Драгоценные камни группы кварца

В основе этой группы драгоценных камней лежит кремнезем, представляющий собой окись кремния (SiO₂)^*. Кристаллический кремнезем называется кварцем. Химически чистый кремнезем образует бесцветные водяно-прозрачные кристаллы кварца, называемые горным хрусталем. Распространенность в природе, высокая твердость и восхитительная своей чистотой красота горного хрусталя и его разновидностей послужили тому, что этот минерал с незапамятных времен используется человечеством для изготовления всевозможных предметов быта, украшений и различных изделий. Художественно выполненные произведения искусства из горного хрусталя, агата, халцедона, сердолика и некоторых других камней называют геммами (рис. 18). Этот вид искусства особенно был распространен в древнем мире- на Востоке, в Греции и Риме. Геммы с изображениями, вырезанными внутри, называют инталиями. В старину они употреблялись в качестве печатей (рис. 19). Геммы с рельефным изображением называются камеями; они служат в качестве украшений, произведений искусств, а в станину служили также и в качестве амулетов. Инталии легче вырезать, и поэтому они имеют большую давность, примерно около 4000 лет до нашей эры, а давность камней - около 400 лет до нашей эры.

^* (Кремнезем является также основой кремневых горных пород, применение которых для изготовления кремневых орудий, топоров, ножей, наконечников стрел и т. п. составило целую эпоху в развитии культуры, исчисляемую не одним десятком тысячелетий, - эпоху каменного века.)

Рис. 18. Образец геммы

Горный хрусталь. Этот камень сыграл очень важную роль в истории культуры и науки. Наряду с кремнем он, очевидно, применялся еще в эпоху каменного века, так как археологи неоднократно обнаруживали в раскопках той эпохи прозрачные наконечники стрел, изготовленные из горного хрусталя. Большую давность имеет употребление горного хрусталя также в качестве украшений и для изготовления из него художественно выполненных изделий. Особенно большой расцвет художественная обработка горного хрусталя получила в период X-XV веков - сначала в странах Востока и Византии, а затем в Европе. Из горного хрусталя изготовляли изящные изделия в виде кубков, чаш, ваз, бокалов, украшений для оружия и различные предметы церковного ритуала: церковные чаши, светильники и т. п. Изделия из горного хрусталя заключали иногда в золотую и серебряную оправу и украшали различными драгоценными камнями: рубинами, аметистами., изумрудами, алмазами и т. д. (рис. 20). Много красивых изделий из горного хрусталя находится в Оружейной палате. Среди них - самовар Петра I, изготовленный из целого куска горного хрусталя.

Рис. 19. Резные печати из горного хрусталя (инталии)

В старину горный хрусталь ценился так же, как и драгоценные камни, и употреблялся наравне с ними в качестве украшений в виде ожерелий, бус или всевозможных вставок в кольца, браслеты, медальоны и т. п. У древних греков и римлян горный хрусталь считался символом скромности и чистоты.

Рис. 20. Изделия из горного хрусталя, украшенные золотом, драгоценными камнями (работа XVIII века): а - хрустальная ваза; б - хрустальной кувшин

С развитием техники производства стекла некоторые изделия из горного хрусталя стали заменяться более дешевыми высококачественными стеклами - баккара, богемским хрусталем и др.

В настоящее время в связи с некоторыми весьма ценными физическими свойствами кварца или горного хрусталя он стал играть очень важную роль в современной науке и технике. Кристаллы кварца (горного хрусталя) в отличие от обычных стекол прозрачны для ультрафиолетовых лучей. Эта свойство кварца широко используется в оптике ультрафиолетовых лучей. Из плавленого кварца изготавливают призмы для приборов по спектральному анализу. Ртутные лампы делаются из кварца. Эти лампы являются источником ультрафиолетовых лучей и употребляются в физиотерапии для лечения и профилактики некоторых заболеваний.

Из кварца изготавливают клинья для поляризационных микроскопов, широко используемых при изучении минералов и горных пород.

Кварцевый песок используется в стекольной промышленности для приготовления различного рода стекол, а также и для изготовления кварцевого стекла. Кварцевое стекло обладает очень небольшим коэффициентом теплового расширения, и поэтому из него делают различную химическую и хозяйственную посуду. На сковородке из кварцевого стекла можно варить и печь без опасения, что она растрескается.

Обширное применение в различных областях науки и техники кварц нашел также благодаря своим пьезоэлектрическим свойствам. Влияние возникновения пьезоэлектричества заключается в том, что в кварцевой пластинке, известным образом вырезанной^* из целого кристалла горного хрусталя или синтетического кварца, под действием давления или растяжения возникает электрический заряд. Это явление обратимо, т. е., если через пьезокварцевую пластинку пропустить переменный электрический ток с большой частотой колебаний, то в соответствии с этой частотой придет в колебание и кварцевая пластинка. Таким путем можно получить ультразвуковые колебания (за пределами слышимости нашего уха), имеющие большое значение в различных областях техники, например для подводной сигнализации и т. п. Пьезокварцевые пластинки употребляются в многоканальной телефонии, когда по одному проводу можно вести до 500 одновременных разговоров. Они же употребляются для стабилизации частоты радиоколебаний и в некоторых других областях техники.

^* (Сначала вырезают перпендикулярно оси третьего порядка пластинку толщиной в один сантиметр, а затем из этой пластинки перпендикулярно одной из осей второго порядка вырезают другую пластинку толщиной 0,5 мм.)

Природный горный хрусталь добывается в различных местах земного шара. В СССР горный хрусталь находится на Урале, Кавказе и в Сибири. Месторождения горного хрусталя обнаруживаются обычно в пегматитовых жилах, которые являются основными источниками получения и некоторых других драгоценных и поделочных камней.

В настоящее время научились получать прозрачные кристаллы кварца размером в несколько сантиметров синтетическим путем. Синтетические кристаллы кварца получаются в автоклавах из водных растворов кремнезема (SiO₂) при повышенной температуре (в пределах 300-420° С) и давлении в пределах 350-1200 атм, таким же путем как он получается в природных условиях. Искусственный кристалл кварца весом в 1000 г был выращен за 78 дней при температуре 349°С и давлении 350 кг на 1 см².

Аметист представляет собой кварц, окрашенный окислами марганца и кобальта в фиолетовый цвет. При искусственном освещении густо окрашенные образцы аметиста меняют свой цвет и становятся кроваво-красными.

В XVIII веке лучшие экземпляры аметиста ценились наравне с алмазами, но после открытия богатых месторождений аметиста в Бразилии и Уругвае цены на них снизились почти в 10 раз. В старину считали, что аметист предохраняет от опьянения, откуда и произошло само название аметист, что означает "неопьяненный", "трезвый". Аметист в большом почете у католиков. Этим камнем украшают алтари и церковную утварь. Кольцо римского папы и кольца кардиналов, которые им выдаются при введении их в сан, украшены аметистами. Один из самых крупных аметистов мира украшает английскую корону. Из драгоценностей английского двора известно еще аметистовое ожерелье королевы Шарлотты.

Из других разновидностей окрашенного кварца для украшений используются: 1) цитрины - представляющие собой прозрачные кристаллы красивого лимонно-желтого или винножелтого цвета; 2) дымчатый кварц - прозрачные кристаллы бурого цвета различных оттенков (иногда почти черные, называемые морионами), как полагают, окраска обусловлена присутствием углеводородов; 3) розовый кварц - кварц, окрашенный в приятный розовый цвет окислами марганца.

Рис. 21. Друза дымчатого горного хрусталя (Музей землеведения МГУ)

Особую группу драгоценных камней с кварцевой основой представляет собой халцедон и его разновидности: агат, оникс, гелиотроп, сердолик и др., которые состоят из тонко-волокнистых образований кварца. Эти разновидности скрытокристаллического кварца бывают очень красиво и разнообразно окрашены. Сам по себе халцедон бесцветен, но может быть белого, желтого, голубого и зеленого цвета. Все эти камни, за исключением агата, идут главным образом на изготовление мелких поделок и украшений.

Агат представляет собой полосчатую разновидность халцедона. Иногда на агатах обнаруживаются многообразные и причудливые узоры, окрашенные в разнообразные цвета и оттенки. Агаты, в которых естественный их узор напоминает формы различных животных, растений или какие-либо виды природы, особенно ценятся за их уникальность (неповторимость). Агат вследствие своего волокнистого строения и высокой твердости очень стоек в отношении истирания, поэтому он нашел широкое применение в технике для изготовления различного рода ступок, употребляемых в лабораторной и заводской практике для приготовления химически чистых реактивов и препаратов. Из агата изготовляют также чаши, кубки и разнообразные художественно выполненные изделия (рис. 22). Известно около 20 сортов агата. Наиболее ценными считаются розовые агаты и агаты с изумрудно-зелеными жилками.

Рис. 22. Изделия из агата: бокал, чаша, бусы и ступка

Оникс представляет собой ленточный агат, в котором молочно-белые полосы чередуются с окрашенными. Особенно ценится за свою красоту прозрачный оникс.

По древнему преданию, месторождений оникса открыто так мало потому, что обнаружить его может только "чистый сердцем и безгрешный в мыслях человек".

Окрашенные полосы в ониксе бывают черного, буро-серого или синеватого цвета. Соответственно с этим различают собственно оникс, сардоникс и халцедоникс.

Гелиотроп от остальных камней данной группы отличается тем, что на фоне зеленого халцедона имеются включения красивых кроваво-красных точек и пятнышек.

Сердоликом или корнеолом называют красный халцедон. Его окраска бывает различной - от слабокрасного до темнокрасного цвета.

Опал. Опал образован из тончайших пленок или мельчайших, неразличимых под микроскопом частиц водного кремнезема (SiO₂•nH₂O). Опал обычно имеет в своем составе от 3 до 13% воды; кроме того, он может содержать в качестве посторонних примесей окиси некоторых металлов: алюминия, магния, кальция и железа. Существует очень много разновидностей опала, но наиболее ценным в ювелирном деле является благородный, или драгоценный, опал и так называемый огненный опал.

Благородный опал - один из красивейших камней. К этому камню больше всего подходит известная цитата древнеримского ученого Плиния, который писал, что "некоторые из камней поставляются выше всякой цены и меры богатств человеческих, так что для многих людей к высочайшему и совершенному созерцанию природы довольно одного драгоценного камня"^*.

^* (В переводе академика В. Севергина.)

Собственный цвет благородного опала молочно-белый с голубоватым отблеском.

Опал обнаруживается обычно в трещинах и пустотах горных пород. Месторождения этого минерала связаны, вероятно, с горячими водными растворами кремнезема, проникшими в трещины и пустоты горных пород. Огненный опал представляет собой разновидность опала, однообразно окрашенную в красноватый, огненный цвет. Основные месторождения высококачественного опала находятся в Австралии. В СССР месторождения драгоценного опала не известны.

Опал представляет собой стеклообразные или эмалевидные тела, пронизанные во всех направлениях сетью очень тонких, невидимых глазом капилляров, наполненных воздухом и водяными парами. Вследствие такого его строения лучи света подвергаются в опале многократному отклонению, рассеянию и разложению на составляющие их цвета спектра. Этим чисто физическим явлением и объясняется изумительная световая игра опала. При поворотах камня в различных его частях то вспыхивают, то потухают лучи всех цветов радуги во всевозможных их комбинациях, представляя восхитительное зрелище. В опале различные цвета всех камней как бы соперничают друг с другом. Опал очень ценился в древности. По Плинию, один из сенаторов Древнего Рима - Ноний, обладавший опа" лом величиной с небольшой орех, предпочел идти в изгнание, чем отдать свой камень императору Марку Антонию.