Баландин Р.К. Энциклопедия драгоценных камней и минералов
Подождите немного. Документ загружается.
200
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ И МИНЕРАЛОВ
1. Самородные элементы — металлы и металлоиды, встречаю
щиеся в свободном состоянии, в «чистом» виде: золото, платина,
графит, алмаз, сера; реже — серебро, медь.
2. Сульфиды — соли сероводородной кислоты: молибденит, ан
тимонит, галенит, пирит, халькопирит, пентландит, сфалерит, ки
новарь, аурипигмент, реальгар.
3. Сульфаты — соли серной кислоты: ангидрит, гипс, мирабилит.
4. Галогены (хлориды) — соли соляной кислоты: галит, силь
вин, карналлит.
5. Вольфраматы — соли вольфрамовой кислоты: вольфрамит.
6. Нитраты — соли азотной кислоты: натриевая и калиевая се
литры.
7. Карбонаты — соли угольной кислоты: кальцит, доломит, маг
незит, сидерит, малахит, азурит.
8. Фосфаты — соли фосфорной кислоты: апатит, фосфарит.
9. Окислы и гидроокислы — кислородные и водные соединения
металлов и металлоидов: кварц, халцедон, опал, корунд, магнетит,
хромит, пиролюзит, гематит, ильменит, боксит.
10. Силикаты и алюмосиликаты — соли кремневых и алюмо-
кремневых кислот: авгит, амазонит, асбест, биотит, каолинит, сер
пентин, хлорит, тальк, флогопит, мусковит, ортоклаз, микроклин,
лабрадор, нефелин, оливин, роговая обманка, берилл, топаз.
11. Углеводородные (органические) соединения: жемчуг, корал
лы, янтарь.
12. Природные воды.
Однако многие минералы очень далеки по составу от простых,
«чистых», химических соединений, какие получаются в лаборато
рии. Это отметил еще Вернадский:
«Между общей химией, изучаемой в наших лабораториях, и
химией, изучаемой в природной лаборатории земной коры, есть
теснейшая связь. Химия земной коры дает, однако, более грандиоз
ную картину явлений, отличающуюся не только масштабом по срав
нению с химией наших лабораторий, но и своей сложностью, —
проявлением в ней таких химических закономерностей и правиль
ностей, которые пока еще не вошли в круг изучения химии».
ЧАСТЬ II. ПОЭЗИЯ И ПРОЗА КАМНЯ
201
Еще одно отличие природных минеральных образований: они не
возникают сами по себе, обособленно, а в сообществах, в опреде
ленных комплексах. Если такие сообщества минералов устойчивы и
широко распространены, их называют горными породами.
У минералов есть еще одна особенность: в естественной среде
они встречаются в определенных зонах на земной поверхности или
в недрах. Такие участки называются месторождениями. В некоторых
случаях ученые могут объяснить, где, в какой обстановке они обра
зуются, но нередко вопросы эти остаются без ответа, поскольку
нет возможности наблюдать процесс образования минералов (на
пример в случае алмаза).
Другая особенность природных минералов: они распространены
неравномерно не только в пространстве, но и во времени. В разные
геологические эпохи преобладало накопление определенных мине
ралов. Этим история каменного царства напоминает историю расте
ний и животных. Но с одним принципиальным различием: виды
живых организмов неповторимы, а минеральные виды в большин
стве своем повторяются, пройдя цикл превращений, возрождаются
вновь и вновь.
Наконец, как мы уже знаем, сами по себе минеральные тела
очень разнообразны индивидуально (у живых организмов различия
внутри одного вида не очень значительны). В то же время количе
ство кристаллических идеальных форм, которые образуют минера
лы, очень ограничено. Для формирования хорошо выраженного кри
сталла в природе необходимы особенные, редко встречаемые усло
вия. Поэтому прекрасные природные кристаллы-самоцветы доста
точно редки и обычно высоко ценятся.
КРИСТАЛЛЫ
Самая, быть может, своеобразная наука о камнях — кристалло
графия. Трудно даже сказать, к чему она больше относится: к гео
логии или геометрии.
202
_________
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ И МИНЕРАЛОВ
Теория кристаллографии основана на изучении не конкретных при
родных объектов, а идеальных, выдуманных геометрических фигур.
Конечно, фигуры эти придуманы учеными не произвольно, а в резуль
тате обобщения тысяч, миллионов измерений конкретных камней.
Потребовалось несколько столетий, прежде чем ученые опреде
лили основные формы кристаллов. Но вначале пришлось вырабаты
вать приемы и методы исследований, создавать азбуку кристалло
графии. Вот кое-что из этой азбуки.
Грань — естественная плоская поверхность кристалла. Ребро —
пересечение двух граней. Вершина — точка пересечения трех или
более граней.
В природных кристаллах грани или ребра бывают искривленными,
увеличенными или уменьшенными. Чтобы навести порядок в этом
бесконечном разнообразии форм, пришлось воспользоваться идеаль
ными геометрическими фигурами. Они оказались очень удобными мо
делями. Подобные «игрушечные» кристаллы можно сделать из бумаги,
картона, дерева. В данном случае важны не размеры или материал, а
ферма: количество и расположение граней, ребер, вершин. Например,
шестигранник может иметь форму куба, ромба, параллелепипеда.
В природных условиях редко встретишь гармонично развитый
кристалл. У него бывают искажены грани. Нередко из куска породы
выступает небольшая часть кристалла. Как догадаться о его настоя
щей, а тем более идеальной форме?
Тут-то и помогает исследователям один из важнейших законов
кристаллографии: о постоянстве углов. Звучит он так: в кристаллах
данного вещества (минерала) углы между соответствующими гра
нями всегда одинаковы (рис. 24).
Рис. 24. В кристаллах кварца различны форма, размеры, число граней, но углы
между соответствующими гранями остаются постоянными
ЧАСТЬ II. ПОЭЗИЯ И ПРОЗА КАМНЯ
203
Проще всего это представить на примере кристаллов поварен
ной соли — галита. Предположим, в породе можно увидеть только
отдельные вершины, подобные пирамидкам. Остается измерить углы
между гранями. Если эти углы прямые, значит, перед нами куби
ки, характерные именно для галита.
Чтобы измерять подобные углы, кристаллографы используют
специальный прибор — гониметр («гониос» — по-гречески — угол).
Но как узнать все возможные идеальные формы кристаллов?
Ведь даже если измерять подряд все кристаллы и вести точный учет
их форм, все равно никогда не будешь уверен, что удалось исследо
вать все виды кристаллов. К тому же на других планетах могут
оказаться иные, отличные от земных формы.
Считается, что в науке на первом месте стоит сбор и классифи
кация фактов; лишь после этого ученые приступают к формулиро
ванию законов природы. Однако изучение кристаллов показало,
что это не так.
Разнообразие форм в природе бесконечно велико. Теоретики на ос
нове ограниченных сведений придумывают идеальные фигуры. Затем
ученые проверяют, насколько верно отражается в этих теориях реальная
природа. Обнаруженные несоответствия или недоработки исправляют.
Теоретическая мысль должна опережать события, предвидеть
новые открытия и результаты экспериментов. Если она будет плес
тись в хвосте событий, приноравливаться к практике, пользы от
нее не будет.
Одну из первых теорий кристаллов создал английский ученый
физик Роберт Гук более 300 лет назад. Это был необычайно одарен
ный человек: изобретатель, художник, физик, химик. Усовершен
ствовав микроскоп, он открыл клетки растений (и придумал этот
термин «клетка»). Его интересовало строение мироздания — от не
бесных тел и всемирного тяготения до мельчайших частиц и свето
вых лучей.
В гармонии мироздания кристаллам, безусловно, принадле
жит важное место: они воплощают в себе строй, порядок, сораз
мерность. Гук предположил, что любой кристалл представляет
собой упорядоченное скопление — стройные ряды — мельчайших
204
__________
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ И МИНЕРАЛОВ
шаровидных частиц (атомов). Чуть позже голландский ученый Хри
стиан Гюйгенс обратил внимание на хрупкость некоторых крис
таллов. Например, исландский шпат легко дробится на все более
мелкие части, и все они — и крупные и мелкие — сохраняют
одну и ту же ромбовидную форму. Гюйгенс объяснил это тем,
что мельчайшие части имеют форму сплющенных шариков. Это
представление было популярным среди ученых много лет, до того
момента, пока французский ученый монах Гаюи в конце
XVIII века не сделал новое открытие. Говорят, однажды он вни
мательно рассматривал кристалл исландского шпата, имеющего
форму так называемого «собачьего зуба» (в виде двух остроуголь
ных пирамид, соединенных у основания). Случайно выронив ка
мень, Гаюи с огорчением увидел, что тот раскололся на не
сколько частей.
Лишившись хорошего кристалла, ученый обрел нечто более важ
ное: новую идею. Ведь обломки не имели форму «собачьего зуба».
Появились новые грани. Гаюи начал искать объяснение непонятному
явлению и обнаружил на гранях мельчайшие ступеньки. Почему же
обломки кристаллов могут принимать разную геометрическую фор
му, а не только повторяют одну и ту же? Как образуются новые
грани?
После ряда наблюдений, измерений, расчетов Гаюи пришел к
выводу, что хотя кристалл действительно состоит из мельчайших
частиц, они не всегда образуют правильные завершенные ряды. Мно
гие грани остаются «недостроенными»; в результате возникают до
полнительные плоскости.
В общем, это похоже на строительство дома. Завершенная форма
получится по окончании работ. А до тех пор сооружение может иметь
ступенчатые недостроенные стены, зубчатый верх, полкрыши...
В природных условиях у кристалла не все грани растут одинако
во; они могут разрушаться, растворяться. Так и образуются «лиш
ние» грани, ребра хотя и они почти всегда возникают по вполне
определенным геометрическим законам.
В 1784 году был опубликован труд Рене Жюст Гаюи «Опыт тео
рии структуры кристаллов». По словам автора, это была попытка
ЧАСТЬ II. ПОЭЗИЯ И ПРОЗА КАМНЯ
205
«применить геометрию в области естественной истории». Суть крис
талла ученый определил вполне убедительно: «Симметричное скоп
ление молекул, последовательно соединенных друг с другом по
средством силы притяжения».
Изучая закономерности строения идеальных кристаллов,
геометрических фигур, Гаюи вовсе не отстранялся от живой приро
ды, мира камня, от геологии:
«С какой бы точки зрения не рассматривать Природу, всегда
поражает обилие и разнообразие ее творений. Украшая и оживляя
поверхность земного шара постоянным чередованием живых существ,
она в то же время в своих подземных расселинах тайно подвергает
обработке неорганические вещества и, как бы играя, порождает
бесконечное разнообразие геометрических форм...
...Будем же стараться рассматривать Природу такой, какая она
есть... Для этого необходимо связывать отдельные частности посред
ством самых общих взглядов, позволяющих нам расширить крайне
ограниченное знание тех конечных причин, от которых зависят раз
личные явления Вселенной».
ТВЕРДАЯ ЖИДКОСТЬ, ХАОС, ПОРЯДОК
На первый взгляд, говорить о твердой жидкости так же разум
но, как о красной синьке или маленьком великане. Однако не сле
дует спешить с выводами. Вспомним, как медленно превращается в
твердое тело жидкий клей при застывании. С виду капля клея может
вовсе не измениться, только вязкость его будет возрастать. Из-за
постепенного затвердения трудно сказать, в какой момент жид
кость следует считать твердым телом.
Кто-то возразит: в конце концов клей окаменеет или вода за
мерзнет, вот и все; твердую каплю клея или кусок льда не прода
вишь, не прольешь; в воду нырнуть можно, а попробуй-ка ныр
нуть в лед!
Обычный человек легко отличает твердое тело от жидкости на
ощупь. Для ученого же эта задача усложняется. Наука требует убеди
206
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ И МИНЕРАЛОВ
тельных доказательств и точных расчетов. Надо избавиться от свое
волия, от личного мнения того или другого человека. Надо прийти
к общему мнению на основе так называемых объективных показа
телей. Например, температуру, давление, время, расстояние и мно
гое другое измерять с помощью приборов. Они действуют незави
симо от желания, чувств, мыслей человека. В таких случаях один и
тот же опыт или измерение может быть повторен много раз разны
ми людьми и приведет к одинаковому результату.
С позиций же научной объективности и точности показать отли
чие твердого тела от жидкого мудрено.
Можно условиться объект, имеющий вязкость больше определен
ной величины, считать твердым, а меньше этой величины — жидким.
Но в таком случае многое зависит от интервала времени, за который
проводится испытание. Например, струя воды, если резко ударить по
ней палкой, разламывается, словно сосулька (это видно при скорост
ной киносъемке или на фотографии). А в длительные интервалы време
ни многие тела, кажущиеся твердыми, ведут себя как жидкости: лея,
находясь под давлением, за сотни и тысячи лет плавно меняет форму,
демонстрирует текучесть. Что ж это за твердое тело, если оно течет?
Чтобы разобраться в подобных вопросах, надо понять: чем же
по сути своей различается капля жидкости от твердого кристалла?
Найти ответ помогла теория атомного строения вещества.
Оказывается, дело не только в силе связи, существующей меж
ду молекулами и атомами. Чем больше эта сила, тем выше вязкость
и прочнее, тверже вещество. Главное — строй, который образуют
атомы и молекулы.
Кристалл — это сплоченные, расположенные в определенном
порядке атомы. Когда связи между ними очень слабые, получается
жидкий кристалл.
Атомы обычной жидкости находятся в полнейшем беспорядке.
Они могут постоянно перемещаться, а могут и застыть в неподвиж
ности. В последнем случае образуется твердая жидкость, или, как
еще говорят, аморфное, то есть бесформенное, тело.
У кристаллов, как у искусственных построек людей или живот
ных (пчел, например), есть своя архитектура. Она не видна невоо
ЧАСТЬ II. ПОЭЗИЯ И ПРОЗА КАМНЯ
207
руженным глазом, но различима в увеличительное стекло или в
обычный микроскоп.
Если расплавлять кристалл, а затем охлаждать расплав, то пере
ход из твердого состояния в жидкое будет ступенчатым. Достигнув
определенной температуры, кристаллическое вещество резко меня
ет свои свойства. Когда начинается кристаллизация, атомы или мо
лекулы дружно выстраиваются в ряды, образуют порядок. На такие
построения затрачивается определенная энергия, то есть кристалли
зация идет с поглощением тепла.
У твердой жидкости (аморфного вещества) ничего подобного
не происходит. И охлаждение до полного затвердения и расплавле
ние идут постепенно. Как был беспорядок, так и остался; только
атомы замерли на своих местах.
Свойства кристалла более или менее изменяются в зависимос
ти от направления. Например, у кристалла дистена твердость вдоль
главной оси кристалла равна 4,5, а поперек — 6. От того и назва
ние минерала: «ди» — двойное, «стенос» — сопротивление, проч
ность.
Тепло, свет и электричество кристаллы проводят неравномерно.
Вот как проходит один из опытов: грань кристалла покрывают сло
ем воска и подносят горячую иглу или проволоку. Вокруг нагретой
точки воск тает обычно в виде эллипса. Значит, тепло распростра
няется в одном направлении лучше, чем в другом. В противном
случае воск растает в виде круга.
Особенности распространения света в кристаллах помогают раз
личать минералы под микроскопом, дело это непростое. Сначала
требуется изготовить тончайший срез камня — шлиф. В шлифе почти
все минералы становятся прозрачными. Шлиф укладывают на вра
щающийся столик микроскопа. Если порода состоит из разных ми
нералов, то в поле зрения возникают замечательные по красоте
цветные картины. Поворачивая столик, видишь, как меняются цве
та и тени. Это происходит из-за того, что свойства кристаллов из
менчивы в разных направлениях.
Интересно, что студенистое «живое вещество», протоплазма, из
которой состоят клетки человеческого организма, несмотря на то,
208
_________
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ И МИНЕРАЛОВ
что содержит очень много воды, обладает кристаллическими свой
ствами. Протоплазма является жидким кристаллом.
Итак, пространство кристалла особым образом организовано,
упорядочено. Но что это за порядок? В чем его особенности? И
каковы закономерности? Подобные вопросы — компетенция
геометрической кристаллографии. А одно из опорных ее понятий —
симметрия.
Слово симметрия означает соразмерность. Если какие-то части
фигуры одинаковы и повторяются в определенной последователь
ности, значит, фигура обладает симметрией.
Наглядное представление о симметрии можно получить с по
мощью зеркала. Находящийся перед ним предмет отражается сим
метрично, соразмерно. Поверхность зеркала образует плоскость сим
метрии.
Правда, по одну сторону в этом случае находятся реальные на
стоящие вещи, а по другую — отраженные. Это не настоящая сим
метрия.
Более точное представление о плоскости симметрии дает «кляк-
сография». Правда, в последние годы школьники с кляксографией
раззнакомились. А раньше, когда писали пером и чернилами, кляк
сы на бумаге, на партах и ладошках учеников развивали воображе
ние. Причудливая форма клякс вызывала в памяти образы людей,
животных, фантастических существ.
Даже бесформенной, уродливой кляксе можно было придать
симпатичный вид. Для этого надо, пока она не засохла, перегнуть
листок бумаги пополам. Получится отпечаток кляксы. Распрямив
листок, видишь двойную кляксу, для которой плоскостью симмет
рии является линия сгиба. По этой линии как бы проходит вообра
жаемое зеркало, отражающее фигуру, которая находится на проти
воположной стороне.
Конечно, «кляксография» никакая не наука, а просто игра с
кляксами (когда они цветные, получаются особенно красивые узо
ры). А вот в психологии с помощью клякс определяют способности
или психические отклонения человека. В геометрической кристалло
графии кляксы помогают понять суть симметрии.
ЧАСТЬ II ПОЭЗИЯ И ПРОЗА КАМНЯ
209
Почему уродливая клякса, обыкновенная замарашка, удвоен
ная по закону симметрии, выглядит симпатичной? Не по той ли
самой причине нас так завораживают четко ограненные кристаллы?
Рождение порядка из хаоса, открытие закономерностей в окру
жающем мире доставляет мыслящему существу удовольствие. Воз
можно, мы с младенчества привыкаем к симметрии. Лицо матери,
либо любого другого человека, да и все тело имеет плоскость сим
метрии. Правда, есть и нарушения, но это — особая тема.
А сколько плоскостей симметрии может быть в «кляксографии»?
Не знаю, как решите вы, но нам представляется, что имея одну
кляксу на листе бумаги, можно получить фигуру из двух клякс с
одной плоскостью симметрии или четыре кляксы с двумя взаимно
перпендикулярными плоскостями симметрии.
А сколько может быть плоскостей симметрии в кристаллографии?
Оказывается, не очень-то много. Самое большее — девять. Столько их,
например, в кубе. А вот восьми, как ни странно, не бывает. Существу
ют кристаллы, вовсе не имеющие плоскости симметрии.
У кристаллов бывает и центр симметрии: в виде точки. (В «кляк
сографии» таким центром является пересечение двух плоскостей
симметрии). Конечно, ни центр, ни плоскость симметрии увидеть
нельзя; можно только вообразить. То же относится к оси симметрии.
Она подобна стержню, проходящему сквозь кристалл.
Если повернуть, например, кубический кристалл вокруг этой
оси на 360°, то он четыре раза займет одно и то же положение.
Получится так называемая ось симметрии четвертого порядка. То
есть один и тот же порядок частей фигуры при полном обороте
вокруг оси повторяется четыре раза.
У пятилучевых морских звезд ось симметрии, проходящая через
центр, — пятого порядка. А три ноги, изображенные на гербе остро
ва Мэн, образуют фигуру с осью третьего порядка.
Понятно, что шестигранник имеет ось симметрии шестого порядка.
Но вот что удивительно: в многоликом царстве кристаллов отсутству
ют оси симметрии выше шестой, а также нет оси пятого порядка.
Почему так получается? Почему нет пятигранных или семигран
ных кристаллов? Загадка! Кстати, в живой природе встречаются