Хризоберилл и фенакит

Хризоберилл (BeAl₂O₄) и фенакит (Be₂SiO₄) являются берилллевыми минералами, встречающимися обычно вместе с бериллом, но весьма редкими, так как образуются первый в условиях резкого дефицита кремнезема, а второй при отсутствии глинозема. К хризобериллу относятся: александрит и восточный кошачий глаз. Фенакит по составу напоминает хризолит. Он бывает бесцветным, розоватым или красноватым (самый редкий).

Из современного учебника минералогии

Хризоберилл. Вставки из александрита очень редки по причине малого количества годных для отшлифовки кристаллов, т. е. чистых и прозрачных. Безукоризненно хорошие кристаллы составляют величайшую редкость, а если и встречаются, то совершенно прозрачная часть камня обыкновенно не превышает одного карата весом. Травяно-зеленого и оливково-зеленого цвета хризоберилл с голубоватым отливом привозится с острова Цейлона, так же из Бразилии и Моравии.

Пыляев М. И. Драгоценные камни. СПб., 1888, с. 77-79.

Фенакит. От греческого слова ρενας - обманщик. Такой эпитет дан этому драгоценному камню по той причине, что его долго считали за кварц. Появление фенакита при отыскании изумрудов считается хорошим признаком, тогда как появление александрита служит неблагоприятным признаком. Между любителями драгоценных камней фенакиты считаются большой редкостью, а наши ювелиры не имеют о них почти никакого понятия.

Пыляев М. И. Драгоценные камни. СПб., 1888, с. 362-365.

И хризоберилл, и фенакит - очень высоко ценимые драгоценные камни. Хотя они и уступают по цене лучшим изумрудам, рубинам и сапфирам, но все же относятся к числу самых дорогих камней. Особенно ценятся две разновидности хризоберилла. Первой является александрит - чисто русский камень, впервые открытый в знаменитых изумрудных копях Урала и названный в честь Александру II, это тот самый камень, у которого "утро зеленое, а вечер красный". Эта смена красок сначала казалась совершенно загадочной, и хотя сейчас точно известна причина этой смены, безусловно, и теперь она волнует воображение владельцев камня и привлекает к себе всеобщее внимание. Много раз приходилось видеть, как владелец александрита подносит кольцо с камнем то к электрической лампочке, то к окну, чтобы убедить собеседников в смене цвета.

В нынешнем веке месторождения александрита найдены и в других местах, в частности он описывается из россыпей Шри-Ланки, однако указывается, что эти александриты хуже уральских. Видимо, встречаются они в некоторых местах в Бразилии.

Второй очень ценной разновидностью хризоберилла являемся "кошачий глаз", впрочем, лучше говорить о "восточном кошачьем глазе", поскольку название "кошачий глаз" применяется еще к ряду минералов, обладающих красивым шелковистым блеском в голубых и зеленых тонах. Особенной известностью, в частности, пользуются кварцевый кошачий глаз (чтобы не путать с хризобериллом лучше называть его "соколиным глазом") - это голубой роговообманковый асбест, пропитанный и скрепленный кварцем, поэтому он твердый и хорошо полируется. Кварцевый "кошачий (соколиный!) глаз" очень дешевый камень и в довольно большом количестве добывается вместе с ярко-желтым таким же шелковистым, переливающимся кварцевым "тигровым глазом" в Южной Африке.

"Восточный кошачий глаз" - хризоберилл - обычно полупрозрачный и обладает красивым зеленоватым, голубоватым или белым отливом, который особенно хорошо наблюдается у тех камней, которые обработаны кабошоном и вставлены в кольцо. Вызывается такой отлив (игра цвета), как и у "звездчатых" рубинов и сапфиров, включениями большого числа мелких игольчатых кристалликов, расположенных строго параллельно главным направлениям решетки кристалла-хозяина. У нас в Советском Союзе "восточный кошачий глаз" не найден. Хороший "кошачий глаз" встречается в Южной Индии, встречали его и в россыпях Шри-Ланки.

Александрит и фенакит найдены были примерно одновременно финским минералогом Н. Норденшильдом. Находка александрита произошла 17 апреля 1834 г., а фенакит раньше - в 1833 г. Обе находки сделаны в уральских изумрудных копях. Конечно, у читателя возникает вопрос, а почему в одном и том же месте встречаются изумруд, александрит и фенакит, три таких различных минерала. Отчасти ответ на это дает формула этих минералов. Наиболее распространен изумруд - окрашенный хромом берилл (Be₃Al₂[Si₆O₁₈]). Реже встречается александрит - окрашенный хромом хризоберилл (ВеАl₂O₄), а фенакит (Be₂SiO₄) - самый редкий.

Рис. 7. Фермы кристаллов фенакита

Прежде всего бросается в глаза, что все это минералы бериллия. Источником этого элемента являются, как уже говорилось при рассмотрении изумруда, пегматитовые жилы, которые здесь внедрялись в змеевики. Однако соотношение бериллия и других компонентов резко различно. В берилл входит и глинозем, и кремнезем, причем их Довольно много (на один атом бериллия приходится два атома кремния и 2/3 атома алюминия), тогда как в фенаките алюминия нет совсем (на один атом бериллия приходится только пол-атома кремния), иначе говоря, фенакит может образоваться только там, где имеет место нехватка алюминия (рис. 7, 8). В хризоберилле - огромный избыток глинозема, т. е. для его образования необходима среда, исключительно богатая этим окислом.

Рис. 8. Форма характерного тройника кристаллов хризоберилла

Условия, господствующие в змеевике, в который внедрялись пегматитовые жилы, отвечают всем этим требованиям. Вокруг жилы возникает зона слюдитов, содержащая много кремния, глинозема и щелочей, поэтому здесь возникает берилл. За ней следуют зоны актинолита, талька и, наконец, серпентина; в этих зонах уже нет глинозема и очень мало кремния - это самое благоприятное место для формирования фенакита, конечно, если сюда проникает бериллий. Сама жила, отдавая в змеевик для образования слюд и актинолита кремний и щелочи, резко обогащается глиноземом вплоть до того, что здесь кристаллизуется корунд (см. образование сапфира на стр. 60). Ну, а если в жиле есть бериллий, то возникает хризоберилл. К. А. Власов, исследовавший изумрудные копи после Ферсмана, указывал, что хризоберилл встречается в зоне хлорита. Эта зона ближе к жиле, чем зона слюдита, и здесь больше глинозема, а следовательно, это то место, где может кристаллизоваться хризоберилл. Видимо, все это так и есть. Есть еще одно условие, для того чтобы образовался александрит, а не бесцветный хризоберилл: нужно, чтобы в хризоберилл вошел хром. Этот элемент очень типичен для змеевика, и отсюда он проникает и в берилл (изумруд), и в хризоберилл (александрит).

В Бразилии встречаются желтые или золотистые хризобериллы, а на Шри-Ланке - голубоватые, но это не александриты, они не меняют цвета, в них нет хрома.

Что же такое "восточный кошачий глаз" и почему он возникает? Как известно, он встречается в пегматитовых жилах, но ведь там много кремниевой кислоты и там должен был образоваться берилл!

В конце 70-х годов в Академии наук делал доклад один из молодых индийских геологов, изучавший полезные ископаемые Южной Индии. В числе других он рассказал и о месторождении "восточного кошачьего глаза". По его данным, этот драгоценный камень приурочен к пегматитовым жилам, секущим очень богатую глиноземом толщу силлиманитовых гнейсов (силлиманит - это силикат алюминия, образующий тончайшие иголочки, их скопления, имеющие характер войлока, образуют прослойки и зоны среди других минералов гнейса - слюды и полевого шпата). Пегматитовые жилы по рисунку докладчика выглядели совершенно нормально, их краевая зона сложена аплитом, далее идет зона крупнозернистых полевых шпатов, и в центре располагается кварцевый блок. При таком строении жилы совершенно непонятно, откуда здесь хризоберилл. Пришлось спросить докладчика. "Каким образом у Вас в жилах возникает хризоберилл? Ведь у Вас много кварца и должен был бы быть берилл!" "А здесь по соседству с кварцем и встречается берилл", - ответил докладчик и показал хотя и мелкие, но очень красивые и прозрачные кристаллики желтовато-зеленого берилла. "Хризоберилл, однако, никогда не встречается вместе с кварцем. Он образует только включения в полевом шпате, недалеко от краев жилы, и, знаете, - добавил индийский геолог, - берилл всегда образует очень хорошо сформированные кристаллики, а хризоберилл никогда не дает кристалликов, это всегда обсосанные, растворенные по краям зерна".

После этого ответа все стало ясно и все нашло свое место. Очевидно, на первых этапах образования пегматитовых жил на силлиманитовые гнейсы действовали растворы или расплавы, содержащие некоторое количество бериллия. За счет этого бериллия и глинозема гнейсов, как отмечалось, бедных кремниевой кислотой и очень богатых глиноземом, кристаллизовался хризоберилл. Хорошо образованные кристаллы хризоберилла захватывали в большом количестве иголки силлиманита, причем эти иглы очень точно ориентировались по главным направлениям структуры хризоберилла. Позднее, когда в эту же толщу внедрялась главная масса пегматитового расплава, в него были захвачены и ранее образованные кристаллы хризоберилла вместе с включенными в него иглами силлиманита.

Пегматитовый расплав богат кремниевой кислотой, и кристаллы хризоберилла не были равновесны с включающим их расплавом, и, безусловно, эти кристаллы полностью расплавились бы, если бы быстро растущие кристаллы полевого шпата не захватили их и, включив вовнутрь своего кристалла, изолировали тем самым их от расплава. Та часть бериллия, которая попала в расплав при частичном растворении кристаллов хризоберилла, кристаллизовалась вместе с кварцем в форме берилла - здесь ведь уже много кремнезема.

Исключительная редкость "восточного кошачьего глаза" и александрита связана с редкостью условий, в которых мог кристаллизоваться сам по себе редкий минерал хризоберилл, но еще реже встречается возможность для этого минерала включить в себя примесь хрома и образовать александрит или иголочки силлиманита, чтобы возник "кошачий глаз".

Теперь можно остановиться и на причинах смены цвета кристалла александрита при дневном и вечернем и освещении. Цвет любого вещества обусловливается его избирательным светопоглощением. В солнечном свете больше зеленых и синих тонов, а источник искусственного вечернего освещения особенно богат красными лучами. Александрит - хризоберилл, окрашенный хромом и отчасти железом, и особенно интенсивно поглощает лучи, промежуточные между красными и зелеными цветами. Иначе говоря, поглощая и из дневного, и из вечернего света центральную часть, камень резко усиливает существующие различия между дневным и вечерним светом.

После того как стала известна причина изменения цвета камня в дневном и вечернем свете, удалось синтезировать и корунд, и шпинель, обладающие александритовой окраской. Особенно красивы шпинели, цвет которых меняется даже более четко, чем у природного александрита.

И хризоберилл (александрит и "кошачий глаз"), и фенакит - редкие и малоизвестные камни, но для геолога они очень интересны, так как расшифровка условий их образования позволяет разобраться во многих законах природы.