Минералы и драгоценные камни

Род минералов очень многообразен. Их насчитывается больше трех тысяч. Но основных, которые наиболее распространены, сравнительно немного – от двухсот до трехсот.

Царство минералов

Минералы можно назвать, царством , потому что изделия из них радуют глаз человека на протяжении веков. Всем известен малахит , имеющий красивые узорчатые разводы зеленого цвета. Этот минерал можно увидеть в облицовке колонн Исаакиевского собора , в Малахитовом зале Эрмитажа в Санкт-Петербурге , и, конечно, никто не пройдет мимо них.

Многие минералы знакомы по облицовке станций метрополитена, например розовый родонит .

Все знают, конечно, и кварц . А тот, кто бывал на Черноморском побережье, наверняка отличал среди галек полупрозрачный опал , халцедон или сердолик .

Многие женщины сейчас являются прекрасными минералогами и отличают розовый турмалин – его часто вставляют в перстни (в природе розовый турмалин редок, а преобладает черный и темно-зеленый, а также синий).

Всем известны и такие камни, как алмаз, рубин, изумруд . Алмазы в свое время представляли уникальную ценность, сейчас для технических целей их производят искусственно.

Также все знают янтарь (окаменелая смола древних деревьев), голубой аквамарин (берилл), дымчатый топаз , сиреневый минерал – чароит .

Неметаллические минералы

Человека всегда привлекали красивые камни. Их относят к неметаллическим минералам . Нередко им приписывали чудодейственные свойства. Как раньше думали, одни камни могут излечить разные болезни, другие – приворожить любимого, третьи – прогоняют горе и печаль. Красивые камни всегда радовали и продолжают радовать наш глаз, а искусные изделия из них, можно увидеть в крупных музеях.

Каменный век

Камни не только красота, чарующая глаз, но и первейшая необходимость.

Именно с использованием камня связано развитие человечества. Начиная от первых орудий – камня, привязанного к палке, человек всю свою деятельность связывал с камнем. Уже доисторический человек умел отличать крепкий кремень среди других камней и искусно высекал из него топоры, острые ножи, и различные орудия труда. Это каменный век , растянувшийся на миллионы лет.

Металлические минералы

Огромную роль в развитии материальной культуры сыграло открытие способов получения и обработки металлов. К металлические минералам относится давно открытая человеком самородная медь , яркая и блестящая, встречающаяся в поверхностных выходах медных руд.

Самородная медь

Это был металл мягкий, податливый для обработки. Из него делали посуду, ножи и другие орудия. Возможно, что медь выплавили случайно. Яркие окисленные медные руды – синие, зеленые – конечно, привлекали внимание человека, и он их приносил к своему жилищу. Куски окисленной руды не раз попадали в кострища.

Бронза

Позднее научились получать и бронзу . И здесь помогал случай; в некоторых кусках окисленной руды были и другие металлы, кроме меди: цинк, сурьма, олово . Выплавленный сплав оказался более твердым сплавом, чем медь, – им стала бронза. Так, вероятно, независимо и в разное время, в различных местностях открывалась бронза, и наступал бронзовый век , начало которого относилось к IV тысячелетию до нашей эры.

Железо

Железо тоже знали очень давно, его находили в самородках и метеоритах. Ценилось железо дороже золота . Вероятно, из руды выплавлять железо, научились, прежде всего, на Кавказе. Культура этого металла развивалась неодновременно и независимо в разных частях света, хотя, конечно, всегда был обмен опытом.

Золото

История развития знаний о камнях, прежде всего о драгоценных и о золоте , восходит к далеким доисторическим временам. Отбирая камни для своих орудий, человек обращал внимание на блестящие, как солнце, самородки золота и красивые цветные камни, которые собирал для украшений.

Существует миф об аргонавтах, пустившихся из Греции в далекий путь к берегам Колхиды за золотым руном. В Египте золото было известно за пять тысяч лет до нашей эры , задолго до меди. Его добывали в Аравии, на берегах Красного моря, в долине Нила. Через Византию культура золотых изделий пришла из Средиземноморья в Причерноморье. Уникальные изделия из золота в скифских захоронениях свидетельствуют о высоком искусстве мастеров.

Еще до нашей эры золото в больших количествах накапливалось и в богатейших сокровищницах древних царей. Так, по преданию, корабельщики царя Хирама Тирского (Тир – древний финикийский город – существует и сейчас на территории Ливана) привезли много золота из страны Офир. Царица Савская доставила царю Соломону Иудейскому в дар из Ливии множество драгоценных камней и золота.

Драгоценные камни

Известно, что царь Соломон имел изумрудный кубок, который был сделан из огромного кристалла. Этот кубок и теперь хранится в Генуе в соборе святого Лаврентия как священная чаша.

Сообщается также, что Нерон смотрел на бои гладиаторов через кристалл изумруда. Это реальные свидетельства распространения драгоценных камней по странам древних цивилизаций. Существуют и легенды, и литературные вымыслы, основанные на историческом материале. К ним относится поэтическое произведение А. Куприна «Суламифь». Куприн описывает камни, известные за много до нашей эры, и суеверия, которые были связаны с ними.

Обширны были торговые связи древних государств. Связи эти были морские (корабельщики из Тира) или сухопутные, например: доставка нефрита из Китая, алмазов, сапфиров и рубина , из Индии, может быть, через Иран (Персеполь) бирюзы из Афганистана. О дальнейших путешествиях в Индию, Иран, Вавилонию, Эфиопию мы знаем из исторических источников. Таким образом, реально можно представить и привоз камней из дальних стран.

Камням приписывали всякие чудодейственные свойства, а также власть над людьми. – красные камни – считались камнями сильных страстей: гнева, любви, крови; а синие – камни успокоения (сапфир ).

Но с драгоценными камнями были связаны не только суеверия. Изучались и физические свойства минералов – цвет, блеск, прозрачность. Обработка камня пришла с Востока, из Индии, она считается родиной драгоценных камней: алмаза, рубина, сапфира. Там же были написаны первые книги о камнях.

Нефрит

А культ нефрита издревле был в Китае. Это удивительный камень, который просвечивался теплым светом. Он был крепким и в то же время податливым резцу ваятеля. Из него делали скульптуры Будды, животных, вазы и сосуды со сложным орнаментом.

Нефрит имеет различные окраски: кроме обычного зеленоватого, также голубоватый, светло-серый до пепельного, кремовый, белый, красный, черный – все цвета радуги вобрал в себя этот камень. Это богатейшее собрание китайского нефрита показывает изделия многих поколений безымянных скульпторов – высокую культуру обработки камня и тонкий вкус ваятелей, унаследованные с глубокой древности.

Античный мир (Греция) прославился скульптурой из мрамора . Высокие ступеням, ведущим к Акрополю, по которым ходили великие греки прошлого: Аристотель, Гераклит, Сократ.

В центре Акрополя знаменитый Парфенон (храм богини Афины), величественный, но легкий, благодаря строгим пропорциям. Стройные колонны перед фасадом, а над ними на фронтонах фризы со скульптурными изображениями мужественной борьбы людей, красивых и сильных, с кентаврами. Перед зданием множество обломков мраморных монолитов – остатков разрушенных зданий. Мрамор везде – белоснежный , просвечивающий в тонких сколах. Умели же люди подбирать и обрабатывать камень.

Современная минералогия

В настоящее время современная минералогия поднялась на новую ступень. Используются новые средства и методы изучения. Если ранее естествоиспытатели описывали свойства минералов, то теперь объясняют эти свойства, исходя из точного знания о составе и строении минералов .

Многие свойства зависят от внутренней структуры минерала. От расположения атомов в кристалле и формы «ячеек» его геометрической внутренней структуры. Например, в кубических кристаллах соли атомы натрия и хлора попеременно располагаются в «узлах» кубиков кристаллической решетки, и внешняя форма кристаллов – тоже кубы. Такова же структура и форма кристаллов свинцового блеска – галенита , где чередуются атомы свинца и серы. Но в некоторых минералах более сложного внутреннего строения и состава, и внешняя огранка кристаллов гораздо сложнее. Вспомните многогранные кристаллы гранатов .

Встречаются и другие формы кристаллов: вытянутые призматические или пластинчатые, что также связано с внутренним строением минералов. Вытянутые цепочки, характерные для многих силикатов , образуют тетраэдры кремнезема , к которым присоединяются атомы тех или других металлов. Призматические кристаллы могут иметь разную форму поперечного сечения – шестиугольную (гексагональная группа – берилл, турмалин), квадратную (тетрагональная группа – оловянный камень), прямоугольную (ромбическая группа – пироксены).

Свойства минералов

Внутренняя структура оказывает влияние на многие свойства минералов . Для примера возьмем два минерала одного и того же состава – алмаз и графит . Оба они состоят из одного элемента – углерода . Но все они отличны по свойствам.

Алмаз

Царем всех минералов является алмаз . Самый твердый (по десятибалльной шкале занимает десятое место), прозрачный, сверкающий. Эти свойства зависят от внутреннего строения. Он имеет наибольшую плотность, «компактность» внутренней структуры – расположения атомов углерода в кристаллической решетке. Это отражается и на его внешней огранке, повышенном удельном весе, твердости, а также на так называемом алмазном блеске: игре света при отражении от внутренних слоев из-за пониженной скорости распространения света в кристалле.

Графит

А вот графит тоже является чистым углеродом – но по твердости занимает самую низкую оценку – единицу, это связано с тем, что он имеет рыхлую внутреннюю пластинчатую структуру. У графита металлоподобный блеск, он непрозрачен. Алмаз и графит – это два минерала, с одинаковым составом, но значительно отличаются друг от друга. Это происходит потому, что они образуются при различных условиях: алмаз – на больших глубинах при очень высоком давлении, а графит – на контактах гранитных массивов в условиях высокой температуры.

Цвет минералов

Различны минералы и по цвету. Цвет минералов часто зависит от состава. Например, медные (малахит), никелевые, хромовые – зеленые, марганцевые (с закисью марганца) – розовые, литиевые – тоже розовые.

Некоторые минералы имеют различную окраску. Примером могут служить гранаты: магнезиальные – вишнево-красные пиропы – известны любительницам украшений по замечательным кристаллам из метаморфических толщ и россыпей Чехословакии; железистые гранаты – бурые, кальциевые – желто-зеленые, хромовые – густо-зеленые, марганцевые – розовые. Каждая разновидность имеет свои названия, свои условия образования. Например, магниевый гранат – пироп (спутник алмаза) образуется при высоких давлениях и температурах в глубинах Земли. Зеленый хромовый гранат – уваровит находится в глубинных ультраосновных породах, богатых хромом. А кальциевый гранат – гроссуляр встречается в метаморфизованных известняках на контактах с гранитами. Так что и состав, и цвет гранатов говорят об условиях их образования.

Иногда окраска зависит от тонких примесей. Например, у бесцветного корунда , есть окрашенные разновидности: красный рубин , голубой сапфир . Иногда на цвет минералов влияют дефекты кристаллов, а в других случаях воздействие включений радиоактивных минералов.

Методы исследований

Применение новых методов исследований , спектральной, рентгеновской и рентген химической аппаратуры позволяет определять не только основной состав минералов (главные компоненты), но и незначительные примеси, что имеет очень важное значение. Удается установить также, в каком виде находятся элементы примеси: выполняют промежутки между главными атомами в решетке минерала, или замещают некоторые атомы, или, наконец, образуют микроминералы – посторонние, захваченные включения.

Сложно минеральное царство, и много еще предстоит сделать для его изучения.

Природные музеи

А какое необычное впечатление производят «природные музеи », которые мы видим в рудниках, открывающих на каждом метре все новые каменные сказки. Например, образованные водой. Незабываемы картины полиметаллических дальнегорских месторождений Дальнего Востока с их уникальными кристаллами различных минералов. Месторождения залегают среди известняков . Это извилистые трубообразные неправильные залежи или плоские линзы. Главная часть рудных тел везде темно-зеленый минерал – геденбергит (силикат кальция, марганца и железа из групп пироксенов). Геденбергиты образуют огромные шары, это сферические выделения, имеющие в поперечном разрезе метр и более, тесно примыкающиеся друг к другу, и образующие извилистые зоны из радиально-лучистых темных кристалликов. Между лучиками темного геденбергита сверкают золотом «стрелы» халькопирита , серебром – тонкие полосы светлого блестящего галенита и черные полоски сфалерита . Все это производит очень чарующее впечатление при освещении электрическими лампами крупные подземные камеры.

Но особенно интересную и разнообразную форму имеют кристаллы минералов, которые нарастают на стенках . Здесь можно видеть щетки, или, как их называют, друзы, множества кристаллов сфалерита, галенита, изумительные по разнообразию форм кристаллы кальцита.

Ученые изучают условия образования различных по форме кристаллов и отмечают, что со временем по мере снижения температуры растворов формы кристаллов менялись.

В крупнейших минералогических музеях такие кристаллы, различные виды минералов и камней выставляют на видном месте.

Из минералов добываются все элементы, используемые в неорганической химии. К началу ХIХ века были заложены основы химии, позволившие Дмитрию Менделееву создать периодическую систему элементов.