Таблитчатый и бочковидный кристаллы рубина
Густосиний сапфир со Шри-Ланки в 258,18 карата, окаймленный сверкающей овальной рамкой из 18 крупных и сплошного кольца мелких бриллиантов, один из семи исторических камней Алмазного фонда СССР. Поверхность камня представляет собой сотню с лишним шестиугольных граней, которые заставляют солнечный луч рассыпаться фонтаном голубых искр. И еще один сюрприз преподносит нам сапфир. Принято считать, что сапфиры синие камни; самые лучшие и самые красивые из синих. Это так, но не приходилось ли вам видеть или хотя бы Слышать о таких камнях, как оранжевый восточный гиацинт, золотисто-желтый восточный топаз, фиолетовый восточный аметист? Или о таких очень редких зеленых камнях, как восточный изумруд, восточный хризолит, восточный перидот? Все они относятся к сапфирам. Оказывается, существует среди сапфиров даже восточный александрит: так же как обычный александрит, он зелен при солнце и краснеет при свечах. Эти камни отличаются от своих западных двойников. Они блестят сильнее, они тверже - не царапают только алмаз. Часто восточные камни красивее западных тезок. Определение "восточный" для камня все равно что "экстракласс" - ведь самые лучшие камни веками шли с Востока. Самый красивый из этих сапфировых чудес, ярко-оранжевый, с алым отливом, индийцы назвали "падпараджа" - царь камней. Трудно не увлечься цветами рубинов и сапфиров! И все же у минерала нас не меньше, чем цвет, интересует форма. У рубинов и сапфиров форма, правда, часто проявляется нечетко: ведь большинство месторождений драгоценных корундов Бирмы, Индии, Таиланда, Шри-Ланки, Австралии, США (словом, почти всех-стран - главных поставщиков этого камня) представляют собой россыпи, где форма кристаллов сильно сглажена, чаще вообще утрачена.
Miner04.jpg Рубин в породе (Урал)
Коренные месторождения рубинов очень редки. А. Е. Ферсман мечтал, что и в нашей стране, где красный цвет "энергии и борьбы" почитается цветом государственного флага, должны быть открыты месторождения рубина. И вот не так давно на Полярном Урале долгожданные рубины были действительно найдены в коренном залегании. В одном из массивов, сложенном ультраосновными породами, прослеживаются зоны черных слюдитов с крупными темно-красными кристаллами рубина. Самые большие из них, как говорится, "с кулак" (7 - 8 см в поперечнике), а рядовые - 0,5 - 1 см. Кристаллы обычно имеют форму толстых шестигранных табличек, но их вертикальные грани (не все, а через одну) срезаны косой гранью ромбоэдра. Кристалл завершен плоской гранью пинакоида; в трех направлениях, под углом 120° к граням ромбоэдра, эта плоская грань несет глубокую штриховку. Однако такую полногранную форму удается разглядеть редко. Обычно из черной слюды выглядывают лишь головки кристаллов. А головки у них весьма своеобразные. Самые мелкие кристаллики завершены плоской блестящей гранью - базисом, обычно же верхушка кристалла напоминает едва приоткрытый веер: темно-красные пластиночки не толще миллиметра косо, почти параллельно граням ромбоэдра или прямо стопочкой, надвигаются друг на друга. На первый взгляд они даже похожи на чешуйки рубиновой слюды. Но только на первый. Присмотримся внимательнее: главное отличительное свойство слюды - весьма совершенная спайность (способность расщепляться на тончайшие пластиночки). У рубина спайности нет. Кажется, что кристаллы разбиты на пластинки, закономерно ориентированные трещины, точнее, не разбиты, а, наоборот, "составлены" из стопки тонких монокристалльных пластиночек. Это явление называется двойникованием. Двойникование и отдельность - самые характерные черты облика рубина. Значительно реже встречаются в окрестностях месторождения длинные кристаллы рубина, вытянутые, словно бочонки. Такая форма гораздо характернее для синих корундов. Непрозрачные корунды синего, серо-голубого и серо-желтого цвета встречаются в природе гораздо чаще, соответственно и кристаллы подобного "некондиционного" сапфира и в горных породах, и в собраниях минералов можно увидеть чаще. Они очень характеры и хорошо запоминаются. Зовут их обычно "бочонки". И верно, они похожи на высокие бочоночки с маленькими донышками: две пирамиды, соединенные своими основаниями, а верхушки обеих срезаны. Но чаще такие кристаллы "составлены" не из двух пирамидок, а из частей нескольких, все более и более круто сужающихся к обоим концам. Совсем как составные пирамиды и цветные бочоночки из деревянных колец для малышей. Сверху и снизу, как и у бочонков, они имеют "донца". Бывает, что их нет; тогда кристалл заканчивается двухвершинной пирамидкой бипирамидкой. Двойники у сапфиров проявляются не так резко, как у рубина, но и у него вы увидите резкую поперечную штриховку или узкие "ступеньки". Ученые называют происхождение таких минералов, как корунд, полигенным, т. е. минерал может образоваться в природе в результате многих процессов. Так, корунды встречаются в лавах Австралии и Кампучии и в магматических породах. В корундовых сиенитах их так много, что они становятся породообразующим минералом. Такие породы встречаются в Ильменских и Вишневых горах на Урале, в Канаде, Индии. Образуются корунды и в тех участках пород, где гранитная магма внедряется в кристаллические известняки; такие залежи называют скарнами. Именно так образовались самые знаменитые месторождения Бирмы (Могоу), Таиланда (Чантхабури) и Шри-Ланки. Они могут возникнуть и при "пропарке" горячими парами и газами темных пород основного состава, как, например, в зонах слюдитов в Полярном Урале. Корунды часто возникают и в мощных толщах кристаллических пород - гнейсов - под воздействиел! больших давлений и температур, когда эти толщи вовлекаются в грандиозные процессы горообразования; такие месторождения есть на Украине и в Якутии. Не стоит думать, что все корунды если не рубины, то непременно сапфиры, хотя знакомство с этой группой минералов мы начали именно с них. Мелких, неприглядных породообразующих корундов несоизмеримо больше. Давно известны такие корунды на Урале. В районе Кыштыма из тонкозернистого корунда нередко состоит вся горная порода. Самые важные из подобных пород наждаки. Вместе с корундом (более 50%) в них входят магнетит, гематит, а часто и шпинель. Без наждака мы никогда не увидели бы драгоценные камни в их подлинном блеске: с древних времен наждак применяется при их полировке. Самое старое его месторождение - острова Наксос и Самос (Греция). Испокон веков добывался он в Персии, Афганистане, Индии, на Филиппинах и острове Калимантан, на Урале и во многих других местах.
MINER05.jpg Кристаллы корунда в породе (Урал)
Символы власти, олицетворение богатства и могущества - это драгоценные прозрачные корунды и сапфиры. Незаменимые абразивы для обработки твердых веществ (твердость 9) - простые породообразующие корунды. Но это лишь начало перечня их внедрения в нашу жизнь: это и камни в часах, и опоры осей в весах, даже оптические линзы. (Такую линзу из рубина упоминает ал-Бируни; в 1827 г. Причард сделал линзы для микроскопа из светлого сапфира.) Есть у корундов и еще одно замечательное свойство: при всей своей твердости они оказались необычайно "податливы" на синтез. Синтез рубина первая осуществленная мечта алхимиков. Их получают очень много. Самый удачный и принятый сейчас метод Вер-нейля был открыт еще в 1891 г. Вкратце его суть заключается в том, что химически чистую окись алюминия в виде тончайшей пудры с необходимыми добавками разных хромофоров обрабатывают пламенем гремучего газа. Температура пламени выше -)-2000°С. Окись алюминия расплавляется и каплями падает на дно печи, в которое вставлена "затравка" - маленький, заранее выращенный кристалл корунда. Постепенно, капля за каплей, вырастает длинненький цилиндрик на ножке - булька. Такие бульки или були (они похожи на бутылочку, стоящую на горлышке) выращивают самых разных цветов: с хромом - рубины, с титаном и железом сапфиры, с железом и марганцем - оранжевые корунды типа падпа раджи, с ванадием и хромом - красивый восточный аметист. Добавка кобальта и ванадия дает глубокий зеленый цвет, а одного только ванадия придает корунду "александритовый" эффект. Метод Вернейля не получил бы столь широкого развития только ради синтетических самоцветов, если бы не оказалось, что плотная структура корунда, великолепно воспроизводимая синтезом, - идеальная основа для производства лазеров. Лазеры, или оптические квантовые генераторы, сравнительно новая "специальность" рубинов. Это сложные приборы, которые могут быть источниками света очень большой яркости. Первые рубиновые лазеры светили ярче миллиона солнц. Сейчас советские ученые могут создавать рубиновые лазеры, которые светят ярче триллионов солнц. Солнце это необычное, оно излучает короткие вспышки только красного цвета, больше того, цвет его очень чистый, или, как говорят физики, монохроматический: если пропустить его через призму, то он не превратится в вытянутую красную полоску, с одного края которой будет оранжевый цвет, а с другого пурпурный, а так и останется узкой малиновой полоской. Другая особенность этого излучения - направленность. Лазер дает направленный луч света, более направленный, чем самый лучший прожектор. Если поставить на пути луча короткофокусную линзу, то в ее фокусе можно получить в воздухе маленькую искру, плавить и испарять любые твердые вещества, даже сталь, алмаз. Именно прибор, подобный лазеру, описал еще в 1924 г. А. Н. Толстой в своем научно-фантастическом романе "Гиперболоид инженера Гарина", хотя, естественно, идея и конструкция прибора оказались отличной от сегодняшнего лазера. Общее у них - узкий, почти не расходящийся с расстоянием луч света, обладающий огромной энергией. Главное в лазере - рубиновый стержень, но не всякий рубин годен для лазера. Это должен быть, во-первых, светлый, розовый рубин с незначительной примесью хрома (примерно 0,005%), во-вторых, абсолютно прозрачный для красного света, в-третьих, без примесей. В природе таких кристаллов не найти. Поэтому первой задачей при создании рубинового лазера было получение кристалла с заданными свойствами. Кристаллы, годные для лазеров, получили лишь незадолго до появления самих приборов. Рубиновый лазер, созданный в 1960 г., был первым твердотельным лазером. Прошло меньше 20 лет, но уже известны десятки различных материалов, позволяющих создавать лазеры, генерирующие в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах спектра. Однако и сейчас рубин - самый лучший твердотельный лазер, излучающий в видимом диапазоне. Но лазеры при всем их разнообразном применении в технике не единственная специальность синтетических рубинов и сапфиров. Во времена ал-Бируни сквозь рубиновую линзу разбирали тончайшую вязь рукописных фолиантов; Причард в начале XIX в. применил сапфировую оптику, чтобы глубже внедриться в микромир. Сегодня сапфировая оптика вновь входит в жизнь. Хотелось бы вам заглянуть в автоклав, где "булькает", движется расплав, где синтез кристаллов происходит при температуре в несколько сот градусов и давлении 20 - 30 атмосфер? Теперь такое стало возможным. Это позволяет сделать сапфировый глазок - иллюминатор, вмонтированный в автоклав. Ученые института кристаллографии АН СССР научились выращивать синтетические сапфиры, о каких Гарун-ар-Рашид не мог и помыслить! Их масса не караты и граммы, а 3, 4, 5 кг! Ученые мечтают о сапфировых иллюминаторах батискафов для изучения океанских глубин. Скоро на магистралях столицы засверкают сапфировые светильники из синтезированных трубчатых монокристаллов. В процессе синтеза этих новых кристаллических веществ оказалось, что многие из них очень красивы - они ярко сверкают, незначительные добавки хромофоров придают им очень чистые и оригинальные окраски. Так родилось специальное направление физики твердого тела - синтез новых кристаллических веществ, способных конкурировать по красоте с природными самоцветами, - алмазоподобных иттриевых гранатов (гранатитов) и целой радуги фианитов.
ПОДВЕСКА ФЛИБУСТЬЕРА (ШПИНЕЛЬ)
Венец на челе его лалами ал Фирдоуси "Шах Наме"
Кроваво-красные камни традиционно олицетворяли полноту мирской власти, сверкая в королевских коронах Европы и знаменитых регалиях русских царей. Веками считалось, что самые яркие рубины в сокровищнице Британии. Самый крупный из них - "Тимур-рубин" в 361 карат. Лишь немногим уступает ему второй по величине крупный самоцвет - "Черный принц". Их величина, пурпурно-красная, насыщенная и абсолютно равномерная окраска уникальны. Своеобразная форма "Тимур-рубина", сохранившего природную огранку и лишь слегка приполированного по граням, не имеет аналогов. Других таких рубинов нет в мире. Они столь превосходны и необычны, что возникло сомнение: а рубины ли это? Результат экспертизы исторических камней британской короны оказался поразительным: самый большой рубин мира - "Тимур-рубин" не рубин! "Черный принц" не рубин! Не рубины, а лалы - благородная шпинель; похожий, очень похожий, но совсем другой минерал. Такой же самоцвет - яркая рубиновая шпинель в 256,2 карата - сверкает во французской короне. Большую императорскую корону, хранящуюся в Алмазном фонде СССР и выполненную для коронации Екатерины II в 1762 г. из ажурных серебряных полушарий, сплошь унизанных алмазами (4936), венчает темно-красная шпинель в 398,7 карата. Этот камень входит в число семи исторических камней Алмазного фонда. Что же представляет собой поразительный двойник рубина? Шпинель во многом напоминает корунд. Как и корунд, по составу она представляет собой окисел, но не только алюминия, а алюминия и магния MgAl3O4. И точно так же, как бесцветен абсолютно чистый корунд, бесцветна, водяно-прозрачна беспримесная шпинель. И так же напоминает алмаз. И так же, как бесцветный корунд - лейкосапфир, отличается от алмаза полным отсутствием цветных искорок - "игры". Как и рубин, ярко окрашивает рубиновую шпинель примесь хрома. Железо - причина окраски редких зеленых разновидностей обоих минералов хлорсапфира и хлоршпи-нели. Характерны для обоих минералов и лиловые, сиреневые, словом, аметистоподобные окраски, вызванные одновременным присутствием хрома и железа. Есть у обоих минералов желтые и очень редкие яркие и привлекательные оранжево-красные или оранжевые разновидности: падпараджа - у корунда и руби-целл - у шпинели. Большим распространением пользуется черная железистая шпинель - плейонаст, - отличающаяся обилием природных граней.
miner06.jpg Благородная шпинель
Изредка встречается у шпинели и такое истинно корундовое свойство, как астеризм. И так же как в группе корунда, лучистые звездочки чаще возникают в синих сапфировых разновидностях минерала. Их появление и здесь вызвано закономерно ориентированными игольчатыми кристаллами рутила. Но если среди ко-рундов наиболее популярны рубин и сапфир, среди шпинелей, пожалуй, пальму первенства держит балэ-рубин - розовая бадахшанская шпинель, известная в Европе еще с XIII в., со времен Марко Поло. Молодой генуэзский путешественник и купец Марко Поло поднимался на Памир, на высокогорные копи Балас, и собирал там розовую шпинель, встречающуюся вместе с рубинами. Собственно, и название "балэ-рубин" (рубин из Баласа) ввел в Европе, очевидно, Марко Поло. (Вы замечаете традицию - называть впервые найденный самоцвет по уже известному, но с приставкой!) В отличие от маловыразительных бледных рубинов розовая шпинель имеет приятный теплый и нежный оттенок лепестков шиповника. Наиболее частый и даже иногда приятный на глаз дефект минерала - "молоко", словно добавленное в розовую прозрачность кристалла Розовую шпинель в старину называли лалом. Это слово знакомо нам по старинным стихам: Белей лилей, алее лала Бела была ты и ала
Крупные размеры ярко-розовых лалов, обычно намного превышающие размер рубинов, делали их желанным украшением царских венцов. Но вот великолепный нежно-розовый лал, величиной и формой похожий на крупную сливу, красующийся в одной из витрин золотой кладовой Эрмитажа, имеет другое происхождение. Эта шпинелевая подвеска принадлежала английскому пирату и королевскому флибустьеру10 Френсису Дрейку. Вполне возможно, что некоронованный владыка морей Нового и Старого Света, ведший морские бои с испанскими галеонами за передел Нового Света во славу британской короны, получил эту символическую награду из рук королевы, а может быть, это был и трофей абордажных боев. Маленький парусный кораблик, гравированный на плоской золотой розетке, скрепляющей камень с цепочкой, вызывает в памяти времена фрегатов и флибустьеров. Подобно настоящему двойнику, шпинель не просто похожа на рубин, она нередко сопровождает рубины в момент их появления на свет: в месторождениях шпинель является частым спутником рубина. Близость их свойств не случайна, она обусловлена и сходством состава, и условиями образования. Мелкая вкрапленность шпинели встречается в древних кристаллических сланцах. Ее находят и в измененных осадочных породах, богатых магнием, - в доломитовых и магнезитовых мраморах. Но самая красивая и крупная шпинель образуется на контакте карбонатных пород, содержащих магний, с гранитами и пегматитами. Как раз месторождение магнезиальных скарнов на контакте доломитовых мраморов с пегматитами посещал в XIII в. Марко Поло. Это месторождение находится на Памире, примерно в 50 км от Хорога.
Октаэдрический кристалл и двойник шпинели
В коренном залегании шпинель отличают от рубина без труда: шпинель кристаллизуется в кубической сингонии, ее кристаллы представлены октаэдрами. Иногда попадаются двойниковые сростки - октаэдры, сросшиеся по грани. Они так и называются "шпине-левые" двойники. Форма корундов резко отличается: это шестигранные толстые пластиночки, "бочонки", дипирамидки. А как быть, если оба минерала представлены лишенными граней окатышами? Ведь бблыпую часть рубинов и шпинели добывают из россыпей Бирмы, Шри-Ланки, Таиланда, Кампучии, Мадагаскара. Вопрос не праздный. Шпинель минерал кубической сингонии, его свойства одинаковы во всех направлениях, значит, и окраска его, все равно яркая или бледная, обязательно равномерна. Если есть астеризм, звездочка у шпинели не может иметь три, шесть или двенадцать лучей, а только четыре. А присмотритесь к любому минералу группы корунда: окраска его часто зональная или пятнистая. У корунда одно из ярких свойств - дихроизм: цвет минерала вдоль тройной оси глубже, ярче, чем поперек, а зачастую меняется и оттенок окраски. И еще: корунд тверже шпинели.
РАЗНОЦВЕТНЫЕ ЗЕРНА ГОР (МИНЕРАЛЫ ГРУППЫ ГРАНАТА)
Берегитесь того, чтобы вам венисы за лал не продали. "Русская торговая книга", XVIII в . ...Посередине браслета возвышались, окружая какой-то старинный маленький зеленый камешек, пять прекрасных гра натов-кабошонов, каждый величиной с горошину. А. И. Куприн "Гранатовый браслет"
"Граниты" и "гранаты" - какие похожие слова. Пожалуй, нетрудно и спутать, ведь в основе каждого лежит латинское слово "гранум" - зерно. Однако гранит - зернистая горная порода: зерно кварца, зерно полевого шпата, зерно чего-то темного (слюды или роговой обманки); гранат - минерал, зернышком, да еще зернышком граненым, торчащий из породы. И чаще всего не из гранита. Но есть еще слово-близнец, слово-омоним: гранат - плод гранатового дерева. Оказывается, и он тут "причем". Круглый, в плотной коричневой шершавой корочке, он вроде бы и не напоминает никакого камня. А вы его разломите! В чреве плода откроются алые, просвечивающие соком зернышки, тесно прижатые друг к другу и тоже словно бы граненые; вот они вылитые зернышки граната-самоцвета. Возможно, что минерал был назван гранатом по сходству его цвета с цветом зерен плодов граната, название самого плода и дерева произошло уже от слова "гранум". Но игра слов на этом не кончается. Удивительно, но факт: гранат-минерал необыкновенно богат природными гранями. Ромбы и трапеции, пятиугольники и треугольники, узкие полоски, сверкая стеклянным, слегка смолистым или немного метал ловидным блеском, комбинируются в пространстве по строгим законам самой высшей кубической системы симметрии, т. е. в каждом из них присутствует целый арсенал элементов симметрии: три оси четвертого порядка, четыре оси третьего порядка, шесть осей второго порядка, девять плоскостей симметрии и еще центр симметрии. Самая простая и самая распространенная из этих пространственных комбинаций объединяет 12 ромбов - ромбоэдр. Он так и называется гранатоэдр. "Любимая" форма граната еще и такая: представьте, что у октаэдра на месте каждой грани выросло по три новых четырехсторонних, и тогда вместо октаэдра перед нами явится тетрагонтриоктаэдр! (См. рисунок.) Вот это слово! Оно уже само сверкает всеми 24 гранями!
Miner07.jpg Гранат андрадит в породе
Но и это еще не все! Оба этих многогранника могут срастаться таким образом, что вокруг каждого ромба возникает рамочка узеньких граней тетрагонтриокта-эдра или, наоборот, на вершине каждой троицы тетрагонов сверкает маленький ромб - представитель ромбоэдра. Сколько всего граней? 36! Немало, но и это не предел. Среди кристаллов гранатов есть 48 гран ники и даже 72 гранники, то блестящие ровным блеском, то тоненько исштрихованные вдоль ребер, - одна из самых многогранных кристаллических форм. Конеч но, далеко не всегда все грани развивались идеально - это уже связано с их персональными "условиями пи тания" и "жилищными условиями" в пространстве. По мнению академика В. И. Вернадского, "при кристал лизации природной или искусственной всегда получает ся несколько идеальных геометрических многогранни ков на тысячу или тысячи кристаллов" Что заставляет гранаты кристаллизоваться в таких строгих, симметричных и компактных формах, как бы приближающихся к граненому шарику? Внешняя огранка минералов - прямое выражение их внутренней структуры. Здесь придется сделать экскурс в состав и структуру этой большой и эффектной группы минералов. Состав гранатов может так сильно варьировать, что минералоги, чтобы как-то обозначить их единой формулой (ведь структура-то у них единая), все встречающиеся в их составе двухвалентные металлы (кальций, магний, марганец, двухвалентное железо) обозначили буквой А, а все трехвалентные - буквой В. Только тогда можно написать довольно стройную и понятную формулу: А3В магнезиальный Mg, Al
Характерные природные формы огранки гранатов
Существенные примеси могут составить ванадий и титан. Но на место алюминия тоже могут быть достойные претенденты, и, помимо алюминиевых (не считая очень редкого циркониевого граната - кимцеита), в природе встречаются хромовый гранат (Са3 Сr2 Но такие чистые, т. е. включающие только по два металла, гранаты можно встретить лишь в учебнике или в автоклаве ученого. В природе эти минералы охотно допускают одновременное участие в своей структуре сразу нескольких металлов, не теряя при этом высокой симметрии. Обилие различных элементов - хромофоров (ведь здесь и железо, и марганец, и хром, и титан!) - порождает общее характернейшее свойство гранатов - их плотную, насыщенную и почти всегда неоднозначную окраску. Одним словом ее обычно и не назовешь, и, мало того, что приходится мешать цвета, нужно еще вспомнить уйму всяких разноцветных вещей! Судите сами: красно-бурый, гвоздич-но-коричневый, фиалково-алый, винно-красный, кры-жовенно-зеленый, серо-зеленый, медово-желтый, оранжево-розовый вплоть до серо-буро-малинового в самом прямом смысле! В минералогическом справочнике сказано, что гранаты относятся к важнейшим породообразующим минералам и "участвуют в образовании многих месторождений полезных ископаемых". В первую очередь рассмотрим самые запоминающиеся из гранатов, те, что рассыпались огненными, золотыми и изумрудными искорками не только по самым разным горным породам, но и по страницам истории с незапамятных времен. Гранат - самоцвет удивительной, сложной и подчас горестной судьбы. Его роль в истории культуры камня знает взлеты и падения. Как, пожалуй, ни один другой самоцвет, гранат всегда был во власти всесильных капризов моды. Двойник рубина. Поначалу его попросту не отличали от рубина, и все слова, которые в древних текстах относятся к антарксу или карбункулу, почти всегда неоднозначны. Вот что пишет наш соотечественник Афанасий Никитин, еще в XV в. пробравшийся "за три моря" и дошедший до столицы государства Пегу (в нынешней Бирме): "В Перу же пристань немалая и живут в нем индийские дервиши. А родятся там драгоценные камни маник, да яхонт, да кырпук".
Густосиний сапфир со Шри-Ланки в 258,18 карата, окаймленный сверкающей овальной рамкой из 18 крупных и сплошного кольца мелких бриллиантов, один из семи исторических камней Алмазного фонда СССР. Поверхность камня представляет собой сотню с лишним шестиугольных граней, которые заставляют солнечный луч рассыпаться фонтаном голубых искр. И еще один сюрприз преподносит нам сапфир. Принято считать, что сапфиры синие камни; самые лучшие и самые красивые из синих. Это так, но не приходилось ли вам видеть или хотя бы Слышать о таких камнях, как оранжевый восточный гиацинт, золотисто-желтый восточный топаз, фиолетовый восточный аметист? Или о таких очень редких зеленых камнях, как восточный изумруд, восточный хризолит, восточный перидот? Все они относятся к сапфирам. Оказывается, существует среди сапфиров даже восточный александрит: так же как обычный александрит, он зелен при солнце и краснеет при свечах. Эти камни отличаются от своих западных двойников. Они блестят сильнее, они тверже - не царапают только алмаз. Часто восточные камни красивее западных тезок. Определение "восточный" для камня все равно что "экстракласс" - ведь самые лучшие камни веками шли с Востока. Самый красивый из этих сапфировых чудес, ярко-оранжевый, с алым отливом, индийцы назвали "падпараджа" - царь камней. Трудно не увлечься цветами рубинов и сапфиров! И все же у минерала нас не меньше, чем цвет, интересует форма. У рубинов и сапфиров форма, правда, часто проявляется нечетко: ведь большинство месторождений драгоценных корундов Бирмы, Индии, Таиланда, Шри-Ланки, Австралии, США (словом, почти всех-стран - главных поставщиков этого камня) представляют собой россыпи, где форма кристаллов сильно сглажена, чаще вообще утрачена.
Miner04.jpg Рубин в породе (Урал)
Коренные месторождения рубинов очень редки. А. Е. Ферсман мечтал, что и в нашей стране, где красный цвет "энергии и борьбы" почитается цветом государственного флага, должны быть открыты месторождения рубина. И вот не так давно на Полярном Урале долгожданные рубины были действительно найдены в коренном залегании. В одном из массивов, сложенном ультраосновными породами, прослеживаются зоны черных слюдитов с крупными темно-красными кристаллами рубина. Самые большие из них, как говорится, "с кулак" (7 - 8 см в поперечнике), а рядовые - 0,5 - 1 см. Кристаллы обычно имеют форму толстых шестигранных табличек, но их вертикальные грани (не все, а через одну) срезаны косой гранью ромбоэдра. Кристалл завершен плоской гранью пинакоида; в трех направлениях, под углом 120° к граням ромбоэдра, эта плоская грань несет глубокую штриховку. Однако такую полногранную форму удается разглядеть редко. Обычно из черной слюды выглядывают лишь головки кристаллов. А головки у них весьма своеобразные. Самые мелкие кристаллики завершены плоской блестящей гранью - базисом, обычно же верхушка кристалла напоминает едва приоткрытый веер: темно-красные пластиночки не толще миллиметра косо, почти параллельно граням ромбоэдра или прямо стопочкой, надвигаются друг на друга. На первый взгляд они даже похожи на чешуйки рубиновой слюды. Но только на первый. Присмотримся внимательнее: главное отличительное свойство слюды - весьма совершенная спайность (способность расщепляться на тончайшие пластиночки). У рубина спайности нет. Кажется, что кристаллы разбиты на пластинки, закономерно ориентированные трещины, точнее, не разбиты, а, наоборот, "составлены" из стопки тонких монокристалльных пластиночек. Это явление называется двойникованием. Двойникование и отдельность - самые характерные черты облика рубина. Значительно реже встречаются в окрестностях месторождения длинные кристаллы рубина, вытянутые, словно бочонки. Такая форма гораздо характернее для синих корундов. Непрозрачные корунды синего, серо-голубого и серо-желтого цвета встречаются в природе гораздо чаще, соответственно и кристаллы подобного "некондиционного" сапфира и в горных породах, и в собраниях минералов можно увидеть чаще. Они очень характеры и хорошо запоминаются. Зовут их обычно "бочонки". И верно, они похожи на высокие бочоночки с маленькими донышками: две пирамиды, соединенные своими основаниями, а верхушки обеих срезаны. Но чаще такие кристаллы "составлены" не из двух пирамидок, а из частей нескольких, все более и более круто сужающихся к обоим концам. Совсем как составные пирамиды и цветные бочоночки из деревянных колец для малышей. Сверху и снизу, как и у бочонков, они имеют "донца". Бывает, что их нет; тогда кристалл заканчивается двухвершинной пирамидкой бипирамидкой. Двойники у сапфиров проявляются не так резко, как у рубина, но и у него вы увидите резкую поперечную штриховку или узкие "ступеньки". Ученые называют происхождение таких минералов, как корунд, полигенным, т. е. минерал может образоваться в природе в результате многих процессов. Так, корунды встречаются в лавах Австралии и Кампучии и в магматических породах. В корундовых сиенитах их так много, что они становятся породообразующим минералом. Такие породы встречаются в Ильменских и Вишневых горах на Урале, в Канаде, Индии. Образуются корунды и в тех участках пород, где гранитная магма внедряется в кристаллические известняки; такие залежи называют скарнами. Именно так образовались самые знаменитые месторождения Бирмы (Могоу), Таиланда (Чантхабури) и Шри-Ланки. Они могут возникнуть и при "пропарке" горячими парами и газами темных пород основного состава, как, например, в зонах слюдитов в Полярном Урале. Корунды часто возникают и в мощных толщах кристаллических пород - гнейсов - под воздействиел! больших давлений и температур, когда эти толщи вовлекаются в грандиозные процессы горообразования; такие месторождения есть на Украине и в Якутии. Не стоит думать, что все корунды если не рубины, то непременно сапфиры, хотя знакомство с этой группой минералов мы начали именно с них. Мелких, неприглядных породообразующих корундов несоизмеримо больше. Давно известны такие корунды на Урале. В районе Кыштыма из тонкозернистого корунда нередко состоит вся горная порода. Самые важные из подобных пород наждаки. Вместе с корундом (более 50%) в них входят магнетит, гематит, а часто и шпинель. Без наждака мы никогда не увидели бы драгоценные камни в их подлинном блеске: с древних времен наждак применяется при их полировке. Самое старое его месторождение - острова Наксос и Самос (Греция). Испокон веков добывался он в Персии, Афганистане, Индии, на Филиппинах и острове Калимантан, на Урале и во многих других местах.
MINER05.jpg Кристаллы корунда в породе (Урал)
Символы власти, олицетворение богатства и могущества - это драгоценные прозрачные корунды и сапфиры. Незаменимые абразивы для обработки твердых веществ (твердость 9) - простые породообразующие корунды. Но это лишь начало перечня их внедрения в нашу жизнь: это и камни в часах, и опоры осей в весах, даже оптические линзы. (Такую линзу из рубина упоминает ал-Бируни; в 1827 г. Причард сделал линзы для микроскопа из светлого сапфира.) Есть у корундов и еще одно замечательное свойство: при всей своей твердости они оказались необычайно "податливы" на синтез. Синтез рубина первая осуществленная мечта алхимиков. Их получают очень много. Самый удачный и принятый сейчас метод Вер-нейля был открыт еще в 1891 г. Вкратце его суть заключается в том, что химически чистую окись алюминия в виде тончайшей пудры с необходимыми добавками разных хромофоров обрабатывают пламенем гремучего газа. Температура пламени выше -)-2000°С. Окись алюминия расплавляется и каплями падает на дно печи, в которое вставлена "затравка" - маленький, заранее выращенный кристалл корунда. Постепенно, капля за каплей, вырастает длинненький цилиндрик на ножке - булька. Такие бульки или були (они похожи на бутылочку, стоящую на горлышке) выращивают самых разных цветов: с хромом - рубины, с титаном и железом сапфиры, с железом и марганцем - оранжевые корунды типа падпа раджи, с ванадием и хромом - красивый восточный аметист. Добавка кобальта и ванадия дает глубокий зеленый цвет, а одного только ванадия придает корунду "александритовый" эффект. Метод Вернейля не получил бы столь широкого развития только ради синтетических самоцветов, если бы не оказалось, что плотная структура корунда, великолепно воспроизводимая синтезом, - идеальная основа для производства лазеров. Лазеры, или оптические квантовые генераторы, сравнительно новая "специальность" рубинов. Это сложные приборы, которые могут быть источниками света очень большой яркости. Первые рубиновые лазеры светили ярче миллиона солнц. Сейчас советские ученые могут создавать рубиновые лазеры, которые светят ярче триллионов солнц. Солнце это необычное, оно излучает короткие вспышки только красного цвета, больше того, цвет его очень чистый, или, как говорят физики, монохроматический: если пропустить его через призму, то он не превратится в вытянутую красную полоску, с одного края которой будет оранжевый цвет, а с другого пурпурный, а так и останется узкой малиновой полоской. Другая особенность этого излучения - направленность. Лазер дает направленный луч света, более направленный, чем самый лучший прожектор. Если поставить на пути луча короткофокусную линзу, то в ее фокусе можно получить в воздухе маленькую искру, плавить и испарять любые твердые вещества, даже сталь, алмаз. Именно прибор, подобный лазеру, описал еще в 1924 г. А. Н. Толстой в своем научно-фантастическом романе "Гиперболоид инженера Гарина", хотя, естественно, идея и конструкция прибора оказались отличной от сегодняшнего лазера. Общее у них - узкий, почти не расходящийся с расстоянием луч света, обладающий огромной энергией. Главное в лазере - рубиновый стержень, но не всякий рубин годен для лазера. Это должен быть, во-первых, светлый, розовый рубин с незначительной примесью хрома (примерно 0,005%), во-вторых, абсолютно прозрачный для красного света, в-третьих, без примесей. В природе таких кристаллов не найти. Поэтому первой задачей при создании рубинового лазера было получение кристалла с заданными свойствами. Кристаллы, годные для лазеров, получили лишь незадолго до появления самих приборов. Рубиновый лазер, созданный в 1960 г., был первым твердотельным лазером. Прошло меньше 20 лет, но уже известны десятки различных материалов, позволяющих создавать лазеры, генерирующие в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах спектра. Однако и сейчас рубин - самый лучший твердотельный лазер, излучающий в видимом диапазоне. Но лазеры при всем их разнообразном применении в технике не единственная специальность синтетических рубинов и сапфиров. Во времена ал-Бируни сквозь рубиновую линзу разбирали тончайшую вязь рукописных фолиантов; Причард в начале XIX в. применил сапфировую оптику, чтобы глубже внедриться в микромир. Сегодня сапфировая оптика вновь входит в жизнь. Хотелось бы вам заглянуть в автоклав, где "булькает", движется расплав, где синтез кристаллов происходит при температуре в несколько сот градусов и давлении 20 - 30 атмосфер? Теперь такое стало возможным. Это позволяет сделать сапфировый глазок - иллюминатор, вмонтированный в автоклав. Ученые института кристаллографии АН СССР научились выращивать синтетические сапфиры, о каких Гарун-ар-Рашид не мог и помыслить! Их масса не караты и граммы, а 3, 4, 5 кг! Ученые мечтают о сапфировых иллюминаторах батискафов для изучения океанских глубин. Скоро на магистралях столицы засверкают сапфировые светильники из синтезированных трубчатых монокристаллов. В процессе синтеза этих новых кристаллических веществ оказалось, что многие из них очень красивы - они ярко сверкают, незначительные добавки хромофоров придают им очень чистые и оригинальные окраски. Так родилось специальное направление физики твердого тела - синтез новых кристаллических веществ, способных конкурировать по красоте с природными самоцветами, - алмазоподобных иттриевых гранатов (гранатитов) и целой радуги фианитов.
ПОДВЕСКА ФЛИБУСТЬЕРА (ШПИНЕЛЬ)
Венец на челе его лалами ал Фирдоуси "Шах Наме"
Кроваво-красные камни традиционно олицетворяли полноту мирской власти, сверкая в королевских коронах Европы и знаменитых регалиях русских царей. Веками считалось, что самые яркие рубины в сокровищнице Британии. Самый крупный из них - "Тимур-рубин" в 361 карат. Лишь немногим уступает ему второй по величине крупный самоцвет - "Черный принц". Их величина, пурпурно-красная, насыщенная и абсолютно равномерная окраска уникальны. Своеобразная форма "Тимур-рубина", сохранившего природную огранку и лишь слегка приполированного по граням, не имеет аналогов. Других таких рубинов нет в мире. Они столь превосходны и необычны, что возникло сомнение: а рубины ли это? Результат экспертизы исторических камней британской короны оказался поразительным: самый большой рубин мира - "Тимур-рубин" не рубин! "Черный принц" не рубин! Не рубины, а лалы - благородная шпинель; похожий, очень похожий, но совсем другой минерал. Такой же самоцвет - яркая рубиновая шпинель в 256,2 карата - сверкает во французской короне. Большую императорскую корону, хранящуюся в Алмазном фонде СССР и выполненную для коронации Екатерины II в 1762 г. из ажурных серебряных полушарий, сплошь унизанных алмазами (4936), венчает темно-красная шпинель в 398,7 карата. Этот камень входит в число семи исторических камней Алмазного фонда. Что же представляет собой поразительный двойник рубина? Шпинель во многом напоминает корунд. Как и корунд, по составу она представляет собой окисел, но не только алюминия, а алюминия и магния MgAl3O4. И точно так же, как бесцветен абсолютно чистый корунд, бесцветна, водяно-прозрачна беспримесная шпинель. И так же напоминает алмаз. И так же, как бесцветный корунд - лейкосапфир, отличается от алмаза полным отсутствием цветных искорок - "игры". Как и рубин, ярко окрашивает рубиновую шпинель примесь хрома. Железо - причина окраски редких зеленых разновидностей обоих минералов хлорсапфира и хлоршпи-нели. Характерны для обоих минералов и лиловые, сиреневые, словом, аметистоподобные окраски, вызванные одновременным присутствием хрома и железа. Есть у обоих минералов желтые и очень редкие яркие и привлекательные оранжево-красные или оранжевые разновидности: падпараджа - у корунда и руби-целл - у шпинели. Большим распространением пользуется черная железистая шпинель - плейонаст, - отличающаяся обилием природных граней.
miner06.jpg Благородная шпинель
Изредка встречается у шпинели и такое истинно корундовое свойство, как астеризм. И так же как в группе корунда, лучистые звездочки чаще возникают в синих сапфировых разновидностях минерала. Их появление и здесь вызвано закономерно ориентированными игольчатыми кристаллами рутила. Но если среди ко-рундов наиболее популярны рубин и сапфир, среди шпинелей, пожалуй, пальму первенства держит балэ-рубин - розовая бадахшанская шпинель, известная в Европе еще с XIII в., со времен Марко Поло. Молодой генуэзский путешественник и купец Марко Поло поднимался на Памир, на высокогорные копи Балас, и собирал там розовую шпинель, встречающуюся вместе с рубинами. Собственно, и название "балэ-рубин" (рубин из Баласа) ввел в Европе, очевидно, Марко Поло. (Вы замечаете традицию - называть впервые найденный самоцвет по уже известному, но с приставкой!) В отличие от маловыразительных бледных рубинов розовая шпинель имеет приятный теплый и нежный оттенок лепестков шиповника. Наиболее частый и даже иногда приятный на глаз дефект минерала - "молоко", словно добавленное в розовую прозрачность кристалла Розовую шпинель в старину называли лалом. Это слово знакомо нам по старинным стихам: Белей лилей, алее лала Бела была ты и ала
Крупные размеры ярко-розовых лалов, обычно намного превышающие размер рубинов, делали их желанным украшением царских венцов. Но вот великолепный нежно-розовый лал, величиной и формой похожий на крупную сливу, красующийся в одной из витрин золотой кладовой Эрмитажа, имеет другое происхождение. Эта шпинелевая подвеска принадлежала английскому пирату и королевскому флибустьеру10 Френсису Дрейку. Вполне возможно, что некоронованный владыка морей Нового и Старого Света, ведший морские бои с испанскими галеонами за передел Нового Света во славу британской короны, получил эту символическую награду из рук королевы, а может быть, это был и трофей абордажных боев. Маленький парусный кораблик, гравированный на плоской золотой розетке, скрепляющей камень с цепочкой, вызывает в памяти времена фрегатов и флибустьеров. Подобно настоящему двойнику, шпинель не просто похожа на рубин, она нередко сопровождает рубины в момент их появления на свет: в месторождениях шпинель является частым спутником рубина. Близость их свойств не случайна, она обусловлена и сходством состава, и условиями образования. Мелкая вкрапленность шпинели встречается в древних кристаллических сланцах. Ее находят и в измененных осадочных породах, богатых магнием, - в доломитовых и магнезитовых мраморах. Но самая красивая и крупная шпинель образуется на контакте карбонатных пород, содержащих магний, с гранитами и пегматитами. Как раз месторождение магнезиальных скарнов на контакте доломитовых мраморов с пегматитами посещал в XIII в. Марко Поло. Это месторождение находится на Памире, примерно в 50 км от Хорога.
Октаэдрический кристалл и двойник шпинели
В коренном залегании шпинель отличают от рубина без труда: шпинель кристаллизуется в кубической сингонии, ее кристаллы представлены октаэдрами. Иногда попадаются двойниковые сростки - октаэдры, сросшиеся по грани. Они так и называются "шпине-левые" двойники. Форма корундов резко отличается: это шестигранные толстые пластиночки, "бочонки", дипирамидки. А как быть, если оба минерала представлены лишенными граней окатышами? Ведь бблыпую часть рубинов и шпинели добывают из россыпей Бирмы, Шри-Ланки, Таиланда, Кампучии, Мадагаскара. Вопрос не праздный. Шпинель минерал кубической сингонии, его свойства одинаковы во всех направлениях, значит, и окраска его, все равно яркая или бледная, обязательно равномерна. Если есть астеризм, звездочка у шпинели не может иметь три, шесть или двенадцать лучей, а только четыре. А присмотритесь к любому минералу группы корунда: окраска его часто зональная или пятнистая. У корунда одно из ярких свойств - дихроизм: цвет минерала вдоль тройной оси глубже, ярче, чем поперек, а зачастую меняется и оттенок окраски. И еще: корунд тверже шпинели.
РАЗНОЦВЕТНЫЕ ЗЕРНА ГОР (МИНЕРАЛЫ ГРУППЫ ГРАНАТА)
Берегитесь того, чтобы вам венисы за лал не продали. "Русская торговая книга", XVIII в . ...Посередине браслета возвышались, окружая какой-то старинный маленький зеленый камешек, пять прекрасных гра натов-кабошонов, каждый величиной с горошину. А. И. Куприн "Гранатовый браслет"
"Граниты" и "гранаты" - какие похожие слова. Пожалуй, нетрудно и спутать, ведь в основе каждого лежит латинское слово "гранум" - зерно. Однако гранит - зернистая горная порода: зерно кварца, зерно полевого шпата, зерно чего-то темного (слюды или роговой обманки); гранат - минерал, зернышком, да еще зернышком граненым, торчащий из породы. И чаще всего не из гранита. Но есть еще слово-близнец, слово-омоним: гранат - плод гранатового дерева. Оказывается, и он тут "причем". Круглый, в плотной коричневой шершавой корочке, он вроде бы и не напоминает никакого камня. А вы его разломите! В чреве плода откроются алые, просвечивающие соком зернышки, тесно прижатые друг к другу и тоже словно бы граненые; вот они вылитые зернышки граната-самоцвета. Возможно, что минерал был назван гранатом по сходству его цвета с цветом зерен плодов граната, название самого плода и дерева произошло уже от слова "гранум". Но игра слов на этом не кончается. Удивительно, но факт: гранат-минерал необыкновенно богат природными гранями. Ромбы и трапеции, пятиугольники и треугольники, узкие полоски, сверкая стеклянным, слегка смолистым или немного метал ловидным блеском, комбинируются в пространстве по строгим законам самой высшей кубической системы симметрии, т. е. в каждом из них присутствует целый арсенал элементов симметрии: три оси четвертого порядка, четыре оси третьего порядка, шесть осей второго порядка, девять плоскостей симметрии и еще центр симметрии. Самая простая и самая распространенная из этих пространственных комбинаций объединяет 12 ромбов - ромбоэдр. Он так и называется гранатоэдр. "Любимая" форма граната еще и такая: представьте, что у октаэдра на месте каждой грани выросло по три новых четырехсторонних, и тогда вместо октаэдра перед нами явится тетрагонтриоктаэдр! (См. рисунок.) Вот это слово! Оно уже само сверкает всеми 24 гранями!
Miner07.jpg Гранат андрадит в породе
Но и это еще не все! Оба этих многогранника могут срастаться таким образом, что вокруг каждого ромба возникает рамочка узеньких граней тетрагонтриокта-эдра или, наоборот, на вершине каждой троицы тетрагонов сверкает маленький ромб - представитель ромбоэдра. Сколько всего граней? 36! Немало, но и это не предел. Среди кристаллов гранатов есть 48 гран ники и даже 72 гранники, то блестящие ровным блеском, то тоненько исштрихованные вдоль ребер, - одна из самых многогранных кристаллических форм. Конеч но, далеко не всегда все грани развивались идеально - это уже связано с их персональными "условиями пи тания" и "жилищными условиями" в пространстве. По мнению академика В. И. Вернадского, "при кристал лизации природной или искусственной всегда получает ся несколько идеальных геометрических многогранни ков на тысячу или тысячи кристаллов" Что заставляет гранаты кристаллизоваться в таких строгих, симметричных и компактных формах, как бы приближающихся к граненому шарику? Внешняя огранка минералов - прямое выражение их внутренней структуры. Здесь придется сделать экскурс в состав и структуру этой большой и эффектной группы минералов. Состав гранатов может так сильно варьировать, что минералоги, чтобы как-то обозначить их единой формулой (ведь структура-то у них единая), все встречающиеся в их составе двухвалентные металлы (кальций, магний, марганец, двухвалентное железо) обозначили буквой А, а все трехвалентные - буквой В. Только тогда можно написать довольно стройную и понятную формулу: А3В магнезиальный Mg, Al
Характерные природные формы огранки гранатов
Существенные примеси могут составить ванадий и титан. Но на место алюминия тоже могут быть достойные претенденты, и, помимо алюминиевых (не считая очень редкого циркониевого граната - кимцеита), в природе встречаются хромовый гранат (Са3 Сr2 Но такие чистые, т. е. включающие только по два металла, гранаты можно встретить лишь в учебнике или в автоклаве ученого. В природе эти минералы охотно допускают одновременное участие в своей структуре сразу нескольких металлов, не теряя при этом высокой симметрии. Обилие различных элементов - хромофоров (ведь здесь и железо, и марганец, и хром, и титан!) - порождает общее характернейшее свойство гранатов - их плотную, насыщенную и почти всегда неоднозначную окраску. Одним словом ее обычно и не назовешь, и, мало того, что приходится мешать цвета, нужно еще вспомнить уйму всяких разноцветных вещей! Судите сами: красно-бурый, гвоздич-но-коричневый, фиалково-алый, винно-красный, кры-жовенно-зеленый, серо-зеленый, медово-желтый, оранжево-розовый вплоть до серо-буро-малинового в самом прямом смысле! В минералогическом справочнике сказано, что гранаты относятся к важнейшим породообразующим минералам и "участвуют в образовании многих месторождений полезных ископаемых". В первую очередь рассмотрим самые запоминающиеся из гранатов, те, что рассыпались огненными, золотыми и изумрудными искорками не только по самым разным горным породам, но и по страницам истории с незапамятных времен. Гранат - самоцвет удивительной, сложной и подчас горестной судьбы. Его роль в истории культуры камня знает взлеты и падения. Как, пожалуй, ни один другой самоцвет, гранат всегда был во власти всесильных капризов моды. Двойник рубина. Поначалу его попросту не отличали от рубина, и все слова, которые в древних текстах относятся к антарксу или карбункулу, почти всегда неоднозначны. Вот что пишет наш соотечественник Афанасий Никитин, еще в XV в. пробравшийся "за три моря" и дошедший до столицы государства Пегу (в нынешней Бирме): "В Перу же пристань немалая и живут в нем индийские дервиши. А родятся там драгоценные камни маник, да яхонт, да кырпук".