1.Общая характеристика бериллов. 4
Бери́лл — минерал гексагональной сингонии, из подкласса островных силикатов[1]. Некоторые из разновидностей берилла в частности, изумруд и сочно окрашенный аквамарин, относятся к драгоценным камням. Бериллами называют целый класс минералов — силикатов алюминия и бериллия. Разновидности берилла различают по цвету. Наиболее известны: темно-синий августит; зеленовато-голубой аквамарин, розовый воробьевит, медово-желтый гелиодор, травяно-зеленый изумруд. Химическое родство всех этих камней удалось установить лишь в начале XIX века, но догадывались люди об этом, как это ни странно, давно. Плиний Старший писал: «Берилл, как полагают, имеет ту же природу, что и изумруд, или по крайней мере весьма с ним сходен»[2].
Исследование берилла сегодня весьма актуально, поскольку берилл применяется не только в ювелирном деле, он также являются главной рудой для получения оксида бериллия, который используется для приготовления специальных сплавов – главным образом с медью, а также с железом и никелем. Берилл успешно применяется для изготовления наиболее важных деталей самолетов, ракет и космических кораблей.
Цель исследования – изучить минералы группы бериллов.
Задач исследования:
1. Изучить виды и особенности бериллов.
2. Описать месторождения бериллов и особенности формирования.
В число драгоценных камней, описываемых в этой работе, входят изумруд, аквамарин и обычный берилл. Они имеют неоспоримое право на внимание всех любителей драгоценных камней. Изумруд давно стоит в ряду наиболее дорогих драгоценных камней. Даже Плиний помещал изумруд на третье место, хотя ему были известны только сравнительно плохие камни из Египта и, возможно, с Урала. Он говорит: «На третьем месте, по многим причинам, стоит изумруд. Действительно, нет другого камня, цвет которого был бы более приятен для глаза»[3] (согласно Плинию, алмаз был первым, а жемчуг - вторым). Изумруды являются излюбленными камнями в кольцах и, без сомнения, пользовались бы такой же популярностью в виде более крупных ювелирных изделий, если бы не были столь дороги. Голубовато-зеленый аквамарин часто используется у ювелиров в качестве центрального камня подвески.
В минералогии название «берилл» прилагается ко всем разновидностям этого минерала, название «изумруд» – к зеленой разности, а «аквамарин» – к разности цвета морской волны. Но в ювелирном деле термин «берилл» имеет более узкий смысл и используется для обозначения светлоокрашенных камней, а также камней, имеющих не зеленую, а другую окраску, так что вошло в обычай говорить о «желтом берилле» или «розовом берилле». В последнее время проводится дальнейшее разграничение понятий, причем для розовых камней используется название «морганит», а для золотисто-желтых – «гелиодор».
Название минерала пришло к нам через латинское «beryllus» от греческого древнего слова, значение которого теряется в веках. Возможно, оно с самого начала относилось, по крайней мере, частично, к тем же разновидностям этого минерала, которые и сейчас обозначаются этим названием. Слово «изумруд» (английское «emerald») происходит от персидского слова, которое в греческом языке преобразилось и через такие измененные формы латинского «smaragdus», как «esmeraude», «emeraude» и «esmeralde», дошло до наших времен.
Современная форма слова «emerald» (изумруд) появилась в английском языке лишь в XVI в. Ранее оно, по-видимому, всегда использовалось для обозначения минералов, имеющих зеленый цвет, однако первоначально им называли не прозрачные минералы, а, возможно, непрозрачные, но ярко окрашенные, такие, как хризоколла, и это название не прилагалось к зеленым бериллам до тех пор, пока такие камни не были найдены в Верхнем Египте. Название «аквамарин» вошло в употребление благодаря удачному описанию этой разновидности берилла, сделанному Плинием, хотя сам Плиний и не употреблял его: «Больше всего ценятся те бериллы, которые своим цветом напоминают чистую зелень морских вод»[4]. Тот факт, что изумруд и берилл принадлежат к одному минеральному виду, с определенностью установили лишь в начале XIX в.; однако об этом подозревали еще во времена Плиния, который писал: «Берилл, как полагают, имеет ту же природу, что и изумруд, или по крайней мере весьма с ним сходен»[5]. Разновидность морганит получила название в честь банкира Моргана, чья коллекция драгоценных камней находится ныне в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке. Лакруа назвал воробьевитом розовые, а также бесцветные бериллы с Мадагаскара, однако это название В. И. Вернадский ранее дал бесцветным бериллам с Урала в память о В. И. Воробьеве. Бесцветный берилл из Гошена в шт. Массачусетс, США, был назван гошенитом, по это название выходит из употребления. Название «гелиодор» прилагается к желтым бериллам, обнаруженным на юго-западе Африки в 1910 г.; оно происходит от греческих слов «солнце» и «дар».
Берилл, если иметь в виду название, под которым этот минерал известен науке, является алюмосиликатом бериллия и имеет формулу Be3Al2Si6O18. Анализы часто показывают присутствие в нем небольших количеств щелочных металлов, а также гелия. Полагают, что атомы этих элементов не входят в кристаллическую решетку содержащего их берилла, а удерживаются в каналах структуры, расположенных параллельно оси симметрии шестого порядка. Алюминий может замещаться небольшими количествами хрома и окисного железа.
В изумрудах было обнаружено от 1 до 2% воды. Бериллий, как указывает его название, впервые был открыт в образце минерала берилла в 1798 г. химиком Вокленом. Одно время он был известен под названием «глициний» (от греческого «сладкий») из-за сладкого вкуса его солей. Чистый берилл бесцветен, но благодаря почти неизменному присутствию примесей он приобретает различную окраску. Наиболее часты следующие цвета: зеленый (он столь своеобразен у этой разновидности, что соответствующий оттенок получил название изумрудно-зеленого), от зеленоватого (цвета морской волны) но голубого у аквамарина, розовый у морганита и желтый. Цвет изумруда обычно обусловлен незначительной примесью хрома. Много лет назад Гольдшмидт обнаружил, что в зеленых норвежских бериллах содержится больше ванадия, чем хрома, и на основании этого факта пришел к выводу, что трехвалентный ванадий может играть в берилле ту же роль, что и хром. С тех пор ванадий был обнаружен в изумрудах из многих месторождений, а в зеленом берилле из Салининхи в бразильском штате Баия ванадий сопровождается заметным количеством железа и лишь следами хрома. Окрашенные одним лишь ванадием зеленые бериллы получены искусственным путем. Предлагалось название «изумруд» использовать лишь для обозначения зеленых бериллов, окрашенных примесью хрома. Такое ограничение понятия «изумруд» было бы полезным для специалистов, причем наличие или отсутствие хрома быстро определялось бы с помощью спектроскопа, но весьма вероятно, что для непрофессионалов изумруд всегда останется «сверкающей зеленой разновидностью берилла»[6].
В аквамаринах оттенки цвета, меняющиеся от голубоватого до желтовато-зеленого, обусловлены, по-видимому, главным образом примесью железа. Розоватый оттенок морганита может быть связан с присутствием лития, а с примесью окисного железа обычно связана окраска желтых бериллов. Гелиодор содержит незначительную примесь урана и поэтому радиоактивен.
Берилл кристаллизуется в гексагональной сингонии, и его кристаллы обладают всеми видами симметрии, возможными в этой сингонии. Нормальный кристалл представляет собой шестигранную призму, которая у изумруда неизменно усечена (в целых кристаллах) гранью базопинакоида, располагающейся перпендикулярно ребрам призмы. Кристаллы аквамарина, кроме того, имеют ряд небольших наклонных граней, а камни из СССР и Бразилии характеризуются конической формой, обусловленной растворением.
По своей симметрии берилл оптически одноосен, а поскольку показатель преломления необыкновенного луча у него меньше, чем показатель преломления луча обыкновенного, он оптически отрицателен. Значения показателей преломления необыкновенного и обыкновенного лучей изменяются в широких пределах – от 1,506 до 1,590 и от 1,571 до 1,599 соответственно, а двупреломление увеличивается с увеличением показателя преломления от 0,005 до 0,011. Дихроизм весьма слабый. Исключение представляют изумруды из Колумбии, в которых он отчетлив, причем цвет камня меняется от желтовато-зеленого до голубовато-зеленого. Дисперсия в интервале В - G низкая – 0,014. Плотность берилла варьирует от 2,67 до 2,90. Таким образом, берилл гораздо плотнее, чем кварц, и если берилл и кварц поместить в трубку с соответственно подобранной тяжелой жидкостью, первый всегда будет скапливаться ниже второго (рис. 74). Плотность колумбийских и сибирских изумрудов колеблется от 2,68 до 2,74, по в среднем равна 2,712. Бразильские бледные изумруды менее плотные, плотность их колеблется от 2,67 до 2,70, а южно-африканские изумруды более плотные, плотность их изменяется от 2,72 до 2,77, но в большинстве случаев значение плотности близко к 2,75.
Плотность аквамаринов и желтых бериллов колеблется от 2,68 до 2,75. Бразильский зеленый берилл имеет плотность около 2,80, а морганит имеет самую большую плотность по сравнению с другими разновидностями берилла: от 2,72 до 2,90, в большинстве случаев около 2,82. Эти высокие значения плотности могут быть обусловлены присутствием щелочных металлов – цезия и рубидия. У синтетических изумрудов, которые были получены раньше, плотность и оптические константы были заметно ниже, чем у природных камней, но в искусственных изумрудах, полученных позднее, такое различие отсутствует. Тщательное изучение включений остается одним из лучших методов, позволяющим отличать природные и искусственные камни.