Чем отличаются драгоценные и полудрагоценные камни

Чтобы быстро определять твердость камней, весь мир пользуется шкалой Карла Мооса. Предложенный им более двух сотен лет назад метод до сих пор остается самым популярным и удобным. И это несмотря на то, что позже другие ученые изобрели для этой цели специальные приборы, инструменты и более современные способы. Секрет успеха кроется в простоте системы и возможности применения бытовых предметов, которые всегда находятся под рукой.

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура рубина

Кристаллическая структура Аl2O3 изображена на рисунке в виде групп Аl2O3 по углам двух ромбоэдров, слагающих элементарную ячейку. Несмотря на кажущуюся сложность, она имеет довольно простую структурную схему. Ионы кислорода находятся в плотнейшей гексагональной упаковке и располагаются листами перпендикулярно тройной оси, наложенными один на другой. Катионы Аl располагаются между двумя такими листами в виде гексагонов (с незаселенным центром), заполняя две трети октаэдрических пустот (т. е. пустот между шестью анионами кислорода, три из которых принадлежат одному, а три других, повернутых относительно первых на 180°, — другому листу ионов кислорода). При этом группы каждых трех ионов кислорода образуют общую грань для двух смежных октаэдров в соседних листах. Характерно, что кислородные листы наложены друг на друга таким образом, что в каждой колонке из октаэдров также чередуются два заселенных с одним незаселенным, причем пары заселенных октаэдров по вертикали образуют винтовые тройные оси.

Где используются мягкие камни

Малая твёрдость плюс другие свойства определяют сферы использования мягких минералов:

• Мягкие породы редко выступают самостоятельными игроками, чаще служа сырьём для производственных процессов или компонентом сложных веществ. Например, из мягкого молибденита получают редкоземельные металлы, его добавляют в смазки, используют в радиотехнике.
• Лучшие образцы становятся экспонатами минералогических собраний или декоративно-поделочным материалом.
• Самые известные мягкие поделочные камни – гипс и его разновидность селенит. Оба замечательно обрабатываются режущим инструментом.

Из мягких камней получаются красивые шкатулки, статуэтки, шары, пирамидки, прочая мелкая пластика.

СВОЙСТВА

Рубин

Тригональная сингония. Твёрдость 9, плотность 3,97 — 4,05, подробнее см. корунд. Красную окраску придаёт содержание примеси хрома в виде ионов Сr3+ (от сотых долей до 2%). Легко узнается по форме кристаллов, штриховке на гранях, часто характерной синевато-серой окраске и высокой твердости. От похожего на него дистена (Al2SiO5) отличается по отсутствию совершенной спайности и по высокой твердости. Рубин от красной шпинели отличим по форме кристаллов, а в неправильных зернах — только под микроскопом. Под паяльной трубкой не плавится. В кислотах не растворяется.

МОРФОЛОГИЯ

Кольцо с рубином

Встречается в виде бочонкообразных, дипирамидальных и таблитчатых кристаллов псевдогексагонального облика, отдельно вкрапленных зёрен и зернистых агрегатов. Грани призм, дипирамид и пинакоида часто покрыты грубой косой штриховкой. Обычно наблюдаются довольно хорошо образованные бочонковидные, столбчатые, пирамидальные и пластинчатые кристаллы, достигающие иногда больших размеров (до дециметра в поперечнике). Наиболее часто встречаются грани гексагональной призмы {1120}, гексагоналыых дипирамид {2241}, {2243}, ромбоэдра (1011} и пинакоида {0001}. Часто грани призм и дипирамид, а также грани пинакоида бывают покрыты косой штриховкой, а в других случаях наблюдается штриховка в горизонтальном направлении вследствие двойникования по пинакоиду.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Кристаллы рубина, 1,3 см, Россия, Северная Карелия, Лоухский район, Хит-остров

Коренные месторождения — в кристаллических мраморизованных известняках, в плагиоклазитах и слюдитах, развившихся по ультраосновным породам. Иногда встречается в богатых глиноземом и бедных кремнеземом глубинных магматических породах — корундовых сиенитах и анортозитах в ассоциации с полевыми шпатами, изредка в других породах (андезитах, базальтах и др.). Известны также корундсодержащие сиенитовые пегматиты, имеющие промышленное значение. Контактово-метасоматические месторождения корунда образуются в кристаллических известняках по соседству с изверженными породами. Главные месторождения рубинов находятся в Мьянме (Могок), Таиланде, Шри-Ланке (Ратнапура), Афганистане (Джегдалек), Кении и Танзании (верховья р. Умба). Основную массу драгоценных разновидностей находят в россыпях. С древнейших времён добывается на Памире вместе с розовой шпинелью (месторождение Кухилал, Таджикистан. В России отмечен на Урале (Рай-Из, Пол. Урал; Мурзинка,Ср. Урал и др.)

Мягкие минералы из шкалы Мооса: характеристики

Апатит, кальцит, тальк, флюорит, гипс, ортоклаз не классифицируются как редкие камни: их добыча налажена по всей планете.

Тальк

Самый мягкий по шкале Мооса камень: твёрдость талька – 1. Представляет собой плотный, слоистый, жирноватый на ощупь камень из класса силикатов. Цветовая гамма – белый, сероватый, розоватый оттенки. Даже незначительное механическое воздействие превращает самый мягкий минерал в порошок.

Тальк используется как присыпка: детская, спортивная, для технической резины (исключает взаимное прилипание деталей). Благородный прозрачный светлый мягкий тальк – компонент косметической пудры.

Наиболее известная из разновидностей талька – стеатит (он же – жировик, талькохлорит, восковой, ледяной или мыльный камень). Распространённые цвета – белый, серый, коричневый, зелёный, жёлтый. Редки экземпляры цвета спелой вишни и красные. Шелковистые, с матовым блеском агломераты нашли применение как декоративный материал.

Тальк — самый мягкий минерал

Такая же степень твёрдости у графита (это ближайший родственник алмаза), близкая – у молибденита.

Второй по твёрдости в таблице. Классика – белый минерал. Другие цвета – сероватый, коричневатый, красноватый, светло-бурый. Красиво смотрится жёлтый натуральный гипс.

Гипс используется в зависимости от разновидности:

• обычная – в медицине при лечении переломов;
• волокнистая – называется селенитом; применяется как декоративно-поделочный материал;
• тонкозернистую разновидность гипса именуют алебастром; используется как декоративно-строительный материал.

Гипс

Аналогичная твёрдость у галита, слюды, хлорита, улексита, хризоколлы, мусковита.

Кальцит

Распространённый минерал, из которого состоят мергели, известняки, мрамор, меловые отложения. А также раковины моллюсков, благодаря чему он назван биоминералом.

Третий на шкале Мооса: поцарапать можно медной монеткой.

Белый кальцит

Бывает белым либо бесцветным. Коричневатость, розоватость, зелень создают включения железа, никеля, других примесей. Самая известная разновидность – исландский шпат.

Близкие показатели твёрдости у янтаря, серпентина, биотита, хризоколлы, гагата.

Флюорит

Название минерала переводится как «текучий»:

• Процарапать можно только стеклом либо ножом.
• Камень хрупкий, цветовая гамма – фиолет, зеленоватость, розоватость, красноватость. Или отсутствие цвета.
• Ценится сырьё с включением урана, тория, других редкоземельных элементов. Обычное сырьё используют металлурги для повышения плавкости шлака.
• Красивые экземпляры идут мастерам-камнерезам.
• Материал также известен как плавиковый шпат.

Флюорит

Другие подобные минералы – доломит (древнейший строительный материал), жемчуг, кораллы, малахит, сфалерит, азурит, арагонит, родохрозит.

Апатит

У апатита твёрдость по шкале Мооса 5:

1. Царапается стекляшкой или ножом.
2. Кристаллы – удлинённые призмы либо таблицы с зеленоватостью, голубоватостью, желтовато-зелёные, розоватые. Их конфигурация и цвет делают апатит похожим на турмалин или берилл.
3. Используется при производстве фосфора, его кислоты, удобрений.

Аналогичная характеристика у гематита, рутила, обсидиана, бирюзы, лазурита, родонита. Правда, у гематита 5 – это среднее значение: у кристаллов твёрдость 6, у охры 4.

Апатит

Минералы типа бирюзы, родонита, лазурита используются как ювелирные.

Ортоклаз

Твёрдость по шкале Мооса 6. Стеклом его не поцарапать, только крупным наждаком.

Ортоклаз

Распространённый минерал из класса полевых шпатов. Его содержат граниты, пегматиты, сиениты, гнейсы.

1. Непрозрачен, как поделочный задействуется редко, почти всегда это исходник для технической керамики.
2. Исключения – бесцветный адуляр или голубоватый лунный камень. Данные разновидности забирают ювелиры.
3. Качественные прозрачные, бесцветные, жёлтые экземпляры также пополняют минералогические коллекции.

ПРИМЕНЕНИЕ

Кольцо с рубином

Драгоценный камень I категории, используется в дорогих ювелирных изделиях. Качественные экземпляры ценятся дороже алмаза. Красные корунды называются рубинами, синие — сапфирами. Светлоокрашенные сапфиры или бесцветный корунд ювелирного качества носит название Лейкосапфир. «Звёздчатые» или замутненные разновидности рубина и сапфира с хорошо выраженным эффектом астеризма обрабатываются в виде кабошона. Находит широкое применение также в приборостроении, лазерных технологиях (используются в основном искусственные рубины). Лазерное излучение рубина в красной области спектра связано с квантовыми переходами между уровнями энергии иона Сr3+, а с переходами между спиновыми подуровнями — действие рубина как квантового усилителя радиоволн (мазера). В настоящее время в больших количествах производится искусственным путем (способ искусственного получения рубинов был изобретен в 1835г.)

Рубин (англ. Ruby) — Аl2O3

Молекулярный вес	101.96 г/моль
Происхождение названия	позднелат. rubinus, от лат. rubeus — красный
IMA статус	действителен

Основными свойствами драгоценных камней, определяющих их красоту и долговечность являются твердость, показатель преломления, цвет и некоторые другие. Именно о них пойдет речь в данном разделе.

Твёрдость

Твёрдость – степень сопротивления материала к истиранию, сопротивление царапанию. Именно твердость определяет сохранность камня при длительном использовании. Поэтому, например, сапфир с твердостью 9 (по 10-бальной шкале твердости, где 1 — это наименьшая твердость, а 10 — наибольшая) является более износостойким, чем кварц (с твердостью 7) или стекло (с твердостью 6): его сложнее поцарапать, ребра дольше остаются острыми, а грани гладкими. Самым твердым камнем является алмаз, его твердость по шкале Мооса 10: человеку на данный момент вообще неизвестны природные или искусственные материалы, более твердые, чем алмаз. Твердость влияет не только на долговечность камня, но и на его внешний вид: чем выше твердость, тем выше качество полировки, которое можно придать поверхности камня и таким образом лучше раскрыть блеск камня.

Величина относительной твердости минералов определяется по 10-бальной шкале Мооса с помощью специальных карандашей твердости (эталонов твердости). Но поскольку это разрушающий метод (на камне могут остаться царапины), использование его для ограненных камней не рекомендуется. Эталонный карандаш — номерная металлическая ручка с вмонтированным минералом соответствующей твёрдости. Полный набор карандашей твёрдости позволяет проверить на тёрдость любой минерал. Проверка на твёрдость огранённого камня в исключительных случаях, когда другие способы диагностики не дали результатов, никогда не проверяется на лицевой стороне камня, проводится, начиная с карандашей меньшей твёрдости по возрастающей. Специалисты могут определить относительную твердость камня при визуальном осмотре, учитывая силу блеска, качество полировки и следы износа камня.

Шкала твёрдости Мооса

единица твёрдости	эталонный минерал	сравнительная характеристика
1	тальк	скоблится ногтем
2	гипс	царапается ногтем
3	кальцит	царапается медной монетой
4	фдюорит	легко царапается ножом
5	апатит	с трудом царапается ножом
6	ортоклаз	царапается напильником
7	кварц	царапает оконное стекло
8	топаз	легко царапает кварц
9	корунд	легко царапает топаз
10	алмаз	не царапается ничем (легко царапает корунд)

Твёрдость драгоценного камня во многом определяет его износостойкость и долговечность. Камни с небольшой твердостью могут поцарапаться, их ребра со временем могут затираться. Высокая твердость позволяет камню дольше сохранять гладкие блестящие грани и острые ребра.

Однако твердость не следует путать с хрупкостью. Например, обладая уникальной твердостью, алмаз одновременно является хрупким минералом и боится ударов, в результате которых могут возникнуть сколы и трещины.

Хрупкость

Хрупкость — способность камня крошиться под давлением (нажимом), способностью материалов сопротивляться ударному воздействию. Учитывается при закрепке камня в ювелирном украшении.

Вязкость

Вязкость — сопротивление удару.

Излом

Излом — характер поверхности обломка. Важный диагностический признак. Ювелиры используют эту характеристику при диагностике огранённых камней, рассматривая сколы в лупу.

Цвет

Цвет — окраска самоцвета. Цвет является одним из важнейших свойств камня, определяющих привлекательность драгоценных камней. Это важный диагностический признак. Различают окраски:

• идиохроматическая
  — собственная окраска, определяется составом элементов химической формулы
• аллохроматическая
  — посторонняя окраска, вызванная наличием тонкорассеянных механических примесей (яшма, агат, авантюрин)
• псевдохроматическая
  — окраска, вызванная возникновением цветовых эффектов при отражении или рассеянии света (лунный камень, кошачий глаз)

Цвет является косвенным диагностическим признаком, поскольку разные камни могут обладать близкими оттенками. Например, сапфир и танзанит могут выглядеть очень похожими. Тем не менее, определение цвета позволяет при диагностике «откинуть» неправильные варианты. Например, перед нами лежит природный прозрачный синий камень. Мы можем найти несколько камней, которые бывают синими, но однозначно исключаем из списка претендентов кварц, поскольку синий кварц в природе не встречается. Для некоторых камней можно выделить наиболее характерные и, наоборот, нетипичные цвета и оттенки. Недаром, при описании камня часто используют такие термины как «рубиново-красный» и «гранатово-красный», характеризующие разные оттенки красного цвета.

Цвет камня зависит от характера поглощения камнем видимого света. По своей сути цвет – это ощущение, возникающее в человеческом глазе при попадании в него определенных световых волн (непоглощенных и пропущенных камнем). Обычный видимый свет кажется человеку белым, хотя в действительности является смесью семи цветов радуги: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового (чтобы запомнить эти цвета часто используют фразу «каждый охотник желает знать, где сидит фазан»), которые человеческий глаз и мозг умеют «смешивать» в белый цвет.

Если камень не поглощает свет, то выглядит бесцветным: белый свет проходит через него полностью и попадает к нам в глаз без изменений. Камень приобретает окраску, если какие-то из семи составляющих белого света полностью или частично поглощаются камнем. В этом случае к нам в глаз попадает свет, который не является белым (в нем не хватает компонентов), и глаз смешивает те компоненты света, которые прошли через камень – в результате мы получаем цветоощущение и видим камень цветным. Так, например, камень выглядит желтым, если он поглощает фиолетовую и синюю части спектра: в человеческий глаз попадают все цвета, кроме поглощенного фиолетового и синего, которые после смешения воспринимаются как желтый.

С цветом связан другой важный диагностический признак, такой как спектр поглощения – картина зависимости поглощения света камнем в зависимости от длины волны. Для исследования спектра поглощения геммологи используют спектроскопы, спектрофотометры и экспресс-спектрофотометры.

Прозрачность

Прозрачность (светопроницаемость)- способность самоцвета пропускать свет. Важный диагностический признак. Прозрачность — свойство вещества пропускать света и характеризуется:

• прозрачный
  — самоцвет, сквозь который ясно видны другие объекты
• просвечивающий
  — самоцвет, сквозь который нельзя ясно различать другие объекты, лишь смутно общие очертания
• непрозрачный
  — самоцвет, сквозь который не проходит свет

Иногда употребляют такие определения как полупрозрачный, полупросвечивающий.
Степень прозрачности камня определяется наличием в нем различных особенностей (включений, трещин), их количеством и распределением в камне. По прозрачности (или по чистоте) выделяют несколько групп камней: одни камни обычно не содержат включений, другие обычно содержат включения, для третьих включения очень типичны. Так, например, для изумруда очень характерны включения и трещинки, которые ухудшают прозрачность камня. В то же время другие разновидности берилла – гелиодор, аквамарин, воробьевит – обычно прозрачны и не содержат включений.

Читайте также: