Почему иризируют полевые шпаты

Наверняка, всем приходилось видеть пятно нефти на воде. На первый взгляд ничего особенного, обыкновенная грязь. Но стоит отойти немного и посмотреть на расплывшуюся каплю, как она заиграет всеми цветами радуги. Края, где пленка нефти очень тонкая, бурые, затем идет белесая полоса, а далее множество других: синих, зеленых и ярко-красных тонов. Ближе к центру цвета тускнеют. Причину радужной окраски описал еще великий Ньютон, работа которого о цветах тонких пластинок послужила основой современной оптики. Сущность теории очень проста.

Свет представляет собой электромагнитные волновые колебания. Цвет света определяется длиной волны. Человек видит свет с длиной волны от 380 до 760 мм. Волны малой длины воспринимаются человеческим глазом как фиолетовые, длинные - как красные. Свет других цветов имеет промежуточную длину волны.

Предположим, что одноцветные (монохроматические) лучи света падают на тонкую прозрачную пленку, часть их отразится от верхней поверхности пленки, другая - от нижней. После отражения свет вновь пойдет по одному и тому же направлению. Однако лучи, отразившиеся от нижней поверхности, отстанут от лучей, отразившихся от верхней. Это отставание будет равно удвоенной толщине пленки.

Соотношение величины отставания и длины волны определит и характер взаимодействия двух лучей, идущих по одному пути передового и отставшего. Оба они являются волной. Если гребень волны первого луча после отставания совпадет с гребнем другого, то интенсивность волновых колебаний усилится; если же гребень одной волны совпадает с понижением в другой, то, напротив волна погаснет. Возможны и промежуточные соотношения.

Так как белый свет представляет собой смесь всех видимых разноцветных лучей, среди которых длина самой короткой волны (фиолетовой) примерно вдвое короче самой длинной (красной), то в наборе лучей всегда найдется одна волна, которая будет погашена, а другая усилена. В результате отраженный свет окрасится в цвет усиленной световой волны.

Если пленка по своей толщине приблизится к длине волны того или иного света, то цвета пленки станут очень яркими и четкими. Если же толщина пленки меньше длины самой короткой волны, то цветового эффекта не получится. То же произойдет, если толщина пленки много больше, чем длина самой длинной из световых волн, тогда вновь будет виден белый цвет.

Итак, с цветами нефтяной пленки все ясно. Ну а какое отношение это имеет к камням? Оказывается, очень большое. Цвета и замечательная их игра в солнечном и лунном камнях, а также в лабрадоре объясняются именно тем, что эти минералы состоят из ряда тонких пластинок, толщина которых очень близка к длине светового луча. Иризация этих камней именно - цвета тонких пластинок. Недавно украинские минералоги тщательно изучили лунный камень и иризирующий лабрадор с помощью электронного микроскопа и показали, что в них присутствуют тончайшие пластинки двух фаз. Увидеть эти пластинки довольно трудно. Пришлось проводить травление полевого шпата соляной кислотой и находить положение, в котором они хорошо видны. То, что пластинки удалось рассмотреть под электронным микроскопом, большой успех. Это показало, что иризирующий полевой шпат состоит из двух типов пластинок, имеющих различные свойства. На их границах происходит отражение лучей и взаимодействие, как описано выше. Измерение оптических свойств обоих типов пластинок и их толщины показало полное совпадение теории с практикой. Появляющиеся цвета вполне отвечают особенностям пластинчатого строения.

Что же представляют собой пластинки? Выше говорилось, что плагиоклаз - идеальная смесь двух построек, аналогичных по структуре, но различных по составу: натрового альбита и кальциевого анортита. По-видимому, такое смешение происходит только в случае неупорядоченных плагиоклазов. Упорядочение можно связать с распадом смешанного плагиоклаза на тонкие пластинки. Однако распад идет не на конечные члены, а существует еще ряд промежуточных, устойчивых составов, которые сохраняются. Украинские исследователи прикинули (именно так, ибо большой точности здесь добиться нельзя) и показали, что наиболее вероятные компоненты, на которые распадаются промежуточные составы, - это те плагиоклазы, где отношение окиси натрия к окиси кальция будет выражаться целыми числами.

Теперь, казалось бы, ясно, почему иризирует полевой шпат. Но сейчас же возникает другая проблема. Если иризация является нормальным следствием упорядочения полевого шпата, то почему иризирующие полевые шпаты так редки? Колонны Исаакиевского собора, набережная Невы в Ленинграде, московское метро облицованы украинским и карельским гранитом, полевой шпат которых не иризирует. Да и в самом Головино, рядом с карьером иризирующего лабрадора, добывается порода с полевым шпатом, совсем не обладающим иризацией.

Сейчас уже, видимо, можно сказать, что физическая причина иризации установлена. Но это не объясняет пластинчатого строения полевого шпата. Уже сама редкость находок иризирующих полевых шпатов говорит о том, что возникают они в необычных геологических условиях.

Определить их - задача новых исследований. Месторождения беломорита и украинского лабрадорита - благодатные для этого объекты.

Распространение иризирующих и неиризирующих разностей лабрадора в волынских лабрадоритах таково, что заставляет предположить, а не является ли иризация результатом дополнительного контактного прогрева лабрадора? Лабрадорит здесь древний; в него внедрились более молодые граниты, которые, когда еще были магмой, прогревали вмещающие породы, а то и просто растворяли их, как сахар растворяется в чае, и изменяли свой состав. Такие породы, ассимилировавшие лабрадорит, найдены, ну а "прогретые" пока не изучены. Не иризирующие ли это разности? Теоретически вполне возможно. Образовавшиеся при упорядочении пластинки, повторно прогреваясь, могут увеличиваться до размеров, когда начинают вызывать иризацию.

Изучение иризирующих полевых шпатов весьма интересно. Для того чтобы использовать иризирующий полевой шпат как поделочный камень, его следует правильно ориентировать, т. е. найти в минерале такое его положение, при котором игра кристалла будет наиболее эффектной. На московской выставке любителей камня в 1979 г. экспонировались удивительно красивые броши и серьги из волынского лабрадорита.