Корунд (рубин и сапфир) [1985 Петров В.П. - Рассказы о драгоценных камнях]

По химическому составу корунд представляет собой свободный глинозем - окись алюминия Аl₂O₃. В чистом виде корунд совершенно бесцветен, прозрачен. Обычно содержит примеси, даже небольшого количества которых достаточно, чтобы окрасить корунд в различные цвета. Различают: рубин - ярко-красный корунд, сапфир - синий или голубой корунд. Сапфир и рубин являются драгоценными камнями высшего класса, и по стоимости лучшие разности уступают только алмазу. Кроме того, различают фиолетовый корунд - восточный аметист; винно-желтый корунд - восточный цитрин.

Образует гексагональные боченковидные, реже столбчатые или пластинчатые кристаллы. Обычны сплошные массы корунда, иногда в срастании с магнетитом, называемые наждаком, представляющие собой продукт метаморфизма бокситовых осадков. Драгоценных разностей в связи с наждаком обычно не встречается.

О том, как провезли красный продолговатый яхонт (рубин) стоимостью семь тысяч нишапурских динаров мимо стражи на острове Сарандиб (Шри-Ланка), рассказывали нечто похожее на сказку, а именно: тот человек, который вывез его, обрил голову и отлил себе колпак из меди, в котором просверлил отверстия так, чтобы стал похожим на сито, и подготовил в нем место для драгоценного камня, расширив углубление для затылка. Он надел этот колпак себе на голову и оставался в нем, пока сбритые волосы не отрасли и не выступили из отверстий, обвив этот колпак так, что скрыли его полностью. И шел этот человек, опираясь на посох, с непокрытой головой, как нищий, пока не прошел место, где подвергаются осмотру.

Бируни А. Собрание сведений для познания драгоценностей (минералогия). М.: Изд-во АН СССР, 1963, с. 53.

На Сысертское месторождение амфибол-асбеста на Среднем Урале я впервые попал в конце 50-х годов. В отличие от того, что писалось о нем, это месторождение оказалось типичным месторождением, образованным в результате контактного воздействия гранитоидов на ультрабазит. Основу месторождения составляют крупные тела ультрабазита, которые издавна, еще в докембрийские времена (примерно 1,5-2,0 млрд. лет тому назад), были включены в толщу местных гнейсов. Позднее, в палеозое (примерно 300 млн. лет тому назад), на довольно большой глубине в ультрабазиты внедрились жилы гранитов. Изменение ультрабазитов под действием гранитов было весьма значительным. Непосредственно рядом с гранитом образовалась зона биотита. За этой зоной на большом протяжении образуется зона амфибола. В Сысерти амфибол представляет собой наиболее интересный минерал месторождения - антофиллит-асбест. Он интенсивно добывается на существующих здесь рудничных карьерах. Антофиллит-асбест сменяется зоной, где ультрабазит замещается тальком, который, в свою очередь, переходит в антигоритовый серпентинит и неизмененный серпентинит.

Сейчас эту схему описать очень просто, а в 50-х годах на месте выяснить ее было весьма и весьма трудно; контактные зоны, связанные с несколькими жилами, сливались и очень осложняли общую картину. Требовались детальные исследования каждой зоны. Особенно трудно было понять зону биотита, прилегающую к жиле гранита. Наиболее вероятно образование биотитовой зоны за счет гранитной жилы при взаимодействии ее с ультрабазитом. О механизме этого взаимодействия идут большие споры: часть специалистов считают, что гранитный расплав растворяет вещество ультрабазита совершенно так же, как сахар растворяется в стакане чая, а потом из насыщенного веществом ультрабазита расплава кристаллизуется слюда; другие, напротив, считают, что гранитная магма, внедрившись в ультрабазит, застывает в виде твердой гранитной породы, и только позднее на эту пару пород действуют циркулирующие по району растворы, ведущие к их перекристаллизации и вызывающие их химическое взаимодействие, в результате чего формируются как все контактные зоны, так и зона биотита, формирующаяся за счет гранита.

Кто прав, кто ошибается, пока сказать трудно, но от решения этого вопроса зависит решение вопросов размещения и асбеста, и других полезных ископаемых, встречающихся в подобных же контактах гранитов и ультрабазитов. Естественно, что впервые встретившись с таким контактом, я рылся в биотите совершенно "самозабвенно" с утра до вечера. Особенно меня интересовали случаи, когда гранитная жилка, шедшая внизу по трещине, кончалась, а вверху довольно далеко продолжалась совершенно такая же, окруженная асбестом, но биотитовая жилка. В раздувах и утолщениях такой жилки вновь попадается гранит - это прямое доказательство того, что биотитовая жилка образуется за счет гранита. Ну, а в тех местах, где жилки малы, иногда встречаются кусочки белого или голубого минерала. В поле определять этот минерал я не решился и отправил его в Москву в шлифовальную лабораторию для изготовления из него шлифа. По приезде в Москву я думал изучить его как следует под микроскопом. Пока же продолжал собирать полевые материалы.

До сих пор не могу забыть презрительного тона, с которым меня встретили девушки-шлифовальщицы в Москве: "Вы что, В. П., разве не знаете, что корунд надо обрабатывать особо и что шлиф из него можно приготовить только на алмазном порошке? Если Вам нужно получить корундовый шлиф, то его следует передавать самостоятельно. Он обрабатывается особо, по специальным нормам, а Вы нам присылаете целую кучу корундовых образцов вместе с обычными горными породами".

Тут только я вспомнил, что корунд в Сысерти описан уже давно, и именно из этих слюдитов. Действительно, если просто прибавить к химическому составу гранита химический состав ультрабазита, то можно рассчитать состав всех контактных зон, и как избыток остается глинозем - он-то и кристаллизуется в форме корунда. Если корунд включает в свой состав железо и титан, то он окрашивается в синий цвет и может быть назван сапфиром, Корунд Сысерти синий - это типичный низкосортный сапфир. Если же в корунд попало немного хрома, то он приобретает яркую, красную окраску рубина.

Мне найти прозрачные (драгоценные) разности сапфира в Сысерти не удалось. Однако именно так, как образуются корунды в Сысерти, возникают многие корундовые и рубиновые месторождения. В литературе описана рубиновая минерализация на Полярном Урале, в массиве Рай-Из, по среднему течению ручья Макар-Рузь, в зоне ультрабазита, наиболее богатой хром-шпинелидами. Месторождения имеют типичную для таких тел зональность.

В центре располагается плагиоклазит (очевидно, бывший гранит) и далее - реакционные зоны, например слюдитовая зона с рубином мощностью до 1 м и более. Рубин образует боченкообразные кристаллы 1-3 см, реже до 12 см. Иногда в рубине фиксируется астеризм. За зоной рубиноносного слюдита на большем удалении от гранита отмечена зона амфибола, далее - тальк. Сходство с Сысертью очень большое. К сожалению, тело Макар-Рузь оказалось относительно небольшим.

Рай-Изский рубин, как пишут, иногда обладает астеризмом. Это исключительно красивый эффект, и камни, обладающие астеризмом, ценятся много дороже, чем камни того же качества, но без астеризма. Даже мало прозрачные камни, но с астеризмом рассматриваются как драгоценные. Явление астеризма заключается в том, что на камне, отшлифованном кабошоном (овальная вставка без граней), при освещении хорошо видна светлая шестилучевая, несколько переливающаяся звезда. Причиной астеризма являются многочисленные мельчайшие игольчатые включения, закономерно ориентированные в кристалле рубина. Отражение света от этих включений и дает эффект светлой звезды. Астеризм можно получить и у искусственного рубина, если кристаллизовать рубин с окисью титана. При высоких температурах эта окись растворяется в рубине, но при охлаждении кристалла выпадает из твердого раствора в виде иголочек самостоятельного минерала - рутила, иголочки которого располагаются параллельно главным кристаллографическим направлениям рубина и тем самым вызывают астеризм. Природа астеризма естественного рубина не всегда ясна.

В Бирме, в районе г. Могок, имеются замечательные, очень богатые россыпи драгоценного камня, образовавшиеся при размыве древних доломитов. Среди других Драгоценных камней встречаются в этих россыпях драгоценные корунды. Их происхождение пока не ясно, по, судя по всем имеющимся данным, процесс корундообразования в доломитах по своей природе практически не отличается от корундообразования в гранитах, секущих ультрабазиты.

Английский геолог А. Уэльс, изучавший как месторождения Могока, так и месторождения корунда Шри-Ланки, пишет, что месторождения приурочены к тем стам, где сиенитовые тела внедрились в кристаллические известняки и взаимодействовали с ними с образованием слюдитов с корундом. Размыв подобных образований и дал знаменитые бирманские россыпи.

В Шри-Ланке сапфир и рубин также добываются из россыпей. Главным районом добычи драгоценных камней являются окрестности города Ратнапуры, где на площади 1500-2000 км² расположено пять крупных и много мелких россыпей. Продуктивный слой ("иллам") - древний речной галечник, покрытый латеритом, - располагается на глубине 1,5-15 м и имеет мощность 0,6 м.

Уэльсу удалось найти корунд в коренных породах. Во-первых, корунд входит в состав прослоев корунд-силлиманитовой породы мощностью до 4 м, переслаивающейся с амфиболизированной кварцево-пироксеновой породой. Корунд здесь непрозрачный. Во-вторых, им встречена интрузия сиенита в кристаллический доломит с форстеритом, диопсидом, флогопитом и шпинелью. В контакте интрузии образуется зона зеленого флогопита, а сиенит замещается скаполитом и нефелином. Между сиенитом и флогопитовой зоной возникает корундовая порода, мощность ее около 1 м. Содержание корунда - до 15%. Корунд - ювелирный, совершенно такой же, как в россыпи. Видимо, именно из таких месторождений происходит и россыпной материал.

Приуроченность рубиновых месторождений к мраморам отмечается и для Кашмира, где добыча рубина ведется в бассейне реки Хунца, в северо-западной части Каракорума. Мрамора здесь, как указывается, образуют согласные прослои в силлиманит- и гранатсодержащих биотит-плагиоклазовых гнейсах и слюдяных сланцах. Все это сечется пегматитовыми жилами. Корунд ассоциирует с кальцитом, шпинелью и флогопитом.

Известны месторождения корунда в лампрофирах. По своей природе лампрофиры - это горные породы, которые должны рассматриваться как "гибридные", иначе говоря, возникают они в результате поглощения магматическим расплавом тех или иных вмещающих пород. В данном случае, надо полагать, гранитной магмой, богатой глиноземом, поглощалась вмещающая порода, богатая магнием, в результате из такого обогащенного магнием расплава кристаллизовались магнезиальные силикаты. В результате образовывалась лампрофиржильная порода, богатая плагиоклазом, пироксеном или слюдой, и как результат кристаллизации бедных глиноземом магнезиальных силикатов выделялся остаточный глинозем в форме корунда. Если эта кристаллизация остаточного глинозема была достаточно спокойной, то и кристаллы корунда могли вырастать весьма совершенными и прозрачными, давая драгоценные камни.

Среди очень близких к описанному месторождений наиболее известно месторождение сапфира Иого в штате Монтана (США), расположенное по реке Джудит. Сапфирсодержащая почти вертикальная дайка протягивается по меньшей мере на 6,4 км с востока на запад. Вмещающими породами являются известняки палеозоя. Петрографически породу дайки правильнее назвать анальцимовым базальтом; пироксен в породе составляет до 50%, остальное: биотит - 20%, анальцим и стекло - 25, прочие - 5%. В породе встречаются включения известняка с реакционными зонами вокруг. Сапфир, встречающийся в жиле, мелкий; наибольший из добытых кристаллов весил 19 карат. Разбор довольно большого количества кристаллов показал, что бесцветные кристаллы составляют 16%, ясно-голубые - 60, фиолетовые и светло-аметистовые - 22 и аметистовые - 2%. Дайка сильно разрушена (превращена в глину) до глубины 90 м.

В 1878 г. в районе была открыта небольшая золотая россыпь, в которой был встречен сапфир. Потом была найдена россыпь сапфира, прослеживая которую нашли дайку. Особенно интенсивная добыча сапфира была в 1924-1926 гг. В 1927 г. было добыто немного камня, и далее добыча, видимо, прекратилась. Можно думать, что причиной прекращения добычи сапфира является трудность извлечения камня из твердой породы. Среди советских месторождений близкий характер имеют корундовые месторождения в окрестности городов Касли и Кыштыма на Урале, а также некоторые корундсодержащие пегматиты Ильменских гор. К сожалению, в этих месторождениях нигде не было встречено ювелирных разностей.

Исключительно интересны описания рубиновых месторождений Таиланда и прилетающих частей Кампучии. Рубин здесь добывался еще с доисторических времен. Геологи, попав в начале нынешнего столетия на месторождения рубина, были поражены. Рубин, как оказалось, встречается здесь в молодых базальтах в виде разъеденных крупных зерен. На поверхности базальтов развита мощная глинистая кора выветривания, и это очень облегает извлечение рубина; все обычные минералы базальта - полевой шпат, пироксен и стекло - целиком переводят в очень мелкие частицы глины, легко смываемые водой, тогда как практически не изменяющиеся кристаллы-зерна рубина остаются крупными и легко вымываются из этой своеобразной элювиальной россыпи.

Причина появления рубина в базальтах Таиланда и Кампучии была совершенно непонятна. В отличие от состава сапфироносных лампрофиров и слюдитов, где имеет место избыточный глинозем, состав рубиноносных базальтов совершенно нормален. Не ясно, почему же в них вдруг начал кристаллизоваться рубин?

Экспериментальные данные, полученные в последние годы, кажется, могут помочь понять этот феномен. Оказалось, что богатый глиноземом и кальцием полевой шпат, а только такой и присутствует в настоящих базаль тах, может кристаллизоваться только при относительно низких температурах и давлениях. Если же давления превышают 10 кбар, а температура 1500° С, то из расплава кристаллизуется вместо полевого шпата корунд (рис. 11). Давление 10 кбар достигается в земной коре на глубинах порядка 30 км и более. На этих глубинах, вероятнее всего, господствуют температуры выше 1500° С. По современным представлениям, это как раз та глубина, где образуется базальтовая магма и откуда она поднимается к кратеру вулкана. Таким образом, ничего неожиданного нет в предположении, что в базальтовой магме, начинающей кристаллизоваться на глубинах, выпадет корунд. При этом совершенно очевидно, что кристаллизация на этих глубинах будет идти очень медленно и кристаллы получатся весьма совершенные, т. е. это будут явные драгоценные камни.

Рис. 11. Диаграмма состояния кальциевого полевого шпата (анортита). При давлении выше 10 кбар анортит плавится с выделением корунда в расплаве, что может объяснить присутствие корунда в базальте. Заштрихована область температур и давлений, из которой, наиболее вероятно, происходит излияние корундоносных базальтов

Но для сохранения драгоценного камня в базальте его излияние должно происходить в особых, совершенно своеобразных условиях. При современных вулканических извержениях лава почти всегда вытекает из промежуточных очагов, находящихся под вулканами на относительно небольшой глубине. Жидкая магма в таких очагах существует довольно долго. Естественно, что здесь при низких давлениях и температурах, корунд в нормальном базальте будет неустойчив, он будет растворяться в расплаве, а вместо него будет кристаллизоваться полевой шпат. Видимо, история всех обычных базальтов была именно такой, и никаких следов корунда в них нет. Своеобразие кампучийских и таиландских базальтов заключается в том, что здесь лава изливалась на дневную поверхность не из промежуточных очагов, а прямо с больших глубин. Подъем лавы был настолько быстр, что ранее выделившийся корунд не успел раствориться. Однако растворение рубина, безусловно, уже началось; в описаниях указывается, что рубиновые зерна не образуют правильных кристаллов.

Очень крупным поставщиком ювелирных сапфиров на мировом рынке является Австралия. Сапфиры здесь добываются из четвертичных россыпей. В 1975 г. было добыто сапфиров более чем на 12 млн. австралийских долларов. Наиболее крупной областью добычи является район Анаки в Квинсленде, где, кроме голубых, встречаются желтые, оранжевые и зеленые камни. Гравийные отложения, содержащие сапфир, занимают более 910 км² к северу от Центральной железной дороги, между Анаки и Уилоу. Сапфир впервые был найден здесь в 1870 г., но добыча началась в 1900 г. Месторождение представляет собой горизонт четвертичных отложений, перекрывающий различные горизонты осадков палеозоя. Отложения эти различаются по своему характеру, частично это угловатый делювий с глинистым цементом мощностью до 2 м. В других случаях материал явно подвергся водному переносу и местами концентрации. В таких случаях материал россыпи хорошо окатан, а мощность ее может достигать 10 м. Коренным источником сапфира явились в Квинсленде, как и в Таиланде, третичные базальты, образующие в районе многочисленные купола (до 60 куполов на площади 32 км²). Включения корунда отмечены и в коренных базальтах.

Вторым районом добычи сапфира в Австралии является Новый Южный Уэльс, особенно его северная часть, где во всех речках, стекающих с базальтового плато Инверел-Глен-Инн, образуются современные россыпи сапфира. Сапфир явно вымывается из базальтов и продуктов их разрушения ("базальтовой почвы"). Плато образовано базальтами двух серий: древними олигоцен-миоценовыми и молодыми плиоценовыми. Между ними развит горизонт богатых глиноземом латеритов. Россыпи сапфира обычно находятся в нижних частях современных речек; сапфир концентрируется в неправильных карманах и отдельных горизонтах россыпи. Совместно с сапфиром встречаются шпинель, галька базальта, оолиты железняка и боксита, окатанные зерна циркона. Из всего собранного сапфира 20% - бурые непрозрачные, не имеющие никакой цены, 60% - низкокачественные, мелкие, темные или частично окрашенные и только оставшиеся 20% могут считаться ювелирными камнями. В других частях Нового Южного Уэльса отмечались в подобных же условиях россыпи сапфира, но количество добываемого камня здесь много меньше.

В конце 50-х годов, когда я находился в горах Центрального Китая, мне принесли для определения образец гнейса, в который было включено несколько красных кристаллов корунда. Такие породы издавна называли корундовым гнейсом. Рассматривая этот гнейс, я обратил внимание на то, что каждый кристалл корунда был окружен кристалликами полевого пшата. Не будет ли это глубинное образование типа глубинных корундсодержащих базальтов? Тогда корундовые месторождения этих пород осмотреть мне не удалось.

У нас в стране подобных образований не описано. К сожалению, в СССР пока не найдено крупных рубиновых и сапфировых месторождений. Их стоит поискать, они интересны и экономически, и геологически.