных приборах, для изготовления асбестовых смесей (асбоглина) и асбестовых
материалов (асбокартон).
Из волокна асбеста, пропитанного раствором содовых силикатов,
делают асбестовый картон. Толщина листов (в мм): 3; 3,5; 4; 5; 6; 8;
10. Огнеупорность – аналогичная асбесту; плотность 2,1–2,8. Широко
применяется ювелирами в качестве изоляционного материала при
пайке.
Кварцевое стекло – плавленый и отлитый из расплава кварц. Содержание SiO2 — более 90 %. Имеет плотное строение и хорошую
теплостойкость. При температурах выше 1100 °С расстекловывается и
крошится; никакими шлаками не разъедается. Огнеупорная посуда из
кварцевого стекла используется в качестве ванн для отбелов, а также
стержней для размешивания расплавов.
Глина огнеупорная имеет сложный химический состав. Включает:
SiO2, А12O3, CaO, MgO, К2О, Na2O, Fe2O2. Огнеупорность – от 1530 до
1830 °С, в зависимости от состава; плотность – 1,8 (в порошке). Реагирует с кислотами и щелочами. Используется в качестве связующего
материала для составления огнеупорных обмазок и тиглей. Смесь огнеупорной глины, шамота, каолина и графита (в порошке) в соотношении 5,0:2,5:1,3:1,2 используется при изготовлении тиглей для плавки золотых и серебряных сплавов.
Каолин – белый порошок, состоит из А12O3, SiO2, SiO2, P2 O5. Огнеупорность 1800–1900 °С; плотность 2,2. Подобно огнеупорной
глине реагирует с кислотами и щелочами. Используется как связующее для изготовления графито-шамотно-глиняных тиглей и как составная часть монтировочной массы.
34
Шамот – обожженная глина или обожженный каолин. Огнеупорность 1850–1770 °С; плотность 2,54–2,62. Способен впитывать в себя
оксиды металлов. Используется как составная часть многих огнеупорных смесей для изготовления тиглей. Смесь шамота и огнеупорной
глины (в порошке) в соотношении 1,5:1,0 применяется при изготовлении тиглей для плавки платины, золота и серебра. Графит (тигельный)
– светло-серый порошок, жирный на ощупь. В состав графита входят:
зола, оксид железа и влага. Огнеупорность 3500 °С; плотность 2–2,5.
Используется при изготовлении графитовых тиглей и смесей для тиглей. Смесь графита, огнеупорной глины, шамота, кварцевого песка и
каолина (в порошке) в соотношении 4,7:3,6:0,9:0,6:0,2 идет на изготовление тиглей для плавки золота и серебра.
Известь жженая – бесцветный порошок, состоит (в %) из:
CaO – 88–89; MgO – 1–2; SiO – 1,5–3; Fe2O3 + Al2O3 – 1,5–2; P – 0,005–0,01;
S – 0,07 – 0,01. Огнеупорность 2670 °С. Хорошо противостоит действию шлаков. Поглощает летучие вещества и окислы неблагородных
металлов, очищая расплавы. Используется для изготовления тиглей
для плавки платины, металлов платиновой группы.
Формовочные смеси – это огнеупорные составы для формовки
выплавляемых изделий. Состав может иметь следующее содержание:
1. Кварц (кристобалит) – 70 %; глюкоза (заменитель) – 0,05–0,1 %,
вода 440 – 470 мл, на 1 кг смеси.
2. Кварц (кристобалит) – 60–68 %;гипс – 32–40 %; вода 430–450 мл на
1 кг смеси.
Монтировочная масса – огнеупорный материал, используемый
при сборке (пайке) ювелирных изделий и сложных деталей. Состав массы: каолин (отмученный 30–40 мас. ч. и молотый асбест
70–80 мас. ч.). Смесь замешивают на воде до густоты пластилина. На
этой смеси производят сборку. Монтированную массу можно использовать неоднократно. В качестве монтировочной смеси могут быть
использованы и формовочные смеси.
Фиксирующая паста (китт) – вспомогательный, но не огнеупорный материал. Служит для фиксации ювелирного изделия во время
закрепки в него камней, надежно предохраняя его от искажений. С
помощью пасты изделий закрепляют на киттштоке (деревянной ручке)
любой конструкции и формы. Китт приготовляют в нескольких вариантах: канифоль с мелом; канифоль с зубным порошком; канифоль с
мелом и мукой. Для приготовления китта расплавляют на огне канифоль, постепенно добавляя в нее другой компонент. При постоянном
помешивании смесь доводят до густоты сметаны и отливают в удоб35
ные для употребления формы. Намасливание пасты на киттшток, а
также дальнейшее размягчение производят при нагреве над пламенем
горелки. В качестве фиксирующей пасты можно использовать также
сургуч.
Контрольные вопросы
1. Какие кислоты используются в ювелирном деле?
2. Какие соли употребляют для приготовления флюсов, применяемых при пайке, и какова их роль?
3. Какие соли используются в качестве флюсов при плавке и каково их назначение?
4. Какие соли применяют для приготовления пробирных реактивов?
5. Какие компоненты используют для составления кислотных реактивов?
6. В чем заключается сущность приготовления реактивов «хлорное золото»?
7. Для каких целей применяются огнеупорные материалы в ювелирной промышленности?
8. Какие огнеупорные материалы применяются при пайке ювелирных изделий?
7. Физические свойства минералов
Для полевых определений минералов нет необходимости в специальном оборудовании и инструментах [1, 2]. Достаточно иметь: минералогический молоток (стальной) небольших размеров; десятикратную лупу; компас; перочинный нож; фарфоровую неглазурованную
пластинку или обломок фарфоровой посуды; набор эталонов минералов, шкалы твердости Мооса или кусок кварца, оконного стекла и
медную монету; фотобумагу.
При нормальных условиях транспортировки необходимо иметь
радиометр, небольшой шлифовальный станок, переносную люминесцентную установку и электромагнит.
Минералы имеют следующие физические свойства: блеск; цвет;
цвет черты; побежалость; облик кристаллов, кристаллографические
индексы и сингонии; полиморфизм, изоморфизм, псевдоморфозы;
форма кристаллических агрегатов; спайность и отдельность; излом и
36
характер сцепления; твердость; плотность; магнитные свойства; радиоактивность; люминесценция; прочие свойства.
Блеск
Блеск относится к числу наиболее постоянных и легко наблюдаемых свойств минерала. Блеск проявляется на гранях кристаллов, на
плоскостях спайности и на свежем изломе образца. Характер блеска
прямо зависит от степени отражения света от поверхности, но связан
также с поглощением и преломлением света во внутренних областях
минерала. Сложный характер этого явления определяет разнообразие
типов блеска. Чем больше отражается падающий от поверхности минерала свет, тем сильнее блеск минерала. Если блестящие минералы
непрозрачны, то такой блеск называют металлическим (пирит, галенит). Прозрачные, но с большим светопреломлением минералы, также
обнаруживают сильный блеск, называемый алмазным (сфалерит).
Темноокрашенные минералы с большим светопреломлением и некоторые непрозрачные минералы, отражающие часть света, обладают
блеском, похожим на металлический, но несколько более слабым, и
такой блеск называют полуметаллическим (магнетит, борнит) и металловидным (графит, колумбит). Некоторые полупрозрачные минералы обнаруживают очень сильный блеск только на плоскостях спайности. Такой блеск называют зеркальным (вольфрамит), он известен
для очень многих минералов.
Многочисленна группа прозрачных минералов, обнаруживающих
стеклянный блеск (кварц, кальцит и др.). Некоторые прозрачные минералы с тонкими воздушными прослойками вследствие внутреннего
отражения света обнаруживают очень характерный перламутровый
блеск (мусковит, флогопит). Прозрачные минералы, имеющие тонковолокнистое строение, обладают шелковистым блеском. Блеск, возникающий при рассеянии света от неровной, шероховатой поверхности,
называют матовым. Тонкозернистые агрегаты минералов, обладающих сильным блеском, кажутся обычно матовыми. Существуют также
жирный (нефелин, сера) и смоляной типы блеска.
Умение распознавать различный характер блеска требует некоторого навыка, но имеет очень важное значение, так как блеск является
одним из наиболее постоянных признаков большинства минералов и,
следовательно, существенно облегчает их распознавание.
37
Цвет
Лишь небольшая часть минералов имеет всегда определенный
цвет, но тем не менее этот признак во многих случаях помогает установить ряд очень важных в промышленном отношении минералов.
Кроме того, некоторые минералы с изменяющимся цветом в определенных условиях обладают достаточно постоянным цветом, и поэтому, зная такие условия, можно использовать этот признак для диагностики. Цвет минерала часто постоянен для одного или группы месторождений или даже целых районов и регионов, что также помогает
распознавать минералы.
Причины окраски минералов еще не вполне изучены и зависят от
сложного сочетания различных факторов. Цвет минерала может зависеть от его основного химического состава. Например, большинство
соединений меди окрашено в зеленый и синий цвет различных оттенков. Изумрудно-зеленый цвет характерен для минералов, содержащих
хром. Многие соединения марганца окрашены в фиолетовый или розовый цвет. Медь, железо, хром, марганец, кобальт, никель и некоторые другие химические элементы способны давать окрашенные соединения и называются хромоформными.
А. Е. Ферсман предложил выделить следующие типы окраски:
1) идиохроматическую, обусловленную хромоформами;
2) стереохроматическую, зависящую от структурных особенностей кристаллической решетки минерала;
3) энергеохроматическую, связанную с изменением энегретического состояния атомов под влиянием радиоактивного излучения;
4) аллохроматическую, образуемую посторонними включениями
и тонкими примесями другого минерала;
5) псевдохроматическую, обусловленную рассеянием и интерференцией световых волн от поверхности и внутренних неоднородностей бесцветных кристаллов.
Наиболее постоянна идиохроматическая окраска минералов, но в
определенных условиях относительное постоянство, а следовательно,
и диагностическое вначале могут иметь и все остальные типы окраски. Цвет минерала лучше наблюдать в свежем изломе.
Цвет черты
Порошок минерала обладает большим постоянством окраски, чем
цвет того же минерала в монолитном образце. Это обстоятельство
38
легко использовать при диагностике минерала, получением порошка
при трении о шероховатую поверхность. Удобна в этом отношении
неглазурованная поверхность фарфора и фаянса, на которой благодаря
её белой окраске хорошо выделяется цвет черты, проведенный испытуемым минералом. Минералы, обладающие идиохроматической
окраской, обычно дают цветную черту, а остальные типы окраски чаще характеризуются чертой бесцветной. Черная окраска обычна для
непрозрачных минералов с металлическим блеском. Для прозрачных
минералов более характерна бесцветная, белая черта, но бывает и
цветная. Полупрозрачные минералы могут иметь либо цветную, либо
белую, бесцветную черту. Наибольшее диагностическое значение цвет
черты имеет для минералов, обладающих полуметаллическим и металловидным блеском.
Побежалость
Побежалостью называют тонкую цветную или разноцветную
пленку, которая образуется на выветрелой поверхности некоторых
минералов при их окислении. Побежалость иногда очень напоминает
нефтяные пленки.
Особенно яркая побежалость характерна для халькопирита и некоторых других, преимущественно медных минералов. Необходимо
учитывать, что побежалость может маскировать истинный цвет минерала. Особенно легко ошибиться в случае одноцветной пленки. Если
цвет минерала определять не в свежем изломе, а по выветрелой окисленной поверхности, то можно принять побежалость за цвет минерала.
8. Облик кристаллов
Минералы, являясь природными химическими соединениями, могут находиться в любом агрегатном состоянии, однако их подавляющее большинство относится к твердым кристаллическим веществам
[1, 2, 4]. Аморфные минералы встречаются редко, а жидкие и газообразные вещества, составляющие атмосферу и гидросферу, в настоящем определителе не рассматриваются.
Ведущей особенностью кристаллических веществ является упорядоченное расположение слагающих их атомов, ионов или молекул.
Каждый минерал имеет свою кристаллическую структуру (пространственную кристаллическую решетку), что особенно важно для его диагностики. При свободном росте внешняя огранка кристалла полно39
стью соответствует его внутреннему строению, но при массовой кристаллизации растущие кристаллы, мешая друг другу, принимают вынужденную форму, хотя внутренне их строение при этом остается
неизменным. Точно определить структуру таких кристаллов можно
только рентгеновскими или оптическими методами. Однако во многих
случаях, несмотря на дефекты огранки, удается мысленно восстановить облик кристаллов, что значительно упрощает диагностику минералов в полевых условиях.
Пространственную кристаллическую решетку можно представить
в виде совокупности плотно прилегающих друг к другу параллелепипедов, вершины которых, называемые узлами решетки, заняты определенными атомами, ионами или молекулами. Совокупность узлов,
лежащих на одной прямой с равными промежутками, образует ряд
решетки. Систему параллельных рядов называют плоской сеткой. Параллелепипед пространственной решетки образует ячейку, которая
может быть простой или сложной, в зависимости от того, расположены узлы только в её вершинах или имеются также внутри или на поверхности ячейки.
Между элементами пространственной решетки и элементами
ограничения кристалла существует тесная связь. Ребра кристалла располагаются параллельно рядам кристаллический решетки с наименьшими промежутками между узлами ряда, а грани параллельны плоским сеткам с наибольшим количеством узлов, приходящихся на единицу площади. Углы между плоскостями, соответствующими граням
кристаллов, зависят от типа ячейки, его размеров и формы, а также от
степени сложности решетки. Так как каждый минерал имеет свою
специфическую решетку, углы между соответствующими гранями
кристаллов зависят от типа ячейки, её размеров и формы, а также степени сложности решетки.
Так как каждый минерал имеет свою специфическую решетку,
углы между соответственными гранями остаются всегда постоянными. Внешняя форма кристалла одного и того же минерала даже в
условиях свободного роста может сильно различаться в зависимости
от условий поступления веществ, питающих кристаллизацию, когда
скорость роста отдельных граней различна. Однако величина углов
между соответствующими гранями остаётся всегда постоянной.
Одной из особенностей строения кристаллической решетки является то, что на единицу длины в разных направлениях приходится
разное количество материальных частиц, а следовательно, и свойства
кристалла в этих направлениях будут различны, т. е. наблюдается так
40
называемая анизотропия свойств, имеющая очень важное значение
при диагностике минералов.
Положение любой грани кристалла в пространстве может быть
определено величиной трёх отрезков, отсекаемых этой гранью на трёх
ребрах кристалла, пересекающихся в одной точке и принятых за координатные оси. Отрезки, которые грань отсекает, на таких координатных осях определяются тремя целыми числами и называются её параметрами. Параметры какой-либо из граней, пересекающей все три координатные оси, принимают в качестве единиц измерения длины по
координатным осям. Единичная грань в общем случае отсекает на координатных осях отрезка разной длины, поэтому величина единицы
измерения длины по каждой из трёх осей различна. Соотношение параметров единичной грани записывается как 1:1:1 и отражает тот
факт, что параметры единичной грани, несмотря на различие в их
длине, выбраны в качестве единиц измерения длины по соответствующим направлениям. Согласно закону рациональных соотношений,
параметры других граней при измерении в соответствующих единичных параметрах будут выражаться рациональными, чаще всего небольшими числами.
Если грань расположена параллельно одной из координатных
осей, то её параметр равен бесконечности. Оперировать с бесконечно
большими числами неудобно, и на практике используют приведенные
к общему знаменателю величины, обратные параметрам; их называют
символами. Числовые величины символов – индексы грани – записывают в одну строку без знаков препинания и заключают в круглые
скобки типа (121) или (312) и т. п. Если грань образует отрезок на отрицательной стороне оси (вниз, влево и в сторону, противоположную
от наблюдателя), то над соответствующим индексом в символе грани
ставится знак минус. Для некоторых кристаллов удобно принимать не
три, а четыре кристаллографические оси, и тогда индекс грани записывается соответственно четырьмя цифрами.
Характерной особенностью кристаллов является их симметричность, т. е. определенная соразмерность их граней, рёбер и вершин.
Симметрия кристалла обнаруживается при его перемещении относительно воображаемых плоскостей, линий или точек, которые называют элементами симметрии. Важнейшими элементами симметрии являются: центр, плоскость и оси симметрии. Центром симметрии (С)
называют точку внутри кристалла, в которой пересекаются и делятся
пополам прямые, соединяющие одинаково расположенные точки на
поверхности кристалла. В кристалле может быть только один центр
41
симметрии. Плоскостью симметрии (Р) называют воображаемую
плоскость, которая делит кристалл на две равные зеркально расположенные части. В одном кристалле может быть до девяти плоскостей
симметрии. Осью симметрии (L) называют воображаемую прямую
линию, при вращении вокруг которой на 360 происходит совмещение
всех элементов ограничения кристалла два, три, четыре или шесть раз.
В зависимости от числа совмещений различают оси второго (L2), третьего (L3), четвертого (L4) и шестого (L6) порядков. Ось первого порядка практически не определяет симметрии кристалла, а оси симметрии обнаруживаются одновременным вращением вокруг центра и оси
симметрии. В кристаллах возможны инверсионные оси третьего, четвертого и шестого порядков.
Кристаллы классифицируются по присущим им совокупностям
элементов симметрии, называемым классами или видами симметрии.
Доказано, что возможно существование только 32 классов симметрии
кристаллов. Классы объединяются в сингонии, образующие в свою
очередь три категории. Распределение 32 классов симметрии по сингониям и категориям приводится в табл. 2.
Таблица 2
Кате- СингоКласс сингонии
гория
ния
Низ- Три1
2
шая клинная
–
C
Моно3
4
5
клинная
P
L2
L2PC
Ромби6
7
8
ческая
L22P
3L2
3L23PC
Сред- Триго9
10
11
12
13
няя
нальная
L3
L3C
L33P
L33L2
L33L23PC
Тетраго- 14
15
16
17
18
19
20
нальная
L4
L4PC
L44P
L44L2
L44L25PC
Li4 Li42L22P
Гексаго21
22
23
24
25
26
27
нальная
L2
L2PC
L26P
L46L3
L46L37PC
Li6 Li63L23P
Выс- Кубиче28
29
30
31
32
шая ская
4L33L 4L33L23PC 4L33L26P 3L44L36L2 3L44L36L29PC
Класс или вид симметрии определяется полной совокупностью
элементов.
Сингонией называют группу видов, которая характеризуется
определенным типом кристаллографических осей и обладает одним
или несколькими общими элементами симметрии. Сингония кристал42
ла может быть кубической, гексагональной, тригональной, тетрагональной, ромбической, моноклинной и триклинной. Кристаллы кубической сингонии относятся к высшей категории. Кристаллы ромбической, моноклинной и триклинной сингоний относятся к низшей категории. К средней категории относятся тригональная, тетрагональная и
гексагональная сингонии.
Каждую сингонию определяет свой необходимый и достаточный
минимум элементов симметрии (табл. 3).
Таблица 3
Категория
Сингония
Минимум элементов симметрии
Высшая
Кубическая
Более одной оси порядка выше второго
(L3, L4, L5)
Средняя
Гексагональная
Тетрагональная
Тригональная
Ромбическая
одна L5
одна L4
одна L3
Более одной плоскости или оси
симметрии
Низшая
Моноклинная
Триклинная
Одна плоскость или ось симметрии
Нет элементов симметрии или только
центр (С)
На рис. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 приведены формы огранки кристаллов
сингоний высшей, средней и низшей категории.
Распределение сингоний по категориям показано на рис. 1.
По внешней огранке все кристаллы разделяются на группы простых и сложных форм. В случае простых форм все грани кристалла
одинаковы по форме и размерам. Сложные формы образуются при
наличии у кристалла граней различной формы и величины и представляют собой комбинацию. Каждой сингонии присущи свои простые формы, соответсвующие строго ограниченному числу классов
симметрии. Всего существует 47 простых форм. Кристаллы триклинной сингонии, не имеющие элементов сингонии, ограняются не связанными между собой моноэдрами, но когда в кристаллах этой сингонии имеется центр симметрии (второй класс), то наряду с моноэдрами
появляются и параллельные плоскости – пинакоиды (рис. 2, 1,2).
Моноэдр и пинакоид относятся к формам, не замыкающим пространство, и называются открытыми в отличие от закрытых форм, замыкающих пространство (типа, например, куба).
43
Кристаллы всегда являются многогранниками, замыкающими
пространство, и поэтому открытые формы могут огранять кристалл
только в сочетании друг с другом. В огранке кристаллов моноклинной
сингонии (рис. 2, 3, 4), кроме моноэдра и пинакоида, присутствуют
также диэдр (две пересекающиеся плоскости) и ромбическая призма
(поперечное сечение – ромб, грани параллельны через одну).
Кристаллы ромбической сингонии имеют следующие простые
формы (рис.2): моноэдр, пинакоид, диэдр, ромбическая призма, ромбический тетраэдр (четыре равные грани, каждая грань – неравносторонний треугольник, среднее сечение ромб), ромбическая пирамида
(любое сечение перпендикулярное высоте – ромб), ромбическая прамида (две пирамиды, сложенные основаниями).
Из числа рассмотренных форм в кристаллах средней категории
встречаются только моноэдры и пирамиды, но имеется ещё 25 других
простых форм (рис. 3, 4, 5). К таким формам относятся призмы тригональные (сечение – разносторонний треугольник), тетрагональные
(сечение квадрат) и гексагональные (сечение правильный треугольник), а также соответствующие пирамиды и дипирамиды. Дитригональные призмы, пирамиды и дипирамиды получаются при удвоении
числа сторон, но тригональная сингония при этом сохраняется, так как
вновь появившиеся три ребра не касаются окружностей, описанных
вокруг трех других ребер.
Тетрагональный тетраэдр представляет собой четырехгранную
фигуру, каждая грань которой – равнобедренный треугольник, а сечение – квадрат.
Ромбоэдр состоит из шести одинаковых граней, имеющих форму
ромба. Тетрагональный и дитригональный скаленоэдры образованы
путём удвоения числа сторон тетрагонального тетраэдра и ромбоэдра.
Тригональный, тетрагональный и гексагональный трапецоэдры не
имеют горизонтальной плоскости симметрии, так как грани этих форм
являются четырехугольниками с одной парой равных соседних сторон.
Кристаллы кубической сингонии кристаллизуются в 15 простых
формах, среди которых нет форм, присущих другим категориям сингоний. Из общего числа 15, пять форм относится к ряду тетраэдра
(рис. 6), пять к ряду октаэдра (рис. 7) и пять к ряду гексаэдра (рис. 8).
Название этих простых форм чаще всего состоит из двух частей: первая относится к форме граней (тригон – треугольник, тетрагон – четырехугольник, пентагон – пятиугольник, гексагон – шестиугольник), а
вторая часть – к их количеству. К ряду тетраэдра относятся следующие формы: тетраэдр, тригон-тритэтраэдр (12 граней, каждая грань –
44
четырехугольник у которого пары смежных граней равны, а исходный
треугольник разделен на 3 четырехугольника), пентагон-тритэтраэдр
(12 граней, грань – пятиугольник), гексаэдр (24 грани, каждая грань –
треугольник, а исходный треугольник разделён на 6 частей). По такому же принципу строится ряд октаэдра (восьмиугольник, каждая грань
– равнобедренный треугольник). В ряду гексаэдра (куба), помимо самого куба, известны: тетрагексаэдр (24 треугольные грани, образованные дополнительными вершинами над каждой гранью исходного куба), ромбодекаэдр (12 граней ромбической формы), пентагонододекаэдр (12 граней, каждая грань – пятиугольник), дидодекаэдр (24 четырехугольные грани).
Простые формы, также как и грани кристалла, могут обозначаться
индексами, но при обозначении простой формы они берутся не в
круглые, а в фигурные скобки, например {10}.
При определении минерала по внешнему облику кристаллов следует иметь в виду, что природные кристаллы нередко отличаются от
простых форм, характеризующих их кристаллическую структуру.
Внешний облик, называемый иногда «габитусом» кристалла, часто
различен для одного и того же минерала, в зависимости от условий
кристаллизации. Однако тип габитуса для многих минералов достаточно характерен.
Выделяются три типа габитуса кристаллов. В первом типе размеры кристаллов во всех направлениях близки. Во втором – размеры
кристалла по двум направлениям существенно больше его размера по
третьему направлению. В третьем типе размеры кристалла в одном
направлении резко больше, чем его размеры по двум другим направлениям. В первом случае облик кристаллов изометрический. Преобладают кубы, октаэдры, ромбоэдры. Чаще всего такие формы характерны для кристаллов кубической сингонии. Для второго типа характерен
таблитчатый, пластинчатый, листоватый и чешуйчатый облик кристаллов. Кристаллы такого облика реже всего наблюдаются у минералов кубической сингонии. Третий тип габитуса объединяет призматические, столбчатые, шестоватые, игольчатые и волосовидные кристаллы. Кристаллы такого облика встречаются во всех сингониях, но
для некоторых минералов – особенно характерны (турмалины, актинолит, эпидот и др.).
При полевом определении минерала по форме его кристаллов
надо начать с выявления типа габитуса, а затем уточнить форму и попытаться установить сингонию. В случае находки хорошо ограненных
45
кристаллов определение минерала может быть произведено наиболее
быстро и точно.
В природе встречаются закономерные сростки двух и более кристаллов одного и того же минерала, которые называются двойниками,
тройниками и т. п. Наиболее часто встречаются двойники. Для некоторых минералов двойники типичны и облегчают их диагностику,
например двойник типа «ласточкина хвоста» для гипса или коленчатый двойник – для рутила.
9. Полиморфизм, изоморфизм, псевдоморфозы
Диагностика минерала по внешнему облику его кристаллов иногда осложняется явлениями полиморфизма, изоморфизма и образованиями псевдоморфоз [1, 2].
Полиморфизм заключается в способности некоторых веществ изменять свою кристаллическую структуру под влиянием изменения
внешних условий (температуры, давления и т. д.). Изменение кристаллической структуры сопровождается изменением физических свойств
минерала, а также часто отражается и на внешнем облике его кристаллов. В минералогии отдельные модификации веществ обычно рассматриваются как самостоятельные минеральные виды (алмаз – графит, кальцит – арагонит).
Изоморфизм определяется свойством некоторых веществ, чаще
всего (но не всегда) близких и аналогах или аналогичных по химическому составу, кристаллизоваться в одинаковых или близких кристаллических формах. Изоморфизм проявляется в минералах очень широко. При диагностике минерала, содержащего изоморфные примеси,
необходимо учитывать возможность окрашивающего влияния такой
примеси, а также изменение ряда других физических свойств минерала.
Псевдоморфозы образуются при медленном замещении вещества
кристалла другим веществом с сохранением внешней формы, а также
иногда даже и внутреннего строения первоначального кристалла. Такие псевдоморфозы выделяют иногда как разновидности минерала,
например «мартит» – псевдоморфоза гематита по магнетиту. Псевдоморфозы в полевых условиях удается обнаружить по реликтам замещенного минерала и очевидному несоответствию особенностей внешнего облика кристалла с остальными физическими свойствами.
46
10. Форма кристаллических агрегатов
Минеральные агрегаты могут состоять как из одного (мономинеральные), так и из нескольких разных минералов (полиминеральные).
При резком изменении термодинамических условий происходит столь
быстрая кристаллизация, что даже в лупу не удается увидеть отдельные кристаллы в образовавшемся минеральном агрегате. Такую форму выделений называют скрытокристаллической. Уверенно отличить
такую форму выделений от аморфной можно только под микроскопом.
Среди явнокристаллических минеральных агрегатов чаще всего
встречаются зернистые выделения, которые могут быть плотными или
рыхлыми. По размерам зёрен выделяют: мелкозернистые (зерна менее
1 мм), среднезернистые (1–5 мм) и крупнозернистые агрегаты (зерна
более 5 мм). Минеральные агрегаты принято называть зернистыми в
тех случаях, когда слагающие их зерна приблизительно изометричны.
Если же зернистые агрегаты не подчиняются этому условию, то их
обычно называют листовидными, чешуйчатыми, игольчатыми, волокнистыми и т. п. Помимо зернистых выделений в природе встречаются и
другие формы минеральных агрегатов, из которых наибольшим распространением пользуются друзы, секреции, конкреции и оолиты, дендриты,
землистые массы, налеты, примазки и выцветы.
Друзы – это сростки кристаллов, образовавшихся на стенках пустот. Секреции образуются при послойном заполнении минералом
замкнутых изометрических (обычно округлых) полостей. Крупные
секреции (более 100мм) называют жеодами, а более мелкие – миндалинами. Конкреции представляют собой близкие к сферическим стяжения и желваки образовавшиеся в рыхлых песках или глинах. В отличие от секреций конкреции разрастаются от центра к периферии
выделения. Мелкие конкреции (0,1–10 мм), с явно выраженной концентрической зональностью называют оолитами, а если такой зональности нет, то псевдоолитами или бобовинами. Натечные формы образуются при кристаллизации медленно протекающих истинных, или,
чаще, коллоидных растворов при испарении в пустотах. К таким формам относятся широко известные сталактиты и сталагмиты, образующие сосулькоподобные агрегаты в кровле и на дне пещер. Встречаются почковидные, гроздьевидные и другие натечные формы самого
разнообразного облика.
При быстрой кристаллизации в вязкой среде или тонких трещинах некоторые минералы образуют так называемые дендриты, когда
47
вместо полногранного кристалла образуется скелетное образование
нарастающих друг на друга кристаллов, напоминающее ветви деревьев.
Землистые формы выделений напоминают по внешнему виду
рыхлую почву, а в сухом состоянии – мучнистые образования типа
сажи различной окраски.
Налеты и примазки представляют собой тонкие пленки минерала
с неразличимой кристаллической структурой, а выцветами называют
подобные же пленки, если они периодически появляются и исчезают
при увлажнении и высыхании образца. Выцветы особенно характерны
для минералов типа сульфатов или гидроокислов.
11. Спайность и отдельность
Способность минералов расщепляться при ударе на обломки по
параллельным плоскостям называется спайностью, если эти плоскости совпадают с кристаллографическими направлениями Отдельностью называется способность минерала раскалываться по определенным направлениям вне зависимости от кристаллической структуры
минерала. Плоскости спайности, как правило, ориентированы параллельно граням кристалла с наиболее простыми индексами, и направление спайности обозначают такими же индексами, как и соответствующую грань.
Например, галит раскалывается на кубические осколки и индексы спайности записываются как (100). Для слюды индексы спайности
(001) параллельны третьему пинакоиду, а кальцит имеет спайность,
соответствующую граням ромбоэдра (1011).
Для кристаллов кубической сингонии обычна спайность по граням куба (100), октаэдра (111) и ромбододекаэдра (ПО); для тетрагональной – по третьему пинакоиду (001), пирамиде (111), призме (110)
и (100); для ромбической и моноклинной – по третьему (001) и второму (010) пинакоидам и призме (110). Принято классифицировать
спайность по степени ее совершенства, которая определяется усилиями раскалывания и гладкостью поверхностей спайности. Слюда,
например, очень легко раскалывается на гладкие пластинки. Такую
спайность называют весьма совершенной. Несколько менее совершенную спайность флюорита по октаэдру (111) называют совершенной. Выделяют также несовершенную спайность, как, например, у
нефелина по призме (1010). Несовершенная спайность может быть
более или менее заметной. Если спайность несмотря на несовершен48
ность все же хорошо заметна, ее называют ясной. Существуют минералы, у которых спайность совершенно не наблюдается (пирит,
кварц).
Наблюдения спайности помогают выявить
кристаллографические направления, а тем самым иногда и принадлежность минерала к определенной категории или сингонии. В полевых условиях
это обстоятельство особенно важно для диагностики минерала, так
как в большинстве случаев исследователю приходится иметь дело с
кристаллическими зернами неправильных очертаний, в которых прямое определение их сингонии возможно только оптическими или
рентгеновскими методами. Например, наблюдение углов между плоскостями спайности полевых шпатов помогает отличить плагиоклазы
от калиевых полевых шпатов. Известно также, что у минералов кубической сидгонии, в отличие от всех остальных, не может быть спайности только по одному направлению. У одного и того же минерала
степень совершенства спайности по разным направлениям может
быть различной, что зависит от особенностей связывающих сил кристаллической решетки.
В отличие от спайностн, отдельность определяется изменениями
внешних условий во время кристаллизации и прямо не связана с внутренним строением минерала. При остановках роста кристалла, осаж
дении на гранях посторонних веществ и т. п, возникают направления
ослабленной прочности, по которым и наблюдается раскалывание минерала по отдельности. На сдвойникованных кристаллах отдельность
часто наблюдается в плоскостях параллельно поверхности срастания.
Для некоторых минералов можно спутать отдельность со спайностью. Лучшим критерием для определения спайности служит явление
неограниченного деления минерала по параллельным плоскостям при
многократном раскалывании, что не наблюдается для отдельности.
12. Излом и характер сцепления
Поверхности минерала, появляющиеся при раскалывании его не
по спайности, называются изломом. В отличие от спайности, они не
отличаются прямолинейностью и обычно не параллельны. При очень
совершенной спайности трудно получить излом. Выделяются следующие характерные виды излома, имеющие значение при диагностике
минералов: неровный, ровный, занозистый, раковистый, крючковатый, зернистый и землистый.
49
Ровный излом имеет поверхность, относительно близкую к плоской, с мелкими выступами и впадинами. Неровный излом характеризуется чередующимися поверхностями различной формы и размеров.
Занозистый излом чаще всего наблюдается у волокнистых агрегатов
минералов и внешне напоминает излом деревянной палки (поперек
волокон). Крючковатый излом характерен для ковких минералов типа
самородной меди. Зернистый излом создает впечатление зернистой
поверхности с мелкими впадинами и выступами.
По характеру сцепления минералы могут быть мягкими или твердыми, а также хрупкими, вязкими, гибкими и ковкими. Мягкие минералы, в отличие от твердых, легко сплющиваются при ударе молотком. Хрупкие минералы раскалываются при ударе на мелкие осколки,
а от вязких с трудом удается отбить кусок с очень неровным, часто
занозистым изломом. Минералы, которые расплющиваются при ударе
молотком в очень тонкие пластинки, обладают ковкостью, что особенно характерно для самородных металлов. Гибкие минералы могут
быть изогнуты без нарушения их сплошности. Это обычно минералы
с листоватой структурой. Гибкость у таких минералов бывает упругой
и неупругой. Листочки неупругих минералов сохраняют свое изогнутое положение, в то время как упругие после снятия изгибающего
усилия возвращаются в исходное положение, если не перейти их предел упругости. Различие в характере сцепления минералов широко
используется при их диагностике.
13. Твердость, плотность, магнитные свойства,
радиоактивность, люминесценция, флюоресценция,
прочие свойства
Определение твердости минерала производится путем оценки величины сопротивления проникающего в него острия. Существуют
различные методы и аппаратура для измерений твердости, но в полевых условиях вполне достаточно определить хотя бы относительную
твердость минерала.
В минералогии для определения относительной твердости повсеместно принята так называемая шкала Мооса, которая составлена из
10 минералов-эталонов, каждому из которых условно присвоена цифра, означающая его твердость, от 1 (самый мягкий) до 10 (самый
твердый).
50
Шкала Мооса: 1 – тальк; 2 – гипс; 3 – кальцит; 4 – флюорит;
5 – апатит; 6 – ортоклаз; 7 – кварц; 8 – топаз; 9 – корунд; 10 – алмаз.
В природе только алмаз имеет твердость 10, а существование
минералов, кроме корунда, с твердостью 9 проблематично. Поэтому
достаточно иметь набор эталонов с твердостью до 9. В полевых условиях можно обходиться и без эталонных минералов, имея под рукой
широкораспространенные предметы с известной твердостью. Так,
например, ноготь имеет твердость приблизительно 2,5, медная монета
– 3, железный гвоздь – 4–4,5, оконное стекло – 5, перочинный стальной нож – до 6, стальной напильник – 6,5–7. Вследствие анизотропии
кристаллов некоторые минералы в разных кристаллографических направлениях имеют различную твердость. Особенно выделяется в этом
отношении дистен, у которого твердость в разных направлениях колеблется от 4,5 до 7.
Твердость можно определять только на ровном участке свежего
излома или на плоскости спайности, предварительно убедившись в
однородности испытуемого участка поверхности минерала. Определяемый минерал при использовании для определения твердости эталонных минералов должен иметь острый край, которым царапают
эталон. Если твердость минерала определяется как промежуточная
между двумя целыми числами (эталонами), то указывают пределы
твердости или принимают среднее (дробное) значение.
Плотность минералов
Природные минералы имеют плотность от 0,8 до 21. В полевых
условиях для диагностики минерала достаточно знать относительную
плотность (при некотором навыке ее можно определять взвешиванием на ладони). По плотности следует научиться определять следующие четыре группы минералов: 1) легкие – ниже 2,5; 2) средние – 2,5–
3,3; 3) тяжелые – 3,4–6; 4) очень тяжелые – свыше 6.
Наиболее сложно различать средние и тяжелые минералы, но как
раз обнаружение этого различия существенно помогает при диагностике многих трудноопределяемых минералов.
Магнитные свойства
51
В полевых условиях легче всего обнаружить магнитность минерала по отклонению им стрелки компаса. Магнитность минералов
зависит главным образом от содержания железа. На магнитную
стрелку компаса действуют только сильномагнитные минералы типа
магнетита. Среднемагнитные минералы, которых очень много (роговая обманка, биотит и т. п.), в обычном состоянии заметного действия
на магнитную стрелку не оказывают, но если их прокаливать в восстановительном пламени паяльной трубки, то они обнаружат магнитные свойства, достаточные для отклонения стрелки компаса. Среднемагнитные минералы притягиваются электромагнитом и без прокаливания, но в полевых условиях воспользоваться этим обстоятельством
затруднительно.
Радиоактивность
Многие минералы содержат радиоактивные элементы. Радиоактивное излучение урана, тория и промежуточных продуктов их распада (радон, торон, радий, ионий и т. п.) легко регистрируются приборами, имеющимися почти в каждой полевой геологической партии.
Однако для определения радиоактивности мелких кристаллических
зерен предпочтительнее воспользоваться фотопластинками, на которых точно фиксируются участки вещества, обладающие радиоактивностью. Сложность применения этого метода в полевых условиях заключается в трудности получения плоской поверхности испытуемого
образца. Для получения радиографий образец кладут плоской стороной на фотопластинку в темном ящике. По прошествии нескольких
часов фотопластинку проявляют. Осветленные участки на фотобумаге
будут соответствовать минералам, содержащим радиоактивные элементы. Для обнаружения слаборадиоактивных минералов время контакта фотопластинки с образцом можно увеличить до нескольких
дней. При интерпретации полученных радиограмм нельзя забывать об
ослабляющем радиоактивность влиянии расстояния до пластинки от
зерен, располагающихся во впадинах неровной поверхности образца.
Люминесценция
52
Люминесценцией называют свечение минералов, которое может
происходить под влиянием облучения ультрафиолетовыми, катодными и другими коротковолновыми лучами, а также при давлении,
нагревании, растворении и кристаллизации.
Люминесценцию, которая наблюдается только в момент действия источника энергии, называют флюоресценцией, а если свечение
происходит и после окончания воздействия источника энергии, то
употребляется термин фосфоресценция.
Флюоресценция характерна, например, для шеелита, циркона,
алмаза. Фосфоресценцией обладают апатит, флюорит, барит. Термолюминесценция заметна при нагревании некоторых разновидностей
окрашенного флюорита. Люминесценция, наблюдающаяся при резком
приложении к образцу минерала дополнительного давления (разламывание, удар иглой и т. п.), называется триболюминесценцией и
наблюдается, например, у мусковита и светлых (маложелезистых)
разностей сфалерита.
При диагностике минералов в полевых условиях иногда удается
наблюдать фосфоресценцию некоторых разностей флюорита, апатита,
барита и отенита, быстро поместив их в темное место после сильного
солнечного облучения. Практикуется иногда специальная съемка в
ночное время на участках предполагаемых скоплений люминесцирующих минералов с помощью переносного источника катодных или
ультрафиолетовых лучей. Наблюдая люминесценцию под лучами
ртутной кварцевой лампы, часто легко удается определить мелкие
зерна шеелита (голубые тона), алмаза (бледно-голубые или желтозеленые тона), флюорита (синий).
Очень характерна люминесценция некоторых минералов, содержащих уран, а также битумы различного состава. Следует, однако,
иметь в виду, что встречаются разновидности обычно люминесцирующих минералов, которые не люминесцируют. Это довольно часто
наблюдается, например, для шеелита и алмаза, Для некоторых минералов люминесценция зависит от присутствия тех или иных примесей. В разных районах и месторождениях один и тот же минеральный
вид может проявлять разную люминесценцию. Такого рода усложнения затрудняют и без того трудно осуществимое применение люминесценции для определения нерадиоактианых минералов в полевых
условиях.
Прочие свойства
53
При полевом определении минералов существенную помощь
могут оказать некоторые легко выявляемые специфические свойства
отдельных минералов или их небольших групп.
Самородная сера, некоторые зернистые и органические вещества (янтарь, озокерит) загораются при нагревании. Для некоторых
минералов характерен определенный запах (каолинит), а другие издают запах при ударе и раскалывании (чесночный запах мышьяковистых минералов, удушливый – флюорита и т. п.).
Растворимые в воде минералы типа галенита, сильвина и т. п.
имеют определенный вкус. На ощупь некоторые минералы дают
ощущение жирности (тальк) или шероховатости (мел). Некоторые
минералы выделяются своей гигроскопичностью. При увлажнении
некоторые минералы растрескиваются или растворяются, а другие
делаются липкими.
Существуют минералы, издающие своеобразный звук при ударе
по ним молотком или раскалывании (церуссит).
14. Полевые инструменты и принадлежности
для определения физических свойств минералов
Для полевых определений минералов нет необходимости в специальном оборудовании и инструментах. Достаточно иметь: минералогический молоток (стальной, небольших размеров); десятикратную
лупу; компас; перочинный нож; фарфоровую неглазурованную пластинку или обломок фарфоровой посуды; набор эталонов минералов
шкалы твердости Мооса или кусок кварца, оконного стекла и медную
монету; фотобумагу.
Если допускают условия транспортировки, желательно иметь радиометр, небольшой шлифовальный станок, переносную люминесцентную установку и электромагнит.
54
Литература
1. Кузин М. Ф., Егоров Н. Н. Полевой определитель минералов.
2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1983.
2. Марченков В. И. Ювелирное дело. М.: Высш. шк., 1984.
3. Никифоров Б. Т., Чернова В. Б. Ювелирное искусство. Ростов н/Д: Феникс, 2006.
4. Галушкина Е. Ю. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Минералогия» для студ. 2 курса спец.
130301 – «Геологическая съемка, поиски и разведка МПИ». Ч. 1 / Владикавказ: Изд-во СКГМИ (ГТУ) «Терек», 2006.
5. Ювелирное искусство народов России / Под ред. Н. В. Шатановой. Л.: Художник РСФСР, 1974.
6. Файсон Н. Величайшие сокровища мира. Атлас чудес света:
пер. с англ. М.: Бертельсманн Медиа, 1996.
7. Сокровища мира. М.: АСТ, 2001.
55
Оглавление
Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1. Свойства и классификация ювелирных камней. . . . . . . . .
2. Огранка камней и минералов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. Классификация камней и минералов по ценности. . . . . . .
4. Вспомогательные материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. Пробирные реактивы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. Огнеупорные материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. Физические свойства минералов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. Облик кристаллов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. Полиморфизм, изоморфизм, псевдоморфозы. . . . . . . . . . .
10. Форма кристаллических агрегатов. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11. Спайность и отдельность. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12. Излом и характер сцепления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13. Твердость, плотность, магнитные свойства, радиоактивность, люминесценция, флюоресценция, прочие свойства. . . . . . .
14. Полевые инструменты и принадлежности для определения физических свойств минералов. . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
3
–
9
10
28
32
34
36
39
46
47
48
49
50
54
56