Хризолит

Хризолит - прозрачный драгоценный камень зеленовато-желтого цвета. По своей природе относится к минералогической группе оливина. Изучение химизма минералов этой группы показало, что в их строении на две частицы двухвалентного металла приходится одна частица кремния. В качестве двухвалентного металла наиболее часто присутствует магний и железо. Магниевый оливин - форстерит - бесцветен, встречается в породах, бедных железом, наиболее часто в мраморах. Железистый оливин - фаялит - очень густо окрашен, часто даже не просвечивает. Наиболее часты разности, в которых 10-30% железа; такие оливины и называют хризолитом. Присутствие в минерале небольших количеств никеля улучшает цвет. Твердость оливина 6-7 (несколько выше твердости стального ножа). Характерна большая анизотропность твердости. Иначе говоря, твердость минерала различна в разных плоскостях, что сильно мешает его обработке. Встречается почти во всех магматических и многих метаморфических породах, содержащих менее 45% кремнекислоты.

Из современного учебника минералогии

Хрисолит употребляется также на драгоценные украшения... Но цена его меньше противу прочих драгоценных камней потому, что он долготою времени теряет блеск и получает трещины.

Севергин В. Первые основания минералогии. СПб., 1798, кн. I, с. 337.

Несмотря на прекрасный цвет и сильный стеклянный блеск, хризолиты вообще не уважаются любителями драгоценных камней... но... в начале шестидесятых годов оливин в Париже был в большой моде, и за вставку его от 6 до 80 линий (1,5-2,0 см) величиной платили до 100 руб.

Пыляев М. И. Драгоценные камни. СПб., 1883, с. 367-308.

Хризолит может быть примером исключительной редкости ювелирных разностей широко распространенного минерала. Оливии (в большинстве своем хризолит) очень широко распространен. Достаточно указать, что он составляет не менее нескольких процентов земной коры. Оливином в мелких зернах нацело слагаются некоторые ультраосновные породы - дуниты, оливиниты и т. д. Такие распространенные вулканические породы, как базальт, часто в больших количествах содержат оливин. Во многих метаморфических породах также встречаются мелкие кристаллы оливиновых минералов. Оливий нередко кристаллизуется прямо из расплава, и многие металлургические шлаки целиком слагаются железистым оливином - фаялитом.

Несмотря на весьма широкую распространенность хризолита, крупные его кристаллы крайне редки, и сейчас можно назвать только некоторые месторождения, где добывались или могут добываться ювелирные разности.

Наиболее знаменито в старину было месторождение хризолита на острове Зебергед (Сент-Джон), расположенном в Красном море близ Египетского побережья, примерно на широте Ассуана. По сведениям, приводимым в литературе, этот хризолит использовался египетскими фараонами, и крестоносцы, разграбившие Александрию во время одного из походов, в больших количествах привозили его в Европу. Современное положение с разработкой месторождения не очень ясно. В конце прошлого столетия месторождение это было открыто вновь, но, как пишут, в 1914-1915 гг. добыча хризолита здесь была прекращена.

В северной части острова Зебергед находятся три небольших ультраосновных массива, выступающих над уровнем острова в виде холмов. Самый высокий из них сложен существенно оливиновой породой, частично перешедшей в серпентинит. В этой породе, пересекая ее в разных направлениях, проходят жилки антигорита, в которые включены кристаллы хризолита и их скопления. Добыча хризолита велась главным образом у подножия холмов, где хризолит легко извлекался из выветрелых пород. Хризолиты острова Зебергед очень крупные. Иногда достигают 50 г. Количество кристаллов в разных прожилках различное, но качество везде хорошее.

В СССР описаны месторождения, которые считаются пока непромышленными, очень похожие на египетские. Наиболее изучено Хара-Нурское в Восточном Саяне. Здесь в небольших телах оливиновых пород по системе трещин располагаются линзы (1-5 м длиной и 0,03-0,10 м шириной) измененных пород, где кристаллы хризолита включены в серовато-белую тонковолокнистую серпеитиновую массу, обволакивающую каждое зерно. На рис. 5 показано строение таких линз. Наибольшее количество кристаллов приурочено к центру линз, особенно к местам их максимального раздува; к краям линзы хризолита меньше и его зерна мельче. Среднее содержание 30-35%, размер зерен до 3-5 см. Волокнистая масса изгибается и обтекает каждое зерно. Природа волокнистой массы изучена плохо. Сами хризолитовые зерна не имеют кристаллических очертаний. Их поверхность имеет "обсосанный" характер и, по-видимому, образовалась в результате некоторого растворения ранее существовавших зерен.

Рис. 5. Выделение хризолита (2) среди волокнистого серпентина с кристаллами хромита (3) среди дунита (1). Хромит везде черный. Хара-Нурское месторождение в Восточном Саяне

Хризолитовые залежи, находящиеся в пределах одной рудоносной трещины, изолированы одна от другой. Нарастания кристаллов хризолита на стенки трещины нигде не наблюдалось. Месторождение не разрабатывается, несмотря на хорошее качество хризолита. Этот минерал пока не удается извлечь из породы, не разрушив его.

Интересно представить, как проходил процесс образования хризолитоносных тел, Исследователи, изучившие их дают противоречивые ответы. Несомненно только то, что в образовании хризолитсодержащих тел участвовала вода причем конец процесса - образование волокнистой массы - протекал при относительно невысокой температуре иначе не могли бы образоваться такие содержащие воду минералы, как серпентин и волокнистые глины. Текучей воды - настоящих гидротерм - видимо, тоже не было. Остается предположить, что в результате прообразующих усилий возникли пустоты, в которые попала вода, в этой воде растворилось очень большое количество вещества ультрабазита, что при относительно высоких начальных давлениях и температурах вполне возможно. Начинающееся охлаждение всего массива привело к кристаллизации хризолита, но поскольку температура продолжала снижаться, устойчивость приобрели водные магнезиальные низкотемпературные минералы. Хризолит в этих холодных водах растворялся, а за его счет шла кристаллизация устойчивых водных минералов. Это продолжалось до тех пор, пока полость не была заполнена целиком.

Следующий тип месторождений ювелирного хризолита связан с так называемыми щелочными ультраосновными интрузиями, иначе их называют карбонатитовыми по имени существенно карбонатной породы, широко распространенной в таких интрузиях. История открытия и изучения этих интрузий необычайно интересна. В Норвегии еще в конце прошлого века были открыты более или менее округлые в сечении тела в виде трубки, уходящие на глубину, сложенные в основном карбонатными породами. Норвежский исследователь У. Брёггер описал их как магматические образования, полагая, что существовал карбонатный расплав, который внедрился в виде жидкости в эти трубчатые образования, однако в то время появление карбонатных магматических расплавов казалось невозможным. Углекислота при высоких температурах очень летуча, и весь обычный опыт показывает, что расплавить, скажем, известняк или доломит невозможно; углекислота улетит, останется известь или магнезия. Поэтому большинство специалистов резко возражали Брёггеру, отказываясь от его представлений. Однако изучать карбонатитовые тела оказалось совершенно необходимо. С ними, как выяснилось, связано огромное количество полезных ископаемых - и руды железа, и редкие элементы, и слюда, да и многое другое. Начались поиски "подходящих" представлений, и все исследователи в конце концов согласились, что карбонатиты являются результатом взаимодействия любых вмещающих пород и водных растворов, идущих с глубин (опять проблему "опустили в глубины" и все всё поняли!).

В начале 60-х годов я работал на одном из карбонатитовых массивов Карелии и совершенно не мог понять его строения. Одновременно здесь же работали еще несколько геологов. Во время одной из встреч я обратился к известной исследовательнице этих пород: "И все-таки, я не могу понять, что такое карбонатиты?" "Ну, что же здесь трудного, - ответила она, - просто высокотемпературные кальцитовые гидротермальные жилы". Конечно, такое решение просто, но поверить ему было очень трудно. Слишком резко отличались карбонатиты от жил по условиям залегания и по минеральному составу.

В 1966-1967 гг. неожиданно начал действовать считавшийся потухшим вулкан Олдоньи-Лянгаи в Танзании. В это время там работала группа советских геологов и геологи из США и Англии. Извержение это удалось хорошо изучить. Каково было удивление всех, когда увидели, что и пепел вулкана, и его лава почти целиком состояли из карбонатов - кальцита, соды и поташа.

В конце 60-х годов в Баку на Всесоюзном петрографическом совещании профессор В. И. Герасимовский, наблюдавший извержение Олдоньи-Лянгаи, рассказал о нем и продемонстрировал образцы карбонатной лавы и пепла. Но уверенность в невозможности существования карбонатных расплавов была так велика, что один из крупнейших наших исследователей выступил после него примерно с таким тезисом: "Здесь какое-то недоразумение; карбонатные расплавы теоретически совершенно невозможны".

Извержение Олдоньи-Лянгаи помогло решить основной вопрос генезиса карбонатитов. Оказывается, карбонатная магма существует, следовательно, Брёггер был прав: карбонатитовые массивы являются магматическими телами. Карбонатитовые интрузии сложены рядом весьма разнородных пород и собственно карбонатитов — карбонатных пород - и ультраосновных существенно оливиновых и пород, богатых щелочами. Сейчас можно предполагать, что при образовании этих массивов по каналу поднимались одновременно несколько несмешивающихся жидкостей, подобно тому как из нефтяных пластов по буровым скважинам одновременно поднимаются нефть и вода. Представляется несомненным, что карбонатитовая магма содержит много растворенных летучих веществ. В процессе остывания и кристаллизации расплавов эти летучие вещества выделяются из расплава и уже в новых условиях низких температур взаимодействуют с уже затвердевшими породами, изменяя и перекристаллизовывая их. Сейчас ученые спорят только о масштабах этого воздействия летучих.

В Советском Союзе усиленно изучают большое число таких ультраосновных - щелочных или попросту карбонатитовых - интрузий. Особенно широко распространены они на Кольском полуострове и на севере Сибири в пределах Красноярского края. Именно в Красноярском крае расположена относительно небольшая карбонатитовая интрузия "Кугда", где был встречен ювелирный хризолит. Для этой интрузии характерны округлые формы и большое разнообразие слагающих ее пород. На некотором удалении от главной трубки есть несколько мелких, тоже более или менее изометрических тел, отходящих от главного. Присутствие этих мелких тел можно рассматривать как одно из доказательств магматического генезиса всего массива Кугда.

Прозрачный хризолит встречается в жилах среди оливиновых пород. Наибольшее количество (несколько десятков) таких жил встречено в юго-восточной части массива. Мощность их несколько сантиметров, длина до 40 м. Количество хризолита в жиле порядка 1-10%; остальное - непрозрачный оливин, флогопит (магнезиальная слюда) и серпофит (водный силикат магния). Хризолит красивого зеленого цвета, иногда с желтовато-зеленым или оливково-зеленым оттенком. Размер обломков кристаллов от 2 до 15 мм; наиболее часто встречаются зерна 3Х5Х5 мм. Некоторые зерна трещиноваты. Прозрачные зерна хорошо режутся, шлифуются и полируются. Отшлифованные камни из хризолита Кугды очень красивы. На поверхности массива в рыхлых отложениях также встречаются обломки ювелирного хризолита. Их можно рассматривать как хризолитовые россыпи.

Кроме массива Кугда, крупные зерна хризолита встречаются, видимо, и на других подобных же массивах этого района. В частности, они отмечаются в массиве Бор-Урях. Несмотря на иные условия залегания, месторождение это по условиям своего образования очень близко к описанным египетскому и восточносаянскому. Месторождение Кугды, как пишут, разрабатывается. На хризолит отсюда даже составлены требования к сырью. Были встречены ювелирные разности оливина (хризолит) в Ковдорском месторождении на Кольском полуострове.

Обратимся теперь к месторождениям хризолита принципиально иного характера, к которому можно отнести прозрачный оливин - хризолит, связанный с глубинными алмазоносными кимберлитами. Оливин вообще весьма распространен в кимберлитах, но крупные зерна встречаются крайне редко, только в некоторых разностях. В литературе указывается, что среди якутских алмазоносных кимберлитов наилучшие кристаллы оливина встречаются в трубках Удачная и Дальняя. Крупные обломки кристаллов хризолита встречаются в мелкозернистой (базальтоидной) основной массе из оливина, флогопитовой слюды, пиропового граната и руды. Форма обломков неправильная, угловатая. Окраска хризолита красивая - светло-зеленая, иногда оливково-зеленая, фисташково-зеленая или винно-желтая. Некоторые зерна мутные и трещиноватые, но большинство зерен красивы и прозрачны. Размер зерен от 0,5 до 7-8 мм, иногда они достигают 10-15 мм.

Была сделана попытка извлечь ювелирный хризолит из хвостов - пустой породы, оставшейся после извлечения алмазов. Были разобраны 25 м³ хвостов и при этом отобрано около 4 кг хороших кристалликов размером больше 5 мм. Однако трудности извлечения так велики, что вряд ли можно рассчитывать на экономически выгодную попутно с алмазом добычу и этого драгоценного камня. В зарубежной литературе пока нет данных об извлечении хризолита из кимберлитов.

Последний, третий тип месторождений, дающих крупные кристаллы оливина-хризолита, представляют американские месторождения, расположенные в восточной части штата Аризона и на западе штата Нью-Мексико. Эти месторождения связаны с мощными лавовыми покровами системы Датил. Лавы здесь излились на поверхность всех пород, выходивших на дневную поверхность, начиная от пород палеозоя (образованных 300 млн. лет тому назад и раньше), пород мела и даже лежащих на них четвертичных галечников. Иначе говоря, перед излияниями лав все эти породы должны были выйти на дневную поверхность, претерпеть размыв и выравнивание. На этой выровненной поверхности должны были сформироваться молодые галечники, возраст которых всего единичные миллионы лет. Только после этих преобразований могли вылиться еще более молодые лавы. Однако бурная геологическая деятельность, имевшая место в этой части Америки в более позднее время, привела к тому, что местность, покрытая лавами, претерпела интенсивный подъем и новый размыв. Таким образом, базальты сохранились только на вершинах гор - останцов былой лавовой равнины. Оливин, в том числе ювелирные кристаллы (более 2 мм), встречаются в виде скоплений крупных или мелких зерен.

Наиболее крупное месторождение Сан-Карлос располагается в штате Аризона, на вершине горы Перидот-Меза. Оливиновые скопления наблюдаются как в самих базальтах, так и в подстилающих их туфах. Имеются здесь и другие подобные же месторождения, но добыча камня везде относительно сложна, за исключением тех мест, где хризолит добывается из разрушенных базальтов.

Близкие по типу месторождения хризолита описаны в Забайкалье и в прилегающей Северной Монголии, в местности Шаварын-Царам близ сомона Тариат. Хризолит и очень красивый, густо окрашенный пироповый гранат встречаются как включения в очень молодом (четвертичном) базальте.

Скопления оливина того типа, как это описывается для американских базальтов, известны давно и интенсивно изучаются петрографами. Такие скопления именуются оливиновыми бомбами, и им придается большое теоретическое значение. Имеются два предположения. Первое - подобными породами слагается мантия Земли, ее глубинная часть, залегающая под земной корой, и базальтовая магма, формирующаяся в мантии, отрывает куски стенок той камеры, в которой эта магма помещалась в мантии, и выносит оторванные куски к поверхности в виде оливиновых бомб. Второе предположение - оливиновые бомбы являются остатком от частичного плавления мантии при образовании базальтовой магмы. Различие этих двух предположений сводится в конечном итоге к разным представлениям о природе мантии. По первому - мантия чисто оливиновая, а по второму - сильно отличается от чистого оливина; когда из этого гипотетического первоначального состава был удален (выплавлен) базальт, остался чистый оливин. Независимо от того, кто прав, оливиновые бомбы, видимо, являются тем своеобразным окошком, которое позволяет хотя бы отчасти заглянуть в глубины Земли.

Недавно выявилась еще одна возможность использовать оливиновые бомбы для познания процессов, происходящих в земных глубинах. Новосибирские физико-химики, исходя из различий плотности базальта и оливиновых бомб и скорости подъема магмы, рассчитывали возможную глубину, с которой могут быть вынесены эти бомбы. Многое пока здесь гадательно, но метод такого расчета, кажется, найден правильно, и, возможно, дальнейшие исследования смогут дать ценные для науки результаты. Так или иначе, но оливиновые бомбы - интереснейшее для теории природное образование, а данные об американских и монгольских месторождениях хризолита говорят, что они интересны и практически.

В Советском Союзе имеется много точек, где отмечались оливиновые бомбы: их находили в базальтах Саян и в траппах Восточной Сибири, привозили мне образцы с бомбами из Приморья. Кажется, есть они на Северо-Востоке, около курорта Талая. Однако все это не совсем точно, и пока нет достоверных сводок о советских оливиновых бомбах. А жаль. Любителям камня и геологам стоит ими заняться. В этом направлении могут быть самые неожиданные находки.

Еще несколько заключительных слов о ювелирном хризолите. Приведенный выше обзор позволяет наметить те условия, где оливин, обычно дающий очень мелкие кристаллы, может дать крупнокристаллические разности, имеющие практическое значение как драгоценный камень. В сущности, таких условий два. Во-первых, это длительная кристаллизация и перекристаллизация оливина на огромных глубинах в мантии Земли. Наиболее вероятно, что именно отсюда происходит ювелирный оливин кимберлитовых трубок и что из таких же больших глубин происходят оливиновые бомбы^*. Во-вторых, условием: появления крупных оливиновых кристаллов может быть их кристаллизация из водных растворов при относительно высоких температурах и давлениях. Такой генезис имеют и египетские, и саянские, и красноярские месторождения. Следовало бы еще поискать такие месторождения и их детально изучить.

^* (Стоит еще напомнить знаменитое "палласово железо" - метеорит, привезенный из Сибири академиком П. С. Палласом и хранящийся сейчас в метеоритной коллекции Минералогического музея Академии наук. В массу железа здесь включены кристаллы совершенно прозрачного оливина величиной около сантиметра. Если представлять метеориты как остатки распавшейся планеты, то "палласово железо", так же как кимберлиты и оливиновые бомбы, должно отражать строение планетных глубин. Конечно, это все предположения, но предположения увлекательные и в целом довольно правдоподобные. Об этом стоит подумать.)

Ассоциация хризолита с серпентином и глинами позволяет надеяться на возможность получения хризолитовых кристаллов в условиях тех давлений и температур, которые вполне достижимы с помощью современной лабораторной техники. Хорошо бы провести гидротермальный синтез крупных кристаллов этого минерала. Хризолитом ювелиры не очень интересуются, но для понимания поведения оливина в природе это был бы очень важный синтез.

Специалисты, изучающие драгоценный камень, пока не очень искали хризолит. Очевидно, эта область полевых исследований осталась для любителей камня. Здесь очень велики возможности новых открытий, и можно рекомендовать всем любителям камня, попадающим в область развития ультрабазитов или щелочных ультраосновных пород, а также в районы базальтового вулканизма, поискать хризолит.

Удачи вам, любители камня!