Кремнезем слабо растворим в воде, особенно когда она щелочная, поэтому бо́льшая часть речных, озерных и морских вод содержит некоторое количество кремнезема в растворе и переносит его из одного места в другое. Воды, просачивающиеся сквозь горные породы, переносят его еще больше, и когда они выходят в открытые пространства, они отдают часть кремнезема, образуя кристаллы, выстилающие эти отверстия, будь то трещины или пустоты. Нередко эти насыщенные кремнеземом воды растворяют какой-нибудь другой кристалл, а затем отлагают на его месте кремнезем, создавая таким образом кристалл, который имеет форму растворенного вещества, а не кварца. Такая форма известна как псевдоморфоза.
При остывании расплавленных масс магматических пород рост граней кристаллов кварца прерывался, и в результате мы получаем кристаллический кварц, просто заполняющий промежутки между другими кристаллами, такими как полевой шпат и слюда, в граните. Кварц является крупным компонентом многих магматических пород, а также метаморфических пород, а некоторые осадочные породы, например песчаник, почти целиком состоят из зерен кварца. Кварц также является нерудным минералом (gangue mineral) во многих жилах. В этом случае он, по-видимому, отлагался из горячей воды или паров при их подъеме из остывающих магм. С ним связаны самые разные металлические руды, как уже отмечалось.
Кварц широко использовался для создания имитаций других, гораздо более редких минералов — иногда в его кристаллической форме для имитации бриллианта, в других случаях измельченным и превращенным в «пасту», которая окрашивается для имитации других драгоценных камней. Эта паста представляет собой смесь примерно 4 частей кварца, 5 частей свинцового сурика и 1 части карбоната калия, сплавленную и медленно остывающую. Она прозрачна и имеет яркий блеск, подобный бриллианту. Если в нее добавить некоторое количество красящего вещества, ее можно использовать для имитации рубинов, сапфиров и т. д. Если есть основания полагать, что используется именно это, подделку легко обнаружить по тому, что она гораздо мягче любого из истинных драгоценных камней и даже истинного кварца. Кварц легко царапает стекло, но эта имитация обладает твердостью лишь очень мягкого стекла, то есть около 5.
Разновидности кварца
Горный хрусталь (Rock crystal) — термин, применяемый к кварцу, когда он прозрачен и бесцветен.
Молочный кварц (Milky quartz) — молочно-белая разновидность, причем белизна обусловлена дефектами кристаллизации, такими как трещины, пузырьки и т. д.
Дымчатый кварц (Smoky quartz) — мутная коричневатая разновидность, которая получается в результате присутствия в кварце небольших количеств органического вещества (углеводородов). Если цвет настолько темный, что почти черный, он называется морионом (morion). В вышеуказанных случаях цвет исчезает при нагревании камня. Галька дымчатого кварца из Кернгормских гор в Шотландии настолько широко использовалась в качестве полудрагоценных камней, что стала известна как кернгорм (cairngorm).
Цитрин (Citrine), или ложный топаз (false topaz), — прозрачная желтая разновидность, цвет которой также обусловлен присутствием органического вещества. Он отличается от истинного топаза меньшей твердостью: этот минерал имеет твердость 7, в то время как истинный топаз обладает твердостью 8.
Аметист — кварц фиолетового цвета, обусловленного присутствием небольших количеств марганца. Чтобы камень был пригоден для огранки в драгоценные камни, цвет должен быть глубоким, иначе мелкие кусочки будут казаться почти бесцветными. Сегодня он широко используется в качестве полудрагоценного камня в ювелирных изделиях; а в пятнадцатом веке ему приписывалось традиционное свойство сохранять владельца трезвомыслящим независимо от того, слишком ли свободно он прикладывался к вину или был излишне возбужден любовной страстью.
Розовый кварц приобретает свой блекло-красный цвет благодаря присутствии небольшого количества титана. Он широко распространен, но более обилен в Блэк-Хиллс в Южной Дакоте.
Авантюрин — кварц, в который включены крошечные чешуйки слюды или гематита, придающие ему искристый вид.
Празем — зеленый кварц, цвет которого обусловлен включением игольчатых кристаллов зеленого актинолита.
Кошачий глаз (Cat’s Eye) — кварц, в который заключены шелковистые волокна асбеста. При огранке параллельно волокнам возникает опалесцирующий эффект. Цвета зеленоватые, желтовато-серые и бурые. Однако эту форму не следует путать с истинным, или восточным, кошачьим глазом, который является хризобериллом и имеет твердость 8.
Халцедон SiO₂
Некристаллический, встречающийся в почковидных, сталактитовых или конкреционных массах; твердость 7; удельный вес 2,65; цвет белый в чистом виде; блеск восковой; от полупрозрачного до прозрачного по тонким краям.
В дополнение к кристаллической форме кремнезем свободно отлагается в аморфной или скрытокристаллической форме, обладающей теми же свойствами, что и кварц, за исключением граней кристаллов. Это называется халцедоном, и он встречается в прожилках, пустотах и на свободных поверхностях. Когда поверхность халцедонового образования свободна, она имеет восковой блеск. Он обычно очень хрупок и раскалывается специфическим занозистым образом. Подобно кварцу, он также имеет множество разновидностей в зависимости от присутствующих примесей. Его широкое распространение, твердость и способность к скалыванию сделали этот камень важнейшим в истории развития цивилизации. Древние люди сначала раскалывали его на грубые орудия, такие как ножи, топоры, наконечники копей и т. д., и использовали их в качестве режущих инструментов разного рода, поскольку они дольше держали кромку, чем большинство камней. К людям, которые использовали в качестве орудий только эти сколотые камни, мы применяем термин «люди древнекаменного века» (Men of the Old Stone Age), а сам период называется палеолитом (Palæolithic Age). Позже люди научились шлифовать кромку до более ровного очертания, и этот гораздо более короткий период называется неолитом (Neolithic Age). Использование кремневых орудий носит всемирный характер, и американский индианец во время его открытия все еще использовал халцедон в его грубо оббитом состоянии.
«Там древний изготовитель стрел
Делал свои наконечники стрел из песчаника,
Наконечники стрел из халцедона,
Наконечники стрел из кремня и яшмы,
Отшлифованные и отточенные по краям,
Твердые и полированные, острые и дорогие».
Халцедон — правильный термин для использования, когда цвет белый или полупрозрачный, причем в этом случае поверхности обычно почковидные и имеют восковой блеск.
Сердолик — это халцедон чисто-красного цвета и полупрозрачный. Это один из первых камней, использовавшихся в декоративных целях и для гравировки. Сердолики с выгравированными на них фигурами использовались египтянами, ассирийцами и сынами Израилевыми по меньшей мере за 2000 лет до н. э.; а египетские скарабеи пятого или шестого века до н. э. часто вырезались из этой разновидности халцедона, а также из яшмы и агатов.
Буроватые разновидности называются сардом.
Хризопраз — яблочно-зеленая разновидность халцедона, причем цвет обусловлен присутствием оксида никеля. Он отнюдь не так распространен, как большинство разновидностей халцедона, и долгое время ценился как драгоценный камень.
Плазма — это халцедон луково- или изумрудно-зеленого цвета, а тот же камень, содержащий мелкие красные пятна яшмы, называется кровавиком, или гелиотропом. Согласно преданиям, эти красные пятна являются каплями крови Христа.
Яшма — это темно-красный халцедон, цвет которого обусловлен гематитом, присутствующим в столь больших количествах, что делает минерал непрозрачным. Бурая разновидность, окрашенная лимонитом, также называется яшмой, встречаются даже зеленые яшмы. Во всех случаях общей чертой является непрозрачность.
Кремень — это нечистый бурый халцедон, обычно образующий конкреции. Цвет обусловлен органическим веществом. Кремень в основном находится в известняке или меле, и конкреции являются результатом растворения мелких частиц кремнезема, рассеянных по горной породе, с их последующим реосаждением вокруг какого-либо органического центра. Как правило, кремнезем получался в результате растворения мелких окаменелостей, таких как раковины диатомовых водорослей или спикулы губок.
Роговик (Hornstone) и черт (Chert) представляют собой просто нечистые разновидности кремня бурого цвета с занозистым изломом.
Агат (Таблица 32) — это полосчатый или мутный халцедон, сформировавшийся в пустоте, причем слои разного цвета представляют собой результат отложения из воды, приносившей сначала кремнезем с одной примесью, а затем кремнезем с другой примесью. Постепенно пустота заполнялась кремнеземом таким образом; и когда масса высвобождается в результате выветривания окружающих горных пород, обнаруживаются эти полосчатые массы. Иногда характер отложения менялся, и хотя внешняя часть полости заполнялась халцедоном, центральная часть содержала кристаллы кварца. Благодаря красоте цветов и необычности их рисунка агаты широко применяются в полудрагоценных ювелирных изделиях и произведениях искусства, и это продолжается с древних времен, причем само название происходит от реки Ахатес на Сицилии. Центром огранки и полировки агатов является Оберштайн в Германии, где эта работа ведется с середины пятнадцатого века. Несмотря на множество прекрасных естественных цветов в агатах, их иногда окрашивают искусственно, зачастую методами, которые держатся в секрете («коммерческая тайна»). Цвет редко проникает глубоко, так что даже небольшое сколы позволяют выявить, был ли взят низкокачественный агат и подкрашен или же камень является природным. Моховые агаты представляют собой халцедон, в который заключены дендритные массы какого-либо соединения марганца, как показано в описании манганита на стр. 73.
Оникс — это разновидность агата, в которой полосы чередуются черным и белым цветами, тогда как сардоникс — агат с красными или бурыми полосами, чередующимися с белыми. Такие агаты особенно желательны для работ в технике камеи, где фигура вырезана в халцедоне одного цвета, а другой цвет служит фоном.
Окаменелое (силицифицированное или агатизированное) дерево представляет собой форму халцедона, в которой кремнезем заменил древесину молекула за молекулой, так что в хороших образцах вся структура дерева полностью сохранена, и при изготовлении тонких срезов ее можно изучать под микроскопом почти так же хорошо, как современную древесину. Это происходит под водой, обычно, если не всегда, в пресной воде. Такая окаменелая древесина широко распространена на западе Соединенных Штатов, причем наиболее известными случаями являются Окаменелый лес Аризоны, ныне являющийся Национальным резерватом, и ископаемые деревья в Йеллоустонском национальном парке.
Опал SiO₂·H₂O Табл. 33
Некристаллический, сплошной, сталактитовый или нодулярный; твердость — 6; удельный вес — 2; все цвета; блеск стеклянный, смолистый или перламутровый; прозрачный по тонким краям.
Опал отличается от халцедона тем, что в его структуру входит вода, обычно составляющая около 10%. Это вода кристаллизации, которая удерживается не прочно, так что при нагревании опала в закрытой пробирке выше 100 °C она выделяется в виде пара. Опал отличается от халцедона меньшей твердостью и смолистым или перламутровым блеском. Он образуется в пустотах, в виде слоев, часто чрезвычайной тонкости.
Опал изначально является продуктом растворения силикатных минералов в горячих кислых водах, причем образующийся желеобразный кремнезем при осаждении и затвердевании становится опалом. Существует множество разновидностей опала, некоторые из которых высоко ценятся как драгоценные камни, несмотря на умеренную твердость и непрозрачность минерала. Опал ювелирного качества приобретает свой переливающийся характер в результате последовательного осаждения тонких пленок опала, причем свет проникает в них и отражается от разных пленок. Это расщепляет белый цвет и вызывает игру цветов, которая составляет прелесть этого драгоценного камня.
Благородный опал, у которого игра цветов наиболее прекрасна, происходит главным образом из Венгрии, Мексики и Квинсленда. Опал был излюбленным камнем еще до римских времен, а в ранней истории считался талисманом против «дурного глаза». В XIX веке по какой-то причине его стали считать несчастливым камнем.
Огненный опал — это гиацинтово-красная или медово-желтая разновидность с огненной игрой цветов, которая встречается в Мексике и Гондурасе.
Обыкновенный опал не обладает игрой цветов, но встречается в различных цветовых вариациях; имеет восковой или жирный блеск и залегает главным образом в виде заполнений трещин или пустот, особенно газовых пузырей в лавах и т. д. Он встречается в Корнуолле, шт. Пенсильвания, в Колорадо, Калифорнии и т. д.
Опал-агат — это разновидность, в которой присутствуют цветовые полосы, она широко распространена.
Опализированная древесина образуется точно так же, как и агатизированная древесина, причем большая часть ископаемой древесины, называемой окварцованной, на самом деле является опализированной.
Кремнистый туф — это пористая масса опала, которая столь часто отлагается вокруг горячих источников и гейзеров. Его легко узнать по пористому характеру.
Раковины диатомовых водорослей, представляющих собой микроскопические растения, состоят из опала; и при всей своей микроскопичности едва ли найдется другое столь же обильное или вездесущее растение, обитающее миллионами в каждом водоеме, озере или море. Эти раковины весьма стойки к разрушению, поэтому они накапливаются на дне прудов, болот и морей, образуя порой обширные отложения. Этот материал в больших количествах называется диатомовой землей, или трепелом (по Триполи, где он впервые начал использоваться в коммерческих целях). Он используется в качестве полировального порошка для металлов, мрамора, стекла и т. д.
Полевые шпаты
Термин «полевой шпат» является собирательным названием для большого разнообразия очень распространенных минералов, которые в совокупности составляют почти 60% земной коры, являясь преобладающей частью гранитов, гнейсов и лав. По своему составу они представляют собой силикаты алюминия с добавлением калия, натрия и кальция, а также их смесей. Их можно свести в следующую таблицу:
1. KAlSi₃O₈, orthoclase, the silicate of aluminum and potassium. 2. NaAlSi₃O₈, albite, the silicate of aluminum and sodium. 3. CaAlSi₂O₈, anorthite, the silicate of aluminum and calcium. 4. Mixtures of 1 and 2 are alkalic feldspar. 5. Mixtures of 2 and 3 are plagioclase feldspar.
Ортоклаз является моноклинным, в то время как остальные полевые шпаты — триклинными. Если имеются кристаллы, они могут быть короткими и толстыми или таблитчатыми и тонкими, но поскольку полевые шпаты в основном являются компонентами магматических горных пород, где идеальным кристаллам негде было вырасти, их определяют главным образом по твердости и спайности. Твердость всех полевых шпатов равна 6 или очень близка к этому значению.
Все они имеют три плоскости спайности, две из которых являются хорошими и пересекаются либо под углом 90°, как у ортоклаза, либо под углом около 86°, как в ряду плагиоклазов, в то время как третья плоскость спайности несовершенна. На рисунке 1 на Пластине 34 a и b — это две совершенные спайности, а c — несовершенная. Раскалывание на такие отдельности по спайности, как изображенная на рисунке, характерно для полевого шпата. Удельный вес колеблется от 2,55 до 2,75. Блеск стеклянный, а цвет белый, переходящий в различные оттенки серого и розового, а иногда в молодых лавах — бесцветный.
Двойникование очень распространено и помогает отличить ортоклаз от плагиоклазовых полевых шпатов. У ортоклаза двойники простые, то есть срастаются только два кристалла, и они соединены по одной из граней, как если бы один из них был повернут на 180° по отношению к другому; либо, сохраняя отношение друг к другу, как в предыдущем случае, они могут как бы прорастать сквозь друг друга. На пластине 34 представлены три кристалла ортоклаза, показывающие этот простой тип двойникования. Первый (A) — это простой кристалл; второй (B) показывает простейший тип двойникования, где левый кристалл повернут на 180° по гране p, и конец состоит наполовину из верхнего конца одного кристалла и наполовину из нижнего конца соседнего кристалла. Наличие входящих углов привлекает внимание к двойникованию. Третий рисунок (C) представляет собой случай прорастания кристаллов.
У плагиоклазовых полевых шпатов двойникование многократное: большое число кристаллов, каждый из которых тонок (иногда тоньше бумаги), растет бок о бок; первый кристалл находится в нормальном положении, следующий — под углом 180° к нему, третий повернут на 180° по отношению ко второму и таким образом параллелен первому, и так далее. Результатом этого является, во-первых, полосчатый внешний вид, а во-вторых, поскольку у кристаллов плагиоклаза грани призм пересекаются под углом 86°, образуется серия невысоких «крыш» и «долин», которые лучше всего видны, если держать кусок полевого шпата так, чтобы свет отражался от плоскости спайности, и тогда она покажется полосчатой; затем при наклоне примерно на 8 градусов появится второй набор отражений, также выглядящий полосчатым. Сначала свет отражался от одной стороны «крыш», а во втором случае — от другой. Рисунок D на Табл. 34 представляет собой схему, показывающую соотношение отдельных кристаллов в многократно сдвоенном куске плагиоклаза, в котором кристаллы изображены довольно крупными. На Пластине 35, в разделе о лабрадоре, приведена фотография образца по спайности, на котором хорошо видна штриховка, характерная для плагиоклазовых полевых шпатов.
Смеси альбита и анортита встречаются в ошеломляющих количествах, причем преобладает то один, то другой компонент, и каждая смесь однородна по всему кристаллу и во всей массе; таким образом, каждое сочетание представляет собой минерал со своими особыми свойствами. Однако различные плагиоклазовые полевые шпаты настолько похожи внешне, что невооруженным глазом невозможно различить близкородственные из них. Это можно сделать под микроскопом, изучая углы погасания света, а также с помощью химических анализов. Для наших целей для иллюстрации этой группы будет достаточно шести типов, состав которых можно обозначить следующим образом.