Рассказы о поделочном камне
Шрифт:
Каждый минерал окиси кремния имеет свои условия генезиса, закономерности размещения в природе и особенности использования в ювелирном деле.
Горный хрусталь
Горным хрусталем называются прозрачные кристаллы низкотемпературного кварца (окись кремния SiO2). Оба термина — и кварц, и горный хрусталь — часто используются как синонимы. Удельный вес горного хрусталя как всякого кварца 2,65. Твердость 7. Показатель преломления 1,55. Образует тригональные кристаллы с характерной вертикальной осью, при повороте вокруг которой кристалл полностью повторит сам себя 3 раза. Однако главными гранями кристалла обычно является призма, образующая правильный шестигранник. Если кристалл кварца растет не очень правильно, то форма его может быть различной.
Кристалл (горный хрусталь) образуется действием сильного холода, по крайней мере оный там только находится, где наиболее смерзается зимних снегов. А что он есть лед, сие достоверно, от того греки так его и называли. С востока получаем мы также и сей камень потому, что индийскому кристаллу ни который не предпочитается. Родится также и в Азии; худший около Алабанды и Орози и в соседственных горах, также в Кипре. Но похваляют и тот, который находится в хребтах Альпийских гор в Европе.
Но Судин утверждает, что оный не иначе родится как в местах, лежащих на полдень, что и справедливо, ибо он не находится в водянистых местах, хотя бы страна была бы весьма холодная и хотя бы реки до дна замерзали. Потребно, чтоб сие происходило от небесной влаги и от малого снегу; чего ради он жару не терпит и употребляется только на сосуды для холодных напитков.
...Почему он родится шестисторонний, тому трудна найти причину, тем более что концы неодинаковый вид имеют и гладкость боков столь совершенна, что того никаким искусством произвести не можно.
...Мы достоверно утвердить можем, что он родится в утесах Альпийских и в столь недоступных местах, что большею частью добывают его вися на веревке.
С горным хрусталем я познакомился очень давно. На Кавказе еще в старом Тифлисе во многих домах можно было увидеть довольно красивые друзы (сростки кристаллов) горного хрусталя. Все они привозились главным образом из поселка Казбек. В этом районе до революции был довольно широко распространен сбор кристаллов кварца. Местные жители выискивали в горах кварцевые жилы с кристаллами, а затем выламывали их. Эти друзы шли на продажу. Большие рынки устраивались около духанов — ресторанов, где останавливались проезжавшие по Военно-Грузинской дороге экипажи. Добыча кварцевых друз вручную — очень тяжелый труд, да и заработок небольшой, но других средств к существованию крестьянина-горца в те времена не было.
Казбекские кристаллы кварца обычно представляли собой хорошо ограненные молочно-белые или совсем прозрачные призмы. Кристаллов толще 1—1,5 см видеть не приходилось, но длина их могла достигать 3—5 см. В 20-е годы я тщательнейшим образом обследовал подножие Казбека и сланцевую Шат-гору, а также горы в ущелье Терека и по его правому притоку Черной Арагве. Оказалось, что кварцевые жилы распространены вообще широко, особенно часто встречались друзы кварца. Правда, хороших образцов мне не попадалось. Впрочем, я их и не очень-то искал: тогда мне кварц казался малоинтересным минералом. Другое дело — альбит. В старой кавказской минералогической литературе указывалось, что в казбекских кварцевых жилах можно обнаружить мелкие кристаллы альбита; причем здесь минерал исключительно чист и почти не содержит кальциевой частицы. (Этот альбит даже был использован при составлении диаграммы, служащей для определения полевых шпатов.)
Если любители камня захотят совершить путешествие в район Казбека, чтобы найти кварц или альбит, то для этого не нужно забираться далеко в горы. Достаточно пройти по правому берегу Черной Арагвы, чтобы встретить осыпи сланца с кварцевыми жилами. В их обломках можно найти пустоты, стенки которых усеяны кварцевыми, а изредка и альбитовыми кристаллами.
Кварцевые жилы с прекрасными кристаллами наблюдаются вдоль всего Главного Кавказского хребта: в Сванетии, Осетии, в верховьях Терека и Ардона, в горных частях Чечено-Ингушетии и Дагестана, и везде они залегают в древнейших глинистых сланцах. Приуроченность кварцевых жил к однотипным сланцам и отсутствие какой-либо связи между кварцевыми жилами и магматическими породами первоначально вызывали у геологов большое недоумение. Но проведенные в дальнейшем исследования позволили установить причину этого. Оказалось, что кварцевые жилы Центрального Кавказа относятся к так называемым альпийским. Образовались они при опускании сланцев в толщу земной коры на довольно большую глубину. За счет минералов глин здесь формировались слюды, при этом в трещины породы выделялось некоторое количество воды (минералы глин богаче водой, чем слюда). Поскольку давление и температура были довольно значительные, вода растворяла вещество вмещающих пород, и в первую очередь окись кремния, которой богаты сланцы. При последующем подъеме и охлаждении эти растворенные вещества выпадали в виде жил, выполненных преимущественно кварцем, но есть и альбит, а также немного хлорита. Именно такой характер образования жил был впервые установлен в Альпах, отсюда и название «альпийские».
Еще в давние времена кварц для поделок и ювелирных украшений европейцы добывали, видимо, из альпийских жил. Но, возможно, часть прозрачных кристаллов собиралась и по рекам, куда такие кристаллы попадали при размыве сланца с жилами кварца. Мне приходилось находить прозрачные галечки кварца на Кавказе в речных отложениях.
В России крупные кристаллы кварца впервые были обнаружены на Урале. Об одном из них рассказывается в книге А. Ушакова (1862): «Кристалл, находящийся в музее Горного института, имеющий в высоту 36, а в ширину 28 дюймов, который весит около 60 пудов, оценен в 285 руб.; этот гигант горный хрусталь находился долгое время в Екатеринбурге, где он заменял тумбу перед одним домом, а потом был доставлен в кабинет его императорского величества, откуда уже передан в 1822 г. в Горный институт».
Рис. 1. Кристаллы кварца (по А. Е. Карякину, 1967)
слева — идеальные: справа — природные
Уральские месторождения похожи на кавказские, однако метаморфизм уральских толщ, вмещающих кварцевые кристаллы, был сильнее кавказских, а значит, растворы, отлагавшие кварц, были более концентрированными и горячими. На Урале встречаются и магматические породы, связанные с кварцевыми жилами, что указывает на большую, чем на Кавказе, высокотемпературность кварцевых жил.
С доисторических времен вплоть до наших дней горный хрусталь рассматривался лишь как материал для украшений. Требования, которые предъявлял к камню ювелир, были невысоки — был бы только горный хрусталь прозрачным, а уж дальше — дело техники. Ювелир придаст камню нужную форму, и свет, отразившись от граней обработанного кристалла, претерпит преломление, разложится на спектр и засверкает всеми цветами радуги.
Начало XX в. ознаменовалось мощным развитием радиотехники. Специалисты в этой области нуждались не только в новых материалах, но и в применении новых свойств вещества. Одним из таких свойств оказался пьезоэффект, т. е. способность некоторых веществ получать разность потенциалов в определенном направлении, если их сжать или растянуть, и, наоборот, сжиматься или растягиваться, если к ним приложить некоторую разность потенциалов, причем чем больше эта разность, тем сильнее деформируется кристалл и наоборот. Веществ, которые бы обладали пьезоэффектом, в общем немного — это, как выявилось еще в XIX в., те вещества, в кристаллах которых в определенных направлениях не все ионы, слагающие кристалл, имеют себе подобных. Кварц оказался в числе веществ, обладающих пьезоэффектом, и именно из него были сделаны первые стабилизаторы электрических колебаний — пластинки, вырезанные из лучших ювелирных кристаллов. Однако они часто совершенно не работали. Радиотехники справиться с этим не могли. Пришлось обратиться за помощью к кристаллографам; кварцем тогда занялся молодой ученый А. В. Шубников (впоследствии академик). Под его руководством в Минералогическом музее АН СССР была организована кварцевая лаборатория, которая постепенно выросла в современный Институт кристаллографии.
Рис. 2. Хрусталеносные полости в кварцитах. Приполярный Урал (по В. А. Смирновой, 1969)
1 — кварциты; 2 — диабазы; 3 — тектонические зоны рассланцевания горных пород; 4 — выщелоченные кварциты; 5 — кварцевые жилы; 6 — хрусталеносные полости; 7 — горный хрусталь; 8 — хлорит-серицитовая масса гнездового выполнения; 9 — трещины
Оказалось, что требования к горному хрусталю, используемому для изготовления кварцевых пластинок, много жестче, чем к ювелирному. Малейшие неровности, нарушения правильности кристаллической решетки и особенно двойники — закономерные срастания несколько иначе ориентированных кристаллов — все эти неразличимые глазом особенности горного хрусталя, не имеющие никакого значения в ювелирном деле, делают минерал совершенно непригодным для использования в качестве пьезокварца.
А. В. Шубников и его сотрудники разработали методику изучения горного хрусталя, позволяющую определить дефекты строения его кристаллов и ориентировку пластинок даже в том случае, если на обломке кристалла не видно граней.
Вскоре возникла и еще одна серьезная проблема: для ювелирных целей нужно было очень немного горного хрусталя, а для радиопромышленности требовалось его в сотни раз больше. Необходимо было найти новые месторождения, причем кристаллы должны были быть не только весьма совершенные, но и очень крупные. По всей стране начались поиски горного хрусталя. Но задача эта тогда весьма напоминала известную загадку из сказки: «Пойди туда, не знаю куда, найди то, не знаю что!» Ведь кристаллов горного хрусталя, пригодного для получения пьезопластинок, у нас в стране до того никто не искал — весь мир получал их из месторождений Бразилии. Первое время пользовались гальками кварца, которые находили в уральских россыпях драгоценных камней, но очень скоро их ресурсы были полностью исчерпаны.