Топаз

Топаз (алюмофторид кремния) Al₂(F₂SiO₄). Образует призматические кристаллы со сложной головкой; в призме четыре или кратное четырем число граней. Спайность весьма совершенная, располагающаяся перпендикулярно к призме. По твердости топаз уступает только корунду и алмазу. Плотность одна из самых высоких для прозрачных минералов (3,4-3,6 г/см³), поэтому у уральских старателей топаз получил название "тяжеловеса". Цвет белый, светло-голубой, розовый, бурый, золотисто-желтый. Хорошие кристаллы топаза, используемые как драгоценный камень, встречаются в пегматитовых жилах. Иногда топаз входит в состав горных пород в качестве породообразующего минерала.

Из современного учебника минералогии

Топаз есть многосторонний драгоценный камень высокого на золото похожего или желтого цвета, который в огне крепко устаивает и цвета своего не теряет.

Валерий, Минералогия. Пер. И. Шлаттера СПб., 1763, с. 181.

Сибирский тяжеловесный камень. Кристаллы сего камня редко находятся отдельно, а обыкновенно в соединении с аквамаринами и горными хрусталями, с коими составляют особую топазовую матку; часто сидят в железистом кварце.

Впрочем, дальнейшие опыты доказать должны, принадлежит ли он подлинно сюда (к топазу) или к иному роду камней. Ближайшее сродство с саксонским топазом заставило меня поместить сей камень к сему виду.

Севергин В. Первые основания минералогии. СПб., 1798, кн. I, с. 328-329.

Топаз - один из минералов, которые используются как драгоценный камень еще со времен существования древних государств Азии и Египта. Находили топаз в пегматитовых жилах, и он всегда привлекал к себе внимание исследователей. Сейчас это один из наиболее изученных минералов. Выше приведены две параллельные цитаты из известнейших русских учебников XVIII в.

Между изданиями их прошло всего 35 лет, и читатель может видеть огромный прогресс минералогической науки за это время. Если у Валерия было только формальное разделение топаза по цвету и виду, то академик Василий Севергин подходит уже как исследователь и описывает не только сам кристалл, но и условия, в которых он находится в природе, а также его свойства и удачно сопоставляет разные, еще неотождествленные минералы; действительно тяжеловес оказался топазом. Севергин также указывает, что его (тяжеловеса) и аквамарина месторождения находятся "близ Мурзинска в Урале" и "в Даурии на Ононе".

Вряд ли ошибусь, если скажу, что каждый начинающий коллекционер камня мечтает найти занорыш в пегматитовой жиле или хотя бы заглянуть в него. Действительно, сростки кристаллов (друзы), извлеченные из пустот занорышей в пегматитовой жиле, - украшение всех минералогических музеев (рис. 9). В Минералогическом музее Академии наук демонстрируются образцы из занорышей уральских месторождений из окрестностей старого казачьего села Мурзинки, которое расположено к востоку от г. Невьянска. В образцах отсюда, так называемых штуфах или друзах, поверхности усажены кристаллами, на пегматите - крупнозернистой гранитоподобной породе - располагается несколько блестящих бело-розовых кристаллов калиевого полевого шпата. Тут же, частично срастаясь с полевым шпатом, лежат и стоят почти вертикально буровато-черные кварцевые морионовые красивые шестигранные кристаллы. Сбоку сростка вырос совершенно симметричный светло-голубой прозрачный топазовый кристалл. Завершает картину небольшая шестигранная пластинка - кристалл слюды, частично вросший в полевой шпат и кварц. В отличие от других минералов друзы грани слюды шероховаты, неправильны, и сам кристалл по краям несколько "расползся", поэтому его центральная большая грань изогнута.

Рис. 9. Формы кристаллов топаза

Найти такую замечательную друзу - завидное счастье. Поэт камня академик А. Е. Ферсман так описывал в 1912 г. вскрытие пустоты в пегматитовой жиле Мокруша близ Мурзинки^*. "С особым чувством любопытства подошли мы к только что обнаруженному занорышу. Буровато- красная мокрая глина заполняла его, и С. Южаков (местный добытчик камня) кайлом и деревянными палочками осторожно и медленно вынимал эту глину, перебирая ее в пальцах. Скоро в его руках оказались превосходные кристаллики почти черного дымчатого кварца и двойнички полевого шпата...

^* (А. Е. Ферсман. Драгоценные камни. Л., 1921.)

Рабочих и всех нас охватывает какое-то особенное чувство волнения, все глаза устремлены на опытные руки Южакова и каждый ждет с нетерпением, принес ли на этот раз занорыш какой-нибудь самоцвет. Скоро Южаков сообщает нам, что он рукой на стенках полости нащупывает большие кристаллы дымчатого кварца и какой-то минерал - не то берилл, не то тяжеловес. Пустота тщательно отмывается, два взрыва динамитных патронов в соседних местах ее совершенно очищают и в наших руках оказывается прекрасный кристалл винно-желтого берилла и целый ряд штуфов дымчатого кварца с зеленой слюдой и кристаллами полевого шпата".

Район Мурзинки, где еще в 1668 г. были отысканы "цветные каменья", и открытые много позднее копи Ильменских гор создали славу уральским самоцветам. С момента открытия вплоть до войны 1914 г. Урал поставлял на рынок очень большое количество коллекционного материала и ограночного драгоценного камня, в первую очередь различных по окраске кристаллов берилла и топаза.

По крайней мере две причины обусловливают образование драгоценных камней в занорыше пегматитовых жил. Первая связана с принципом пегматитообразования. В процессе кристаллизации силикатных краевых частей пегматитовой жилы остаточный расплав постепенно обогащается летучими веществами и переходит в раствор, так как в этой остаточной жидкости преобладает вода. Кpoмe того, в этом растворе настолько концентрируются важнейшие компоненты топаза (фтор) и берилла (бериллий), что из него могут кристаллизоваться именно эти драгоценные минералы. Вторая причина заключается в том, что занорыш представляет собой идеальный кристаллизатор; медленное охлаждение и малая вязкость растворов, выполняющих занорыш, способствуют образованию чистых, лишенных включений кристаллов.

Мне неоднократно приходилось изучать полевошпатовые и слюдоносные пегматиты, лишенные занорышей. Приходилось также встречать там и минералы, характерные для занорышей, в частности берилл, но никогда его кристаллы в этом случае не достигали такой чистоты, чтобы его можно было использовать как ювелирный камень.

Мечтой каждого минералога и коллекционера, как отмечалось выше, является осмотр и изучение пегматитовых жил с драгоценными камнями. Конечно, бывая на Урале, я всегда стремился посетить замечательный район села Мурзинки, давшей нашей стране большое количество драгоценных камней. Первые посещения были малоинтересны. Во время Отечественной войны и вскоре после войны знаменитые копи представляли собой заросшие травой и лесом и заваленные землей ямы. Даже в отвалах увидеть что-либо было невозможно, и только в середине 70-х годов мне удалось хорошо изучить копь Мокрушу. Ее только что разведывали, и поэтому там все было прекрасно видно. Копь меня явно разочаровала. Мне, привыкшему к крупным слюдоносным и полевошпатовым жилам, кристаллы в которых часто превышали 1 м, а мощность жилы исчислялась десятками метров, смотреть на копь Мокрушу было скучно. Основу копи слагает жила гранита.

Размеры пегматитового тела весьма невелики, и мне удалось взять один образец размером с обычную книгу, на котором в миниатюре были видны все характерные зоны пегматита. Размеры занорышей в жилах весьма невелики, но, может быть, в этом и весь смысл месторождения? Небольшие штуфы с хорошо образованными кристаллами размером в 5-10 см особенно удобно помещать в витрину музея, и поэтому они особенно ценятся; кристаллы размером в 1,0-0,5 м не во все музеи могут быть помещены, а коллекционеры от таких кристаллов попросту отказываются.

Замечательно красивы штуфы с топазом и бериллом из этих месторождений. Любители камня и музеи ждут их с нетерпением. Равно велика потребность и в отдельных ювелирных камнях этих месторождений - голубом и розовом топазе, аквамарине и цветных бериллах.

Драгоценный топаз не очень дорогой камень. Иногда он образует очень крупные совершенно прозрачные кристаллы. Так, на Украине в пегматитовых жилах был найден совершенно прозрачный кристалл топаза весом 69 кг, хранящийся в Минералогическом музее АН СССР. Конечно, такие кристаллы не используются целиком, а распиливаются на мелкие камни. Некоторые крупные камни, ранее считавшиеся алмазами, оказались в действительности топазом. Так, камень "Бранганза", входящий в Португальскую корону, имеющий вес 1680 карат (336 г), оказался бесцветным топазом. В Британском музее среди ограненных камней имеются два топаза: ступенчатый, 614 карат, из Бразилии и другой, ограненный бриллиантом, весом 1300 карат. Месторождение, откуда происходит этот камень, неизвестно.

Кристалл топаза (Волынь) и ювелирные изделия из украинского топаза. Характерно, что кристалл с поверхности не имеет границ: они растворены в процессе выветривания волынских гранитов

Ценность топаза во многом зависит от его окраски. Густо-оранжевые и красно-желтые топазы находили в Бразилии и на Южном Урале, где их вымывали из россыпей по берегам рек Каменки и Санарки. Очень интересны светло-голубые и розовато-бурые кристаллы, причем оказалось, что так окрашен может быть один и тот же кристалл в разных его частях. Причину различной окраски выявил известный советский кристаллограф Г. Г. Лемлейн. Он заметил, что разная голубая и розово бурая окраска распределена в кристалле в виде секторов, идущих от центра кристалла к его внешним граням. Оказалось, что одинаково окрашенные сектора опираются грани, одинаково наклоненные к главным направлениям кристалла. Именно в этом заключается разгадка окраски. Каждый кристалл представляет собой так называемую пространственную решетку.

Атомы вещества, слагающего кристалл, расположены в узлах решетки, строго на одинаковых расстояниях между собой и остальными атомами. На рис. 10 показана часть решетки, слагаемая каким-либо одним элементом (ионом). Представим себе, что эта решетка сечется разнонаклоненными гранями (грани АВ и CD). Явно видно, Что расстояние между показанными на решетке элементами различны. Представим теперь окрашивающую примесь (например, железистое соединение), содержащую тот же элемент. Естественно, что эта примесь легче "сядет" на ту грань, для которой расстояния между элементами будут такими же, как у этой примеси. Такие наиболее легко образующиеся сростки называются эпитаксическими. Итак, различие в цвете секторов кристалла обусловлено тем, что эти секторы в процессе роста росли "разными гранями" и в результате захватили из раствора разные окрашивающие примеси. Надо сказать, что секториальное строение кристаллов сейчас может быть выявлено почти у всех кристаллических веществ. Часты случаи и разной окраски различных секторов кристаллов драгоценных камней.

Рис. 10. Причина разной окраски топаза. Грани АВ и CD прoxoдят под разными углами к сечению решетки минерала; видно, что по грани АВ расстояние между элементами решетки явно больше, чем по CD

Топаз представляет собой сочетание более или менее обычных элементов - кремния, алюминия и фтора - и поэтому распространен гораздо шире, чем берилл. В тех случаях, когда породы обогащены фтором и температуры достаточно высоки, формируются топазовые и кварц-топазовые породы. В СССР такие породы имеются в Приморье, где рядом с крупным флюоритовым месторождением образовались большие массы кварц-топазовых горных пород. Известны подобные породы и в других странах. В частности, в США, в штате Джорджия, было небольшое месторождение золота, разрабатывавшееся в конце прошлого века, а потом заброшенное. В 40-х годах нынешнего столетия здесь были найдены топазовые породы, и местные специалисты решили использовать эти породы в качестве огнеупора. Предварительные опыты дали хорошие результаты. В процессе обжига топаза вместе с фтором улетало большое количество кремнекислоты и огнеупорное изделие резко обогащалось глиноземом, причем фтор содействовал получению плотного огнеупора.

Очень хорош топаз и как компонент огнеупорного цемента. К сожалению, месторождение оказалось очень маленьким и быстро истощилось, хотя, как указывалось в печати, потребность в огнеупорном топазе была довольно велика. Сейчас нет сообщений о хозяйственном использовании топаза. Использование топаза осложняется еще и тем, что газы, выделяющиеся при обжиге топаза, должны обязательно улавливаться и использоваться (опыт такого использования существует), а не выпускаться в воздух; газы эти губят растительность и вредны для человека.

Все это, конечно, удорожает установки по использованию технического топаза.