Изумруды, исследование пристрастного знатока (Глава 15, Геология колумбийских изумрудов Часть 24)

 Геология помогает нам понять, почему так редки драгоценные камни. Узнав, сколько времени требуется для образования самоцветов, поняв суть тонких химических и физических преобразований, благодаря которым все и происходит, мы осознаем, что должны быть благодарны за сам факт существования драгоценных камней.

Тайна колумбийских изумрудов: (1) источник атомов бериллия, из которых состоят изумруды, (2) источник тепла, приводящего в движение горячие подземные воды и, наконец, (3) странное обилие выходящих на поверхность солончаков в районе добычи изумрудов в Колумбии.

Зоны геологических разломов позволяют обогащенным минеральными веществами подземным водам выйти на поверхность; часто эти зоны можно определить по направлениям русел рек. Наиболее благоприятными для образования изумрудов являются те области, где геологические разломы пересекаются. На этой иллюстрации изображен знаменитый рудник Ла Пита, расположенный на пересечении реки Рио Минеро и потока Паначе; слева виден лагерь рудника, а за ним, в долине, протекает поток. На руднике Ла Пита, который едва виден на уровне реки, годовой объем добытых изумрудов превосходил 100 миллионов долларов в течение шести из последних десяти лет.

Несколько лет назад мне представилась удачная возможность присоединиться к группе геологов мирового уровня, которые изучали изумрудные месторождения Колумбии и проводили разведку новых залежей. В течение шести дней мы ездили на внедорожниках по диким, субтропическим предгорьям Анд, и занимались «полевой геологией».

Г-н Миллер вышел из своей конторы с фотоаппаратом в руках и начал фотографировать каждого по очереди. Все весело улыбались и с удовольствием позировали ему. Я тоже улыбнулся в объектив, но позже я понял, что г-н Миллер принес этот фотоаппарат отнюдь не из сентиментальных соображений: он хотел, чтобы у него были фото каждого участника экспедиции, на случай похищения или несчастного случая, которые могут произойти там, в горах. В случае несчастья, эти фотографии стали бы очень полезными.

Было установлено, что изумруды формируются внутри или возле пегматитовых жил, которые пересекают пласты мафического сланца, и часто содержат в себе метаморфические скалистые породы, такие как слюда, тальк, турмалин, мусковит и графитовый сланец.

Изумруды состоят из атомов бериллия, кислорода, алюминия и кремния. Ничтожные количества хрома и ванадия, содержащиеся в окружающих сланцевых скальных породах, также принимают участие в образовании изумрудного кристалла, придавая ему уникальный цвет.

Великолепный изумруд весом 1 600 карат, который обладает прекрасной прозрачностью и цветом, лежит на старинной, 1916 года издания, карте региона Мусо. Он свидетельствует об идеальных для образования изумрудов геологических условиях, существующих в cordillera occidental (восточной цепи Андских гор  Колумбии).

Молот, наковальня и щипцы, с помощью которых природа «выковывает» изумруды – это высокие температуры, давление и химические реакции. Но формирование кристаллов – процесс очень тонкий. Для этого нужна поистине лабораторная точность.

Кристалл – твердое физическое тело, обладающее определенной внутренней структурой. В этой структуре атомы выстроены в упорядоченные, геометрически повторяющиеся шаблоны. Например, стекло – это всего лишь скопление атомов, расположенных без всякой структуры; оно аморфно. Кристалл, однако, образуется особым образом. Его атомы, расположенные в строгом геометрическом порядке, создают гладкие ровные поверхности, которые пересекаются под строго определенными углами.

Термин «габитус кристалла» (или по-другому, облик кристалла) означает уникальную форму, присущую кристаллу, его размер и внешний вид. Знание типичных габитусов кристаллов полезно для того, чтобы определить, как должен выглядеть кристалл того или иного минерала. В геологии и геммологии применяются порядка 36 различных габитусов кристаллов. Один и тот же минерал может кристаллизоваться в разных формах, в зависимости от следующих факторов:

  • Попарное соединение кристаллов: у двух отдельных кристаллов имеются несколько общих точек кристаллической решетки.
  • Условия роста: высокие температуры, давление и пространство, в котором происходит рост.
  • Примеси следов других веществ: ничтожные количества минералов,    участвовавших в формировании кристалла, которые влияют на его рост и цвет.

Базисная клетка драгоценного камня – это наименьший элемент кристалла. Он обладает теми же пропорциями и симметрией, что и сам кристалл, но имеет размер молекулы, в которую входят от четырех до тысячи атомов. Очень важно получить представление о строго упорядоченной и глубоко осмысленной структуре драгоценного камня. Все кристаллы драгоценных камней обладают этой симметрией, упорядоченностью и определенными, только им присущими свойствами.

Форма кристалла – квадратная, пирамидальная, гексагональная и т.п., напоминает нам о расположенных одна над другой базисных клетках, из которых состоит этот минерал. Кристаллическая решетка напоминает орнамент: набор атомов, упорядоченный по определенной схеме. Шестигранная форма, присущая каждому кристаллу изумруда означает, что ее основные элементы, своего рода кирпичики, из которых строится кристалл, также имеют шестиугольную форму.

Благодаря закону природы, называемому «родственным притяжением», в горячих глубинах расплавленных геологических пород атомы аналогичной структуры волшебным образом определяют присутствие друг друга и начинают двигаться друг к другу навстречу. Аналогичным образом, сходство между различными атомами формирует базисные клетки. Они не просто соединяются вместе, но выстраиваются в идеальном порядке, принимая ровную геометрическую форму. По мере того, как кристалл вырастает до видимого размера, их форма образует плоские поверхности. Будьте внимательны, пытаясь визуально представить этот процесс: это не механическая, систематическая укладка кирпичиков один на другой.

Специалист по драгоценным камням и росту кристаллов Курт Нассау в своих наблюдениях за ростом кристаллов обнаружил, что все происходит как раз наоборот, – рост кристалла скорее похож на действия живого, разумного коллектива.

Скорость и точность роста кристалла зависят от многих факторов, включая температуру, концентрацию и чистоту раствора. При идеальном растворе, каждый дополнительный атом, должен сначала найти место на поверхности растущего кристалла. Но эти атомы движутся в растворах случайным образом, и место их столкновения с поверхностью кристалла также случайно. Как же они могут образовать идеальный по форме кристалл? Их маленький секрет состоит в том, что некоторые атомы, которые добавились на краях кристалла, могут, так сказать, сбежать с поверхности кристалла, чтобы позволить другим атомам, находящимся в растворе, занять лучшее положение поблизости. «Лучшее» в данном случае означает, что атом более прочно удерживается в кристалле за счет электростатического напряжения.

Но эти «лучшие» места не просто образуются одно за другим, поскольку они определяются коллективным влиянием многочисленных атомов, уже содержащихся в кристалле, и лучшее положение, которое было таковым одну микросекунду назад, вовсе не обязательно будет лучшим для данного атома сейчас. Таким образом, добавление или удаление атомов с поверхности растущего кристалла идет практически методом проб и ошибок! Следовательно, четкий алгоритм перемещения атомов из раствора на поверхность растущего кристалла выявить невозможно.

Дух захватывает, когда мы размышляем о том, как среди хаоса геологических процессов могла возникнуть столь тонкая и хрупкая упорядоченность. Когда этот процесс завершен, силы земли в течение миллионов лет выталкивают созданный материал на поверхность, где его могут найти люди. В течение этих миллионов лет, большая часть этих камней оказывается искрошенными на мелкие кусочки. Без сомнения, кристалл – это редчайший «геологический цветок».

Мы уже знаем, что своим уникальным цветом изумруды обязаны примесям хрома, ванадия и железа. Очень малые количества каждого из этих элементов могут существенно повлиять на цвет, которым будет обладать изумруд. Что касается колумбийских изумрудов, тут мы узнали, что их совершенный цвет достигается благодаря низкой концентрации атомов железа, которая меньше, чем во всех остальных регионах добычи. Почему это так? Куда ушло все железо? Виновен в этом железный колчедан (пирит), который образуется внутри и вблизи изумрудных жил. При образовании пирита поглощается большое количество атомов железа (двух- и трехвалентного), тем самым предохраняя изумруд от влияния, которое эти атомы могли на него оказать. Помимо того, что железо убивает естественную флюоресценцию изумруда, оно добавляет ему желтого и синего цвета, которые нежелательны в цветовой характеристике колумбийских изумрудов. Концентрация железа, хрома и ванадия может различаться не только в разных местах добычи, но и в различных жилах внутри одной и той же области.

В основе структуры изумруда лежат блоки колец, состоящих из атомов кремния и кислорода. На концах этих блоков находятся алюминий и бериллий. Кольца расположены друг над другом вертикально, образуя трубки. Эти трубки настолько малы, что через их полость может пройти только одна молекула воды, размером в несколько ангстремов. Молекулы воды, которые одна над другой расположены внутри этих микроскопических трубочек, составляют до 2% веса изумруда.

Присутствие кальцита, сланца и пирита вовсе не обязательно означает наличие изумрудов.

Расскажите друзьям

Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий