Неметаллические полезные ископаемые.

Глава 15. Цветные камни.

Под термином цветные камни, или камнесамоцветное сырье, понимается разнообразная группа минералов и горных пород, в том числе органического происхождения и синтетических, обладающих специфическими эстетическими, техническими и экономическими свойствами, предопределившими их практическое использование. В этой группе объединяется все то, что известно в литературе под наименованиями самоцветы, драгоценные, полудрагоценные, декоративные, благородные, ювелирные, поделочные, ювелирно-поделочные и иные камни, а также их синтетические (искусственные) аналоги и имитации. Если раньше под цветными камнями понимали лишь красиво окрашенные непрозрачные минералы и горные породы, то сейчас к ним относятся и прозрачные драгоценные камни-самоцветы, включая уже рассмотренные алмазы. Все многообразие проблем, связанных с исследованием цветных камней, составляет содержание специальной научной дисциплины - геммологии, зародившейся на рубеже XIX - ХХ вв.

Современное ювелирное и камнерезное производство использует более 100 минералов и горных пород (цветных камней), обладающих красивым рисунком или цветом, прозрачностью, опалесценцией, ярким блеском, игрой света и другими эстетическими и декоративными свойствами; они характеризуются высокой твердостью и прочностью, хорошо шлифуются и полируются. Одна часть из них представлена кристаллами различных минералов: корунда (рубин и сапфир), берилла (изумруд, аквамарин, гелиодор, воробьевит и др.), хризоберилла (александрит), топаза, оливина (хризолит), сподумена (кунцит), турмалина, циркона (гиацинт), шпинели, гранатов (родолит, демантоид и др.), кварца (аметист, цитрин и др.), иризирующих прозрачных и непрозрачных полевых шпатов (лунный и солнечный камень); другие являются кристаллическими и скрытокристаллическими агрегатами кварца (авантюрин), халцедона (хризопраз) и опала, бирюзы, гематита, гипса (селенит), арагонита (мраморный оникс), лазурита, малахита, родонита, жадеита, нефрита; третьи - различными горными породами (обсидиан, яшма, лиственит, агальматолит, чароит и др.) и органическими соединениями янтарь, жемчуг, гагат).

Среди них имеются представители практически всех групп и классов эндогенного, экзогенного и метаморфогенного минералообразования, выделяемых в известных классификациях Б.Я.Меренкова, Е.Я.Киевленко, Я.П.Самсонова и А.П.Туринге, В.П.Петрова и др.

Генетические типы драгоценных и поделочных камней (по В.П.Петрову)
Драгоценные камни (прозрачные)
Породообразующие минералы магматических пород: алмаз, оливин солнечный и лунный камень, лабрадор, нефелин, содалит, эпидот, энстатит, апатит.
Драгоценные камни пегматитов (преимущественно минералы занорышей): александрит, хризоберилл, аквамарин, берилл, изумруд, эвклаз, топаз, фенакит, турмалин, гиацинт (?), бенитоит, сподумен (кунцит и гидденит), горный хрусталь, касситерит.
Поствулканические минералы эффузивных пород: опал, датолит. пренит. томсонит.
Породообразуюшие минералы контактных пород: сапфир, рубин, шпинель, демантоид, альмандин, уваровит, пироп, кордиерит, кианит, везувиан.
Гидротермальные минералы: горный хрусталь и другие минералы кварца, диоптаз, аксинит, датолит, виллемит, флюорит.
Цветные камни (непрозрачные)
Минералы коры выветривания: бирюза, малахит, варисцит, хризоколла, морская пенка.
Минералы осадочных пород: селенит, мраморный оникс, каменная соль.
Поствулканические минералы эффузивных пород: агат, халцедон, сердолик.
Магматические породы: обсидиан, порфирит, лабрадорит, серпентинит.
Метаморфические породы: орлец, яшма, хризопраз, агальматолит, стеатит, кварцит, мрамор.
Осадочные породы: алебастр, брекчия.

Цветные камни принято разделять на три группы: ювелирные, поделочные и декоративно-облицовочные. Следует отметить, что в наиболее распространенной классификации цветных камней, предложенной Е.Я.Киевленко (табл. 23) и учитывающей как рыночную стоимость, так и применение их в ювелирных изделиях и предметах художественного камнерезного промысла, все множество ювелирных и поделочных камней подразделяется не на две, а на три группы с добавлением переходной - ювелироно-поделочной - и дальнейшим разделением этих групп на порядки.

Ювелирные (драгоценные) камни используются для изготовления дорогих украшений и предметов роскоши. Это главным образом редкие, эффектные, преимущественно прозрачные кристаллы. Их отличают три главных достоинства: красота, долговечность, редкость. Сюда следует добавить также особое экономическое свойство этих камней - их высокую стоимость, сосредоточенную в небольшом физическом объеме. Поэтому наряду с благородными металлами они служат валютным эквивалентом государственного достояния, а наиболее совершенные и крупные из них являются национальными сокровищами. Как правило, ювелирные камни подвергаются самой разнообразной огранке; единицей их измерения является карат (0,2 г), в редких случаях - грамм.

Стоимость добываемых драгоценных камней зависит от многих факторов. По данным Я.П.Самсонова и Ю.Г.Цветкова, в середине 70-х гг. минувшего столетия она составляла в мире (без СССР) 390 млн. долларов/год. Соответственно ранжировка стран-производителей этого природного сырья в стоимостном выражении приведена в табл. 24. Своеобразными регуляторами добычи и потребления ювелирных камней являются центры их обработки и торговли: Идар-Оберштайн (Германия), Джайпур (Индия), Бангкок (Таиланд), Кофу (Япония), а также Нью-Йорк (США), Антверпен (Бельгия), Женева (Швейцария), Сянган и Израиль.

Ювелирно-поделочные камни по своим стоимостным характеристикам значительно уступают ювелирным. Они используются, с одной стороны, для изготовления всевозможных ювелирно-галантерейных изделий массового спроса (плоских вставок, кабошонов и др.), а с другой - являются сырьем для всевозможных камнерезных поделок. Это уже не столько прозрачные и полупрозрачные монокристаллы минералов, как их кристаллические и скрытокристаллические ярко окрашенные агрегаты. Их торговая цена значительно колеблется, отражая конъюнктуру быстро меняющейся моды. Физической единицей сырья этой группы является килограмм.

Поделочные камни также отличают яркие окраски и всевозможные рисунчатые текстуры, что позволяет использовать их после соответствующей обработки (распила, полировки и т.п.) для получения всевозможных изделий и сувениров; некоторые из них представляют великолепное декоративно-облицовочное сырье, применяемое для художественного оформления интерьеров, а иногда и фасадов дворцов, храмов и других уникальных архитектурных сооружений. Главенствующую роль в этой группе играют горные породы. Сырье измеряется в центнерах и тоннах.

Государственным балансом полезных ископаемых Российской Федерации на начало 2000 г учтено 135 месторождений (22 разрабатывавшихся) и 265 рудопроявлений камнесамоцветного сырья. Из них на группу ювелирных камней приходилось 32 месторождения и 106 рудопроявлений, ювелирно-поделочных - соответственно 62 и 116, а поделочных - 41 и 43.

Как это уже было показано на примере алмазов и горного хрусталя, многие свойства цветных камней стали широко использоваться в технике. Это - высокая твердость и абразивность (алмаз, корунд, гранат), однородность, вязкость и прочность мелкозернистых и тонковолокнистых агрегатов (агат, нефрит), оптическая активность среды как необходимое условие для создания твердотелых лазеров (рубин, сапфир), пьезоэлектрический эффект и различные оптические свойства (кварц, горный хрусталь, флюорит, исландский шпат, турмалин) и др.

Спецификой камнесамоцветного сырья как полезного ископаемого являются изменчивость конъюнктуры его потребления, разнообразие входящих в него минеральных видов различного генезиса неравномерность распределения и изменчивость качества, сильно затрудняющих разведку и геолого-экономическую оценку месторождений. Возрастающий дефицит этого сырья привел к появлению его синтетических аналогов.

В настоящее время синтезированы и широко используются в ювелирной практике (наряду с все возрастающим их потреблением в различных областях науки и техники) многие наиболее популярные драгоценные камни: рубин, сапфир, шпинель, изумруд, аметист, опал, александрит, сподумен, фенакит, лазурит, малахит, бирюза, культивированный жемчуг, искусственно выращиваемый в раковине устрицы с введенной в нее затравкой. Сюда следует добавить также синтезированные камни, отсутствующие в природе: фианит, иттрий-алюминиевый и гадолиний-галлиевый гранаты, титанат стронция (фабулит), лантан-галлиевый силикат и др.

Наряду с синтетическими камнями в ювелирной промышленности используются облагороженные разновидности, т.е. природные камни, подвергнутые различным физико-химическим воздействиям для улучшения их цвета, повышения твердости и т.п. Чаще других облагораживаются мелоподобная бирюза, скрытокристаллические разновидности минералов кремнезема (агат, халцедон, опал и др.), бесцветный топаз, бледно окрашенный корунд и др.

От синтетических драгоценных камней следует отличать их имитации, изготавливаемые обычно из специального свинцового стекла - страза, хорошо поддающегося огранке и характеризующегося высокой дисперсией, с добавлением к нему различных хромофоров и пластмасс. Обнаружить подделки и имитации под драгоценные камни, различать их от синтетических аналогов - одна из важных, зачастую весьма трудных задач современной геммологии.

15.1. Благородный корунд A1₂O₃

Уступающий по твердости и абразивности лишь алмазу, корунд (по шкале Мооса твердость 9) благодаря ярким окраскам своих благородных разновидностей (рубина и сапфира) во всех классификациях ювелирных камней занимает ведущее место наряду с алмазом и изумрудом. Минерал кристаллизуется в тригональной сингонии; его кристаллы имеют столбчатую, боченковидную, пирамидальную, пластинчатую формы и др. Спайность весьма несовершенная, блеск стеклянный, наилучшие разновидности совершенно чистые и прозрачные, дисперсия показателей преломления 0,018, двупреломление в среднем 0,008.

Химически чистый корунд бесцветен. Красная окраска различных интенсивностей и оттенков (рубин) обусловлена наличием примеси хрома (Сr⁺³), изоморфно замещающего алюминий (Al⁺³) в алюмокислородных октаэдрах, а синяя, голубая, зеленая, фиолетовая, оранжевая, желтая, коричневая и др. (сапфир) также различных интенсивности, глубины и оттенков - примесями титана (Ti⁺⁴), железа (Fe⁺², Fe⁺³), иногда марганца (Mn⁺⁴, Mn⁺³) и хрома (Cr⁺³). Из других примесей-хромофоров присутствуют также ванадий, иногда никель и медь. Известны камни с проявлением астеризма в виде 6-лучевой звезды или эффекта <кошачьего глаза>, обусловленных закономерно ориентированными включениями иголочек рутила.

Главным геолого-промышленным типом месторождений благородного корунда являются элювиально-делювиальные и аллювиальные (террасовые и долинные) россыпи, широко представленные в Мьянме, Австралии (штаты Квинсленд и Новый Южный Уэльс), Индии (штаты Кашмир и Джамму), Шри-Ланке, Таиланде, Кампучии и др. странах. Коренные источники этих россыпей генетически разнообразны, представляя гнездовую и акцессорную рассеянную вкрапленность кристаллов сапфира или рубина в базальтах (Австралия, Кампучия, Таиланд), щелочных лампрофирах (месторождение Його-Галч в штате Монтана, США), силикатных флогопит-скаполит-плагиоклазовых скарнах (Шри-Ланка, Мьянма), слюдитовых грейзенах (месторождение Умба в Танзании и др.), сиенитовых и миаскитовых пегматитах (Канада, Шри-Ланка, Мьяниа), кристаллических сланцах и гнейсах гранулитовой и амфиболитовой фаций метаморфизма.

Кроме того, имеют промышленное значение и выделяются в качестве самостоятельных геолого-промышленных типов: жилообразные, гнездовые скопления и вкрапленность рубина в форстерит-диопсидовых магнезиальных скарнах среди доломитовых мраморов и кальцифиров глубокометаморфизованных гнейсовых толщ, интрудированных гранитоидами (месторождения Могокского района Мьянмы, р. Хунза Пакистана, месторождения Афганистана и Таиланда); жилы и линзы гранитоидных пегматитов с крупными кристаллами сапфира и рубина в полевошпатовой и контактовой с вмещающими доломитами и мраморами актинолит-тремолитовой зонах (месторождение Сунджем в штате Кашмир, Индия).

Рис. 81. Схема геологического строения Могокского района месторождений рубина и сапфира, Сев. Мьянма (по Юеру). 1 - аллювиальные отложения; 2 - основные и ультраосновные породы; 3 - щелочные породы; 4 - граниты формации Кобаинг; 5 - сиениты; 6 - авгитовые и роговообманковые граниты; 7 - кварциты; 8 - известковистые гнейсы; 9 - известняки и кальцифиры; 10 - нерасчлененные кристаллические породы. Месторождения: 11 - рубина, 12 - сапфира, 13 - благородной шпинели.

Месторождения рубина Мьянмы

Всемирно известный Могокский рубиноносный район (или Могокский каменный пояс) в Мьянме с древнейших времен является источником драгоценных камней и в первую очередь самого высокосортного карминово-красного рубина цвета <голубиной крови>.

Район находится к северо-востоку от Мандалая в высокогорной части страны и занимает площадь около 400 км². Его геологическое строение предопределено широким развитием глубоко метаморфизованных предположительно архейских пород - гранулитов, гранатовых гнейсов и кристаллических сланцев с прослоями кондолитов (силлиманитовых кварцитов), прорванных лейкократовыми гранитами комплекса Кобаинг (рис. 81). Участками в составе этих толщ появляются мощные горизонты преимущественно кальцитовых мраморов и ассоциирующих с ними известковистых гнейсов.

Мраморы - преимущественно грубозернистые породы белого, серого или буроватого цвета, сложенные преобладающим кальцитом с варьирующим количеством доломита и чешуйками графита. Содержание в них основных породообразующих оксидов СаО и MgO находится в интервалах соответственно 29,6-48,7 и 12,68-22,38%.

Граниты интрузивного комплекса Кобаинг обогащены кремнеземом (SiO₂ 72,4%) и щелочами (Na₂O 3,0б%; К₂О 4,52%), но обеднены кальцием (СаО 2,33%) и магнием (MgO 0,09%). Помимо основной интрузивной фации в районе широко проявлена жильная серия этого комплекса, представленная телами и дайками гранитов, гранит-пегматитов и пегматитов.

В центральной части района обнажается крупный Онгаинский массив сиенитов; второй, несколько меньший массив этих пород, находится на севере района. Из других интрузивных образований зафиксированы небольшие тела авгитовых и роговообманковых гранитов, щелочных, основных и ультраосновных пород.

Рубиновая минерализация отчетливо приурочена к контакту мраморов с массивами, мелкими телами и дайками гранитов и пегматитов Кобаингского интрузивного комплекса. Мраморы в этом случае контактируют с гнейсами либо содержат их прослои. Главные месторождения Могокского района Пэйксви, Могок, Ибу, Тапанбин, Колан, Пиянгбин, Луда, Катхе, Кьятпиин и Кияккиян связаны с поясом мраморов вдоль долины р. Могок, объединяющим пачки протяженных пластов и линз мраморов и кальцифиров и прослеживающимся в субширотном направлении. В составе этого пояса отмечается и наибольшая концентрация даек гранитов, гранит-аплитов и пегматитов.

Зоны продуктивных контактов даек и мраморов представляют магнезиально-кальцитовые скарны с характерным минеральным парагенезисом, включающим форстерит, диопсид, флогопит, скаполит, апатит, хондродит, а также шпинель и рубин. Последние образуют в породе рассеянную вкрапленность и гнездообразные скопления.

Кристаллы рубина имеют преобладающий призматический и боченковидный габитус и окрашены в ярко-красные тона. Массовая доля Cr2O3 в них составляет около 2%. Встречаются рубины с астеризмом. Особенность кристаллов этого района - наличие в них параллельных (<шелк>) или пересекающихся под углом 60° (<сетка>) включений игольчатого рутила, шпинели, апатита, оливина, кальцита, желтого сфалерита, титанита, прозрачной слюды. Крупные рубины редки, их масса не превышает десятков карат.

Образование магнезиально-кальцитовых скарнов однозначно понимается как результат контактового воздействия на доломитизированные мраморы высокотемпературных пневматолито-гидротермальных растворов - дериватов кислой магмы Кобаингского интрузивного комплекса.

В тесной пространственно-генетической связи с коренными скарновыми месторождениями в Могокском районе имеются крупные вторичные элювиально-делювиальные месторождения рубина (бионы), формирующиеся на закарстованном мраморном плотике. Широкие трещины и карстовые пустоты в этих мраморах размером более 1 м в поперечнике выполнены обломочно-глинистым остаточным материалом, содержащим кроме кристаллов рубина шпинель, аметист, хондродит, апатит, авгит и другие минералы.

Рис. 82. Схема геологического строения о. Шри-Ланка (по Фернандо). Отложения: 1 - современные, 2 - плейстоценовые, 3 - миоценовые, 4 - юрские; серия кондалитовая, архей: 5 - кварц-гранат-силлиманитовые породы, 6 - кальцифиры; серия Виджаян, архей: 7 - чарнокиты и гранатовые гнейсы, 8 - биотитовые гнейсы; 9 - граниты, сиениты; 10 - долериты; 11 - область, наиболее богатая драгоценными камнями.

Месторождения сапфира Шри-Ланки

Шри-Ланка является практически единственным поставщиком на мировой рынок наиболее ценных голубых звездчатых сапфиров, обладающих оптическим эффектом и стоящих в ювелирной табели о рангах на одной ступени с небесно-синими камнями индийского происхождения - кашмирскими сапфирами. Их добыча, равно как и других менее ценных разновидностей этого камня (желтых, оранжевых и др.), производится из многочисленных аллювиальных россыпей месторождений на юго-западе страны в районе г. Ратнапура (Город Драгоценных Камней) на площади около 2000 км². Наиболее известными месторождениям являются Пелмандулла, Раквана, Эхнелийягода, Багангода и Курувита.

Преобладают русловые (долинные) и террасовые россыпи. Продуктивные гравийно-галечниковые отложения (иллам), постоянно содержащие валуны и гальку белого кварца, железистые стяжения, песок и органогенный материал, в составе россыпи образуют небольшие, прерывистые, незакономерно встречающиеся линзы мощностью около 0,6 м. Между этими продуктивными (сапфироносными) линзами и коренным плотиком россыпи, сложенным породами кондалитовой серии (кристаллические известняки, доломиты, кварциты, силлиманит-гранат-графитистые сланцы или кондалиты), постоянно наблюдается слой крупного галечника мощностью около 0,5 м. Перекрывающими отложениями в россыпи являются косослоистые пески (0,8 м), переходящие вверх в черные пески (1,7 м) с корнями деревьев.

Продуктивный слой (иллам) залегает на глубине от 1,5 до 15 м, изредка до 36 м от дневной поверхности. Сапфир в этом слое практически всегда ассоциирует с другими цветными камнями. Это цветные разновидности обычного корунда, зеленая шпинель (цейлонит), циркон, цветной турмалин, топаз, гранат, берилл (в том числе аквамарин), кордиерит, аметист, хризоберилл (александрит и кошачий глаз), ортоклаз (лунный камень), сфен, фибролит, андалузит, диопсид, корнерупин, апатит и сопутствующий им рутил. Здесь же встречаются торит, монацит, фергюссонит, самарскит, танталит.

Для этих месторождений характерны многие разновидности сапфира. Здесь найдены голубые и синие камни, в том числе и очень крупных размеров. Обычные сапфиры имеют бледную окраску и часто бывают разноокрашенными. Наиболее распространены бесцветные, желтые и оранжевые камни, причем все густо-желтые сапфиры получили название <королевские топазы>, а бледные - <восточные топазы>. Изредка встречаются более ценимые зеленые разновидности, а также звездчатые сапфиры.

Типоморфными особенностями сапфиров Шри-Ланки являются твердые включения различных минералов, а также жидкие и газово-жидкие включения в виде различных каналов, сеток, сот и др. В составе твердых включений установлены циркон с его плеохроичными двориками, гранат, турмалин, шпинель, слюда, гематит, кальцит, халькопирит, иголочки рутила с параллельной (шелк) и пересекающейся (сетка) ориентировками.

Коренной источник сапфиров рассматриваемых месторождений не ясен. Вероятно, не подлежит сомнению факт сноса обломочного материала россыпей с приподнятой горной центральной части острова, сложенной интенсивно метаморфизованными архейскими образованиями, включающими гранулиты, кристаллические сланцы и гнейсы, прорванные телами пегматитов (рис. 82). Различными исследователями указывается на три возможных коренных источника сапфиров: силикатные скарны, пегматитовые жилы и гранулиты.

Сапфировая минерализация, связанная с силикатными скарнами, фиксируется, в частности, в 60 км к восток-юго-востоку от г. Канди в центральной приподнятой чисти острова. Здесь крупный сиенитовый массив прорывает крупнозернистые доломитовые мраморы кондалитовой серии с образованием по ним скарнов. В составе последних форстерит, диопсид, флогопит, шпинель, хондродит, апатит, пирит. В эндоконтакте массива среди крупнозернистого пироксенового сиенита фиксируются эндоскарновые силикатные обособления до 0,3 м в поперечнике, сложенные агрегатом зерен олигоклаз-андезина, скаполита и силлиманита с многочисленными вкрапленниками кристаллов сапфира, чешуйчатого флогопита и зернами шпинели розовато-лилового цвета. Кристаллы сапфира длиной около 1 см прозрачны, окрашены в голубовато-зеленый и синий цвета и обнаруживают призматический боченковидный и остропирамидальный габитус.

Близ г. Канди среди кристаллических сланцев и гнейсов гранулитовой и амфиболитовой фаций метаморфизма встречены также и сапфироносные гранулиты, а в окрестностях г. Мотара - пегматитовые жилы с кристаллами сапфира. Однако, как полагает Е.Я.Киевленко, кристаллы сапфира из гранулитов и пегматитов имеют совершенно иной облик по сравнению с указанным при рассмотрении россыпей.

Разработка месторождений ведется местными жителями с применением простейших методов: гравийно-галечный материал иллам добывается из небольших шурфов, транспортируется к воде в корзинах, затем промывается до серого шлиха с последующей ручной отборкой драгоценного материала. Крупнейший в мире кристалл сапфира голубого цвета массой 6033,4 г и размерами 28x18 см был найден близ г. Ратнапура в 1981 г.

15.2. Благородный берилл Be₂A1₂[Si₆O₈]

Неповторимая разнообразная окраска - отличительная черта благородного берилла, в первую очередь травяно-зеленого изумруда и голубого, иногда с зеленоватым оттенком аквамарина. Встречаются также розовые (воробьевит), золотисто-желтые (гелиодор), землянично-красные (биксбит), сапфирово-синие (аквамарин-максис) и другие цвета минерала.

Берилл относится к гексагональной сингонии. Его кристаллы отличаются правильной вытянутой, изометричной и сплюснутой формами, призматическим габитусом, стеклянным, чуть жирноватым блеском, прозрачностью, высокой твердостью (7,5-8), отсутствием спайности и неровным раковистым изломом.

В качестве примесей в нем могут быть ионы железа, хрома, магния, натрия, лития, цезия, рубидия и других элементов, а также цеолитная вода (1-2%), которая вместе с щелочами заполняет параллельные оси шестого порядка структурные каналы. Зеленая окраска изумруда обусловлена наличием в нем хрома (Cr⁺³), голубая и синяя аквамарина присутствием железа (Fe⁺³) и отсутствием щелочей. При нагревании кристаллы могут обесцвечиваться или менять свою окраску.

Главнейшие геолого-промышленные типы месторождений берилла следующие.
1. Жильные и линзообразные тела занорышевых микроклиновых пегматитов с кристаллами аквамарина, гелиодора и воробьевита в базитовых, ультрабазитовых породах и биотитовых сланцах. Эти месторождения являются комплексными: ведущими полезными компонентами в них чаще всего являются не благородные бериллы, а кристаллы мориона, дымчатого кварца и топаза; присутствуют также ювелирные турмалины (шерл), сподумен и редкие металлы. Длина пегматитовых тел 10-15 м, мощность 0,3-1 м. Обычно длиннопризматические, слабоокрашенные кристаллы благородного берилла (изумруд исключительно редок!) могут образовывать друзы и срастания с другими минералами в миароловых пустотах. К рассматриваемому типу относятся месторождения Старая Плантация, Пала-Чиф (США), Оуру-Прету, Говернадор (Бразилия), Эйосволл (Норвегия) И др.
2. Сложноветвящиеся жилы и жильные зоны флогопитовых и флогопит-биотитовых слюдитов с вкрапленностью кристаллов изумрудов среди метаморфизованных ультрабазитов, интрудированных гранитоидами. Слюдиты развиваются в зоне контакта с гранит-аплитами и пегматитами, рассматриваясь в качестве грейзенов. Мощность жил колеблется от 0,2 до 10 м, протяженность жильных зон по простиранию достигает 300-500 м, глубина - 100-200 м и более. Призматические, иногда уплощенные таблитчатые кристаллы изумрудов сантиметровых размеров, сопровождаемые нередко александритом, бериллом, хризобериллом, турмалином, флюоритом, апатитом и другими минералами, неравномерно распределены в существенно флогопитовой массе породы. Ярким примером этого типа являются Изумрудные Копи Урала в нашей стране; он представлен также месторождениями Сандавана, Мустард (Зимбабве), Сомерсет (ЮАР), Раджгарх, Калигуман (Индия), Сват (Пакистан), Хабахталь (Австрия) и др.
3. Прожилки, жилы, штокверковые и жильные зоны кальцитового, доломит-кальцитового и пирит-альбитового состава с неравномерной вкрапленностью кристаллов изумруда среди черных глинистых сланцев и углистых известняков. Протяженность индивидуальных жил достигает 60 м, а мощность варьирует от миллиметров до 20 см. Призматические кристаллы изумруда размером 2-3 см ассоциируют с кальцитом, доломитом, пиритом, кварцем и альбитом, гетитом и баритом, образуя скопления в полостях. Выдающимися представителями данного типа являются телетермальные месторождения Колумбии: Музо, Чивор, Коскес, Вегод-Сан-Жоан; к нему принадлежит ряд месторождений Бразилии и Афганистана.
4. Горизонты продуктивных гравийно-песчано-галечниковых отложений с окатанной галькой ювелирного берилла в составе террасовых и долинных аллювиальных россыпей. Если для изумруда такие месторождения редки (Зимбабве, Бразилия, Австралия, Колумбия), то для других разновидностей благородного берилла это существенный источник промышленной добычи. Так, большая часть кристаллов аквамарина, ювелирного зеленого берилла и гелиодора в Бразилии добывается из аллювиальных россыпей рек Марабайя, Жекитиньоньи, Педра-Асул и др. Помимо упомянутых стран месторождения этого типа имеются на о. Мадагаскар и Шри-Ланке.

Изумрудные Копи Урала

Рудное поле Изумрудные Копи находится на восточном склоне Среднего Урала в северо-восточной части Восточно-Уральского поднятия в зоне сочленения Мурзинско-Адуйского антиклинория с Асбестовским синклинорием и включает в себя свыше 20 месторождений изумрудов. Эти месторождения локализованы вдоль восточного субмеридионального экзоконтакта Адуйского массива гранитоидов верхнепалеозойского возраста.

Среди вмещающих нижнесилурийских амфиболитов, биотит-плагиоклазовых и амфиболитовых сланцев, плагиогнейсов и роговообманковых порфиритов присутствуют небольшие согласные тела измененных ультрабазитов - серпентинитов, тальк-хлоритовых и тальковых сланцев. Все эти породы прорваны нижнекаменноугольным Восточным диоритовым массивом и многочисленными дайками аплитов, пегматитов, диоритов, плагиоклазитов, жилами флогопитовых слюдитов, кварцевого и кварц-плагиоклазового состава - дериватов Адуйских гранитоидов.

Все месторождения связаны с телами измененных ультрабазитов. Рудная зона одного из них, расположенного в центральной части рудного поля, не выходит за пределы такого массива дунитов и перидотитов, находящегося в окружении амфиболитов и других метаморфических пород нижнего силура. Этот массив и вмещающие его породы имеют моноклинальное залегание с крутым восточным и северо-восточным падением контактов под углом 60-80°. Осложненные многочисленными апофизами контакты Восточного диоритового и Адуйского гранитоидного массивов в районе месторождения также круто падают на восток и северо-восток.

Рудная зона месторождения объединяет серию слюдитовых (флогопитовых) жил и рассекает массив дунитов и перидотитов по диагонали в северо-западном направлении от его висячего (восточного) бока на юге к лежачему (западному) боку на севере. Она прослежена по простиранию на 800 м, на глубину до 150 м (без признаков выклинивания) и имеет ширину 50-70 м.

Мощность индивидуальных жил колеблется от нескольких см до 3-5 м в раздувах; их морфология осложнена раздувами, пережимами, разветвлениями и сочленениями с образованием <рудных столбов> размерами в десятки метров в плане. Подавляющее большинство слюдитовых жил приурочено к контактам ультрабазитов с амфиболитами или диоритами. Жилы сложены буровато-зеленовато-серым мелко- и среднечешуйчатым (0,1-0,3 см) часто развальцованным флогопитом и находящимися в его окружении многочисленными линзочками плагиоклаза. Контакты жил с ультрабазитами подчеркнуты актинолит-тремолитовой и тальковой метасоматическими зонами мощностью от 0,1 до 2-3 м.

Метасоматиты другого минерального состава развиваются по амфиболитам (биотит + плагиоклаз + сфен) и биотитовым плагиосланцам (гранат + полевой шпат + кварц + мусковит).

В флогопитовой массе слюдитовых жил, составляющей 99% их объема, помимо линзочек плагиоклаза (олигоклаз - андезин и альбит - олигоклаз) фиксируются выделения берилла, апатита, флюорита, а также фенакита, хризоберилла, изумруда и других минералов. Здесь также устанавливаются реликтовые и акцессорные минералы исходных ультрабазитов - оливин, тремолит, тальк и др.

Берилл встречается в виде столбчатых длинно- и короткопризматических кристаллов размером 6-8 см по удлинению, зернистых и шестоватых агрегатов, иногда образующих радиально-лучистые срастания. Кристаллы прозрачные и полупрозрачные, светло-зеленого, желтовато-зеленого и серо-зеленого цвета, нередко зональные с более густозеленой, прозрачной и чистой периферической частью. Элементы-примеси: K, Na, Li, Cs, Rb, Ti, Mn, Cr, V, Ni, Cu, Ga, Sc, Zr. В берилле могут быть включения флогопита; нередко он замещается фенакитом, хризобериллом, бавенитом, миларитом.

Ярко-зеленый изумруд чаще появляется непосредственно в слюдитах, чем в плагиоклазовых и актинолитовых выделениях. Его короткопризматические кристаллы имеют размеры до 8x4x4 см. Некоторые из них покрыты тонкой пленкой альбит-маргаритового состава. Характерна зональность: внутренняя зона (иногда мозаичная) - берилл, внешняя - изумруд; граница раздела зон подчеркивается структурами растворения, вростками флогопита и плагиоклаза. По сравнению с неокрашенным бериллом в изумруде повышается количество калия, натрия и лития; кроме того, в нем присутствуют железо, хром, магний.

Зернистые агрегаты хризоберилла, слагающие небольшие линзы и желваки до 10-15 см в поперечнике, фиксируются лишь в слюдитах. Кристаллы хризоберилла светло- и грязно - желтые, непрозрачные и полупрозрачные, имеют гексагональный облик. Снежно - белые и медово - желтые, короткопризматические, прозрачные и замутненные кристаллы фенакита исключительно редки; их размер не превышает 3-4 см; минерал образует гнездовые обособления в слюдитах. Хорошо ограненные кристаллы апатита имеют белую, желтую, голубоватую или зеленоватую окраску и размеры от 0,5 до 3-5 см в поперечнике.

Образование изумрудоносных слюдитовых жил Изумрудных Копей Урала - предмет внимания многих исследователей. Вслед за А.Е.Ферсманом, К.А.Власов считал, что это продукт остаточного, десилицированного ультраосновными породами пегматитового расплава, сильно обогащенного летучими и являющегося переходным к пневматолитам. По Д.С.Коржинскому слюдиты являются контактово-реакционными образованиями, связанными с инфильтрацией постмагматических растворов. Позднее А.И.Гинзбург, А.А.Беус и другие дополнили схему Коржинского, отнеся слюдиты к грейзенам основных и ультраосновных пород. Последующими исследованиями О.Е.Чижика и З.В.Лекуха с учетом данных палеотермометрии и состава водных вытяжек по включениям в берилле, изумруде, фенаките, хризоберилле, апатите и плагиоклазе показано, что формирование слюдитов с сопровождающей изумрудно-берилловой минерализацией происходило в результате наложения пневматолито-гидротермальных растворов гранитоидных магм на ультраосновные породы с широким развитием метасоматоза. Кристаллизация изумруда в слюдитах происходила совместно с апатитом при температурах ниже границы пневматолиза и гидротермальной области (350-370°С) после образования бесщелочного раннего берилла и олигоклаз-андезина, хризоберилла и фенакита, но предшествовала формированию альбит-олигоклаза, кварца и флюорита.

Уникальные камни, Найденные в Изумрудных Копях Урала: Изумруд Коковина (или Кочубеевский изумруд) массой в 11 тыс карат, хранящийся в Минералогическом Музее РАН (Москва); Славный Уральский массой в 3362,5 карат, находящийся в Алмазном фонде страны (Москва).

Рис. 83. Схема геологического строения (вверху) и разрез (внизу) месторождения Музо, по Шейбе (Е.Я.Киевленко и др.). 1 - изумрудоносные слои углистых сланцев с прослоями известняков; 2 - брекчированные и измененные породы (слои камо и сенсеро); 3 -брекчированные известняки слоев камбиадо; 4 - слои углистых известняков с прослоями сланцев камбиадо. АБ - линия разреза.

Месторождения изумруда Колумбии

Большая часть мировой добычи изумрудов с давних пор принадлежит Колумбии. Отсюда на мировой рынок поступают лучшие в мире камни, исключительно высоко ценимые в торговых кругах и у ювелиров различных стран. В настоящее время в Колумбии известно около 180 месторождений изумруда, расположенных в Восточных Кордильерах. Основная добыча приходится на месторождения Музо, Коскуэц, Чивор (Сомондоко, или <Бог зеленых камней>), Пеньяс Бланкас, Якопи и др.

В основании геологического разреза изумрудоносного района Восточных Кордильер залегают кристаллические сланцы, филлиты и граниты палеозойского возраста, обнажающиеся в ядрах антиклинальных структур. Выше следуют битуминозные глинистые сланцы и известняки нижнего мела, перекрытые морскими и континентальными песчаниками, сланцами, алевролитами и конгломератами верхнего мела.

Изумрудная минерализация повсеместно связана с жилами существенно кальцитового и альбитового состава, широко развитыми среди нижнемеловых углистых известняков и битуминозных сланцев.

На месторождении Музо (рис. 83) нижнемеловые образования представлены существенно углистыми известняками и сланцами (формация Вилетта), подразделяющимися на верхнюю изумрудоносную и нижнюю непродуктивную (камбиадо) пачки. Нижняя пачка камбиадо сложена интенсивно дислоцированными углистыми известняками с подчиненными прослоями углисто-глинистых сланцев, содержащими секущие флюорит-кальцитовые жилы с баритом и альбитом; породы местами альбитизированы, особенно в верхах пачки.

Пологозалегающая продуктивная верхняя пачка с несогласием перекрывает нижнюю; контакт между ними тектонический и выражен брекчиями с полосчатой текстурой, обусловленной параллельной ориентацией обломков углистых сланцев (горизонт сенсеро). В этих брекчиях появляются красные альбит-доломит-пиритовые и серые кварц-доломит-барит-кальцитовые агрегаты, а под ними в самых верхах пачки камбиадо - участки крупнокристаллического кальцита, кварца, иногда с альбитом и баритом (горизонт камо).

Верхняя пачка мощностью от 10 до 50 м сложена углисто-глинистыми сланцами с маломощными (5-10 см) слойками черных углистых известняков. Разноориентированные ветвящиеся жилы и прожилки кальцитового состава образуют в разрезе пачки сложный штокверк; наиболее крупные из них длиной до 60 м и мощностью до 0,2 м залегают субгоризонтально, тяготея к верхам пачки. Маломощные прожилки сложены шестоватым кальцитом и арагонитом, а в более мощных жилах появляются также доломит, пирит, кварц, изредка изумруд. Вмещающие известняки близ контактов с жилами перекристаллизованы и подобно сланцам содержат вкрапленность кристалликов и желваков пирита.

Продуктивная пачка месторождения Чивор представляет чередование глинистых сланцев и известняков, разбитых послойными и секущими минерализованными трещинами; выполняющие их жилы имеют иной, чем на месторождении Музо состав. Это пиритовые, пирит-альбитовые и альбитовые образования. Среди глинистых сланцев фиксируются свободные полости-гнезда, соединяющиеся с жилами тонкими проводниками; полости содержат кристаллы изумруда, альбит и пирит.

Средняя длина кристаллов изумрудов из месторождений Колумбии составляет 2-3 см, в исключительных случаях достигая 10-15 см. Преобладает светло-зеленый цвет; наиболее ценные густо окрашенные камни встречаются реже. Габитус кристаллов - шестигранная призма и базис, перпендикулярный к ее граням. Спецификой колумбийских изумрудов является обилие в них жидких и наличие трехфазных включений; на месторождении Музо, кроме того, большое количество темных непрозрачных включений углистого вещества, пирротина, кальцита и паризита, а на месторождении Чивор - альбита, кварца и пирита. Другая особенность - отчетливо выраженный дихроизм: Ne - зеленый, голубовато-зеленый; No - желтовато-зеленый (No < Ne). Наиболее известные камни: Кристалл из Гачалы (7025 кар), Австрийский изумруд (2681 кар), Девонширский изумруд (1383,95 кар), Патриция (622 кар).

Единого мнения о генезисе месторождений колумбийских изумрудов нет. Высказанные точки зрения едины относительно их формирования из водных флюидов, но варьируют при этом от высокотемпературной гидротермальной гипотезы, предполагающей наличие в районе еще не выявленных гранитных интрузивов, до низкотемпературной латераль-секреционной, отводящей решающую роль циркуляции нагретых метеорных вод с заимствованием компонентов окружающих пород. В.Я.Киевленко, обращая внимание на низкие температуры гидротермальных растворов, установленные по газово-жидким включениям (100-180°C), и безусловный факт мобилизации СаО, SiO₂, FeO, MgO, REE и других из вмещающих пород, рассматривает эти растворы глубинными, привносившими с собой Na, CO₂, S и F; источник Be и Cr, находившихся в них, неясен.

Из всех получаемых в колумбийских месторождениях изумрудов около 60% - торгового качества, 25% - среднего, остальные - высокого качества. Торговля изумрудами на внешнем рынке дает около половины всех валютных поступлений страны.

15.3. Хризоберилл ВеА1₂O₄ и топаз Al₂[SiO₄](F,OH)

Известны ювелирные прозрачные кристаллы хризоберилла зеленовато-желтого или оливкового цвета, популярна его опалесцирующая разновидность с эффектом <кошачьего глаза> - цимофан, но наиболее ценным является александрит - изумрудно-зеленый камень при дневном освещении и фиолетово-красный при электрическом.

Хризоберилл кристаллизуется в ромбической сингонии, его кристаллы имеют таблитчатую и призматическую формы; чрезвычайно характерны двойники. Обычные примеси: Fe, Cr, Mn, Zn, Co, Sn, Ga, Ti, Pb. Зеленовато-желтые и оливковые окраски обусловлены присутствием ионов Fe⁺³, а александритовая - Cr⁺³. Блеск стеклянный, спайность несовершенная, излом неровный раковистый, твердость 8,5, дисперсия показателей преломления 0,015.

Главным поставщиком этого драгоценного камня являются аллювиальные россыпи Бразилии, Шри-Ланки и Мадагаскара, где он добывается из продуктивных галечниковых слоев совместно с турмалином, топазом, гранатом и другими минералами. Кроме того, он встречается в бериллоносных микроклиновых, микроклин-альбитовых и мусковит-микроклиновых пегматитовых телах Бразилии, Мадагаскара, CШA, Шри-Ланки, а также среди изумрудоносных грейзеновых жил флогопитовых и флогопит-биотитовых слюдитов (Изумрудные Копи Урала, месторождения Зимбабве и ЮАР, Индии и Пакистана).

Ювелирные топазы привлекают внимание внутренней игрой света и разнообразными окрасками - голубой, синей, розовой, красно-фиолетовой, синевато-зеленой, желтой; известны зонально окрашенные и бесцветные разновидности минерала, Природа его окраски дискуссионна. Кристаллы обычно прозрачны, иногда с облачным эффектом; бесцветные водяно-прозрачные топазы редки.

Отношение F:OH в минерале изменчиво; его минимальная величина составляет 3:1. В качестве примесей топаз содержит K, Na, Ca, Mg, Cr, Ti, V и Ge. Характерно наличие газовых, жидких и газово-жидких включений, содержащих углекислоту, сероводород, сернистый ангидрид, аммиак, хлор, азот; не менее часты твердые включения различных минералов, в том числе флюорита, кварца, колумбита, альбита.

Топаз кристаллизуется в ромбической сингонии, облик кристаллов - призматический, сильно варьирующий в зависимости от развития тех или иных кристалломорфологических форм. Спайность совершенная, излом раковистый, блеск стеклянный, иногда с перламутровым отливом на плоскостях спайности. Твердость 8, плотность, показатели преломления, двупреломление и другие параметры варьируют в зависимости от окраски и величины отношения F:OH.

Основная масса ювелирных топазов поступает из месторождений двух типов, уже упоминавшихся ранее, - разнообразных тел микроклиновых и микроклин-альбитовых пегматитов в гранитах, гнейсах и амфиболитах, а также связанных с ними погребенных продуктов коры выветривания - элювиально-делювиальных россыпей.

В изометричных, трубо- и штокообразных пегматитовых телах с хорошо развитым кварцевым ядром и залегающих в апикальных частях гранитоидных массивов кристаллы топаза массой до 100 кг и более находятся в крупных минерализованных погребах-камерах совместно с пьезокварцем и бериллом. Такие месторождения встречаются на Украине, а также в США.

Несколько иного облика - линзовидные и пластообразные - тела пегматитов, залегающие в гнейсах, гранитогнейсах и амфиболитах, в своих минерализованных полостях-занорышах содержат, наряду с бериллом, морионом, дымчатым кварцем и другими минералами, кристаллы топаза самой разнообразной окраски массой до 20 кг. Эти месторождения широко развиты в Бразилии (Оуру-Прету и др.) и на о. Мадагаскар.

В продуктивных глинисто-щебнистых отложениях элювиальных и элювиально-делювиальных погребенных россыпей, развитых на значительных площадях (от сотен до десятков тысяч м), сосредоточена большая часть добываемых ювелирных топазов. Наиболее известные из них - Оуру-Прету, Вила-Рика и другие в Бразилии, Анказобе, Ифемнина на Мадагаскаре, а также месторождения Украины.

Рис. 84. Геологическое строение пегматитовой жилы Поко дос Ковалос, Кира, Бразилия (по Джонстону). 1 - кварцевое ядро; зоны: 2 - блоковая полевошпатовая; 3 - пегматоидная мусковит-полевошпат- кварцевая; 4 - мусковитовая; 5 - кристаллический биотитовый сланец.

Месторождения драгоценных камней Бразилии

С микроклиновыми и микроклин-альбитовыми миароловыми пегматитами Бразилии связаны промышленные концентрации топаза, аквамарина, турмалина, кунцита и многих других. Эти месторождения являются комплексными: драгоценные камни в них добываются одновременно со слюдой, бериллом (как основным промышленным носителем бериллия), танталитом и колумбитом, полевыми шпатами и каолином. Пегматитовые тела с драгоценными камнями являются коренными источниками других не менее значимых элювиальных, элювиально-делювиальных и аллювиальных россыпных месторождений этого сырья.

Пегматиты распространены в восточной части штата Минас-Жераис, где они образуют несколько полей в составе так называемого <слюдяного пояса> (см. рис. 70). Большая часть этого района - гористого плато Планальто - сложена архейскими сланцами и гнейсами кристаллического фундамента, а также протерозойскими и палеозойскими кварцитами и филлитами; пегматиты южного фланга пояса непосредственно к северу от Рио-де-Жанейро находятся среди гнейсовидных полосчатых норитовых, диоритовых и анортозитовых пород, далее - в окружении темных, интенсивно смятых в складки биотитовых сланцев предположительно архейского возраста, а на северном фланге пояса они прорывают толщу кварцитов и филлитов. По последним данным (П.В.Харбен и Р.Л.Бейтс) возраст пегматитов оценивается как позднедокембрийский-раннепалеозойский.

Пегматитовые тела изменчивы по форме, размерам и соотношениям с вмещающими породами. Наиболее крупные из них представлены линзовидными и дайкообразными формами протяженностью в несколько сотен метров и мощностью от 4 до 30 м; внутренняя структура тел характеризуется наличием кварцевого ядра, окруженного пегматоидной и графической зонами кварц-микроклинового состава (рис. 84). Определяющий полезный компонент - промышленный <рубиновый> мусковит - неравномерно распределен в пегматитовом теле, образуя обогащенные кварц-мусковитовые участки близ кварцевого ядра либо в боковых зонах. В кварцевом ядре и по его периферии локализуются миароловые камеры или занорыши (карманы) с кристаллами горного хрусталя, топаза и аквамарина, а в пегматоидной зоне среди крупных блоков кварца и полевого шпата находятся непрозрачные и прозрачные кристаллы берилла. В отдельных телах пегматитов встречаются также ювелирные топазы высокого качества, кристаллы дымчатого кварца, рутила, циркона, турмалина, иногда эвклаза.

В своих верхних частях пегматиты, как правило, выветрелые по меньшей мере до глубины 60-70 м, причем в значительно большей степени, чем вмещающие их породы.

В результате размыва этих древних кор выветривания произошло образование большого числа россыпных месторождений.

В составе элювиально-делювиальных россыпей присутствуют горный хрусталь, топаз, аквамарин, гелиодор, гранаты. Элювиально-делювиальная россыпь месторождения Оуру-Прету представлена щебенисто-глинистым материалом, содержащим разнообразные драгоценные камни. Кристаллы топазов этого месторождения размером по удлинению до 20-30 см и массой до 100 кг отличаются простыми кристаллографическими формами; их габитус призматический, иногда пирамидальный с пинакоидом и без него; окраска варьирует от светло-желтой и янтарной до красно-бурой и темно-коричневой. Здесь найдены очень редкие розовые и красные топазы, называемые иногда <бразильскими рубинами>.

Наиболее значительные аллювиальные россыпи связаны с долинами рек Педра-Асул, Топазион, Риу-Микури и Марабайя. Продуктивный слой россыпи Марабайя сложен светлым крупнозернистым песком с галькой пегматита, гранатов и других цветных камней. Здесь добывали голубые аквамарины массой до 110,2 кг (!), зеленые бериллы и горный хрусталь. Террасовая россыпь Педра-Асул имеет сложное строение, в ней находится несколько продуктивных слоев белого галечника (<касальхо>), содержащих окатанные кристаллы горного хрусталя, дымчатого кварца, аквамарина массой до 1 кг, желтого топаза размером до 8-10 см в поперечнике, граната и турмалина.

Из месторождений Бразилии добывают большую часть гелиодоров и около половины всех аквамаринов в мире.

Помимо многочисленных кристаллов горного хрусталя, дымчатого кварца и мориона заслуживают упоминания цитрин, амазонит, ювелирный спессартин, а также ювелирные турмалины, представленные обычно эльбаитами различного цвета (в том числе полихромными и <кошачий глаз>) и необыкновенной красоты рубеллитами.

В конце прошлого века до 90% цветных камней в Бразилии добывалось из россыпных месторождений более чем 100-тысячным отрядом бедняков-старателей (<гаримпейрос>). В общей структуре совокупной стоимости ежегодно добываемых наиболее ценных цветных камней (кроме алмазов) Бразилия занимает третье место в мире вслед за Колумбией и Австралией.

15.4. Благородный опал SiO₄^.nH₂O, ювелирный и поделочный кварц SiO₂

К благородным опалам принадлежат бесцветные или окрашенные разновидности минерала, обладающие опалесценцией - особой радужной внутренней игрой отраженного света. В зависимости от окраски и характера опалесценции выделяют: белый опал - бесцветный, белый или светлоокрашенный со светло-голубыми тонами опалесценции; черный опал - темный с различными оттенками вплоть до черного и яркими синими, красными и зелеными тонами опалесценции; арлекин - с разнообразной пятнистой опалесценцией на огненном фоне; <кошачий глаз> - с концентрически-зональной опалесценцией в ярких зеленых тонах; царский опал - с темно-красным или бронзовым ядром, окруженным изумрудно-зеленой каймой и неокрашенной внешней зоной и др. В число ювелирных включают и некоторые разновидности обыкновенного опала с красивой окраской: кахолонг - фарфоровидный опал, опал-оникс (или опал-агат) - с чередующимися окрашенными слоями и др.

Великолепными декоративно-поделочными свойствами обладает окаменелое дерево, имеющее в большинстве случаев опаловый состав. Оно принимает зеркальную полировку, имеет неравномерную, преимущественно темную окраску и обнаруживает великолепно сохранившийся структурный рисунок - узор древесины.

Особенность химического состава минерала - переменное количество (6-10%) в нем воды. Обычные примеси: оксиды алюминия, железа, кальция, магния, титана, марганца, хрома и др. Под электронным микроскопом в благородном опале устанавливается наличие сферических частиц кремнезема диаметром 150-450 мкм, образующих плотнейшую упаковку и сложенных беспорядочно расположенными мелкими глобулями 10-50 мкм в поперечнике. В пустотах между сферическими частями - аморфный кремнезем, вода, кристаллики тридимита и кристобалита. Считается, что эффект опалесценции обусловлен закономерным расположением сферических частиц. Твнрдость минерала 5-6,5; плотность 1,9-2,3 г/см³. Его отличают стеклянный блеск и хрупкость. В результате дегидратации на воздухе может трескаться.

В природе благородные опалы исключительно редки. Они встречены в приповерхностных гидротермальных образованиях (выполняют полости в вулканических породах) и в древних корах выветривания. Главным геолого-промышленным типом месторождений благородного опала являются опалоносные пласты каолинизированных осадочных пород в нижней части площадных кор выветривания. К этому типу относятся месторождения Австралии.

Наиболее широко распространенный в природе минерал кремнезема - кварц, как в виде хорошо образованных кристаллов и их агрегатов, так и скрытокристаллических образований (халцедон) и существенно кварцевых горных пород широко используется в ювелирном и камнерезном деле.

Бесцветный и прозрачный кварц (горный хрусталь) после полировки приобретает яркий блеск, эффектный в ювелирных изделиях. Окрашенные разновидности кристаллов привлекают внимание своим цветом: фиолетовым различной интенсивности, иногда с розовым или красноватым оттенком (аметист), лимонно-желтым с золотистым и буроватым оттенками (цитрин), смолисто-черным (морион), серо-коричневым и бурым (дымчатый кварц или раухтопаз).

Полупрозрачные кристаллические агрегаты кварца замечательны своими окрасками и различными оптическими эффектами; это розовый кварц с различными оттенками, опалесцирующий и обладающий астеризмом; коричневатый, серо-желтый, красноватый и зеленоватый авантюрин с золотистым искристым отливом или мерцающим блеском; луково-зеленый празем; кошачий глаз, соколиный глаз, тигровый глаз и др.

Скрытокристаллические агрегаты кварца - халцедоны, также полупрозрачные, со слабым восковым блеском, под электронным микроскопом обнаруживают микроволокнистое строение; они обладают значительной пористостью с порами размером около 0,1 мкм. Помимо воды в минерале могут присутствовать оксиды железа, алюминия, магния, кальция, никеля, марганца и др. Наличие пор и их заполнение обусловливают изменчивый состав кремнезема (90-99% SiO₂), а также пониженную, чем у кристаллического кварца, твердость (6,5-7), плотность (2,57-2,64 г/см³), показатели преломления и другие параметры.

Разнообразие окраски халцедона привело к выделению его многочисленных разновидностей: изумрудно-, травяно- и яблочно-зеленого хризопраза, красно-оранжевого сердолика, красного карнеола, коричневого сардера, голубого и синего сапфирина, луково-зеленого празема, темно-зеленого с красными крапинками гелиотропа, желтых и бурых рисунчатых кремней, полосчатых агатов и ониксов.

Существенно кварцевые горные породы представлены главным образом яшмами и яшмоидами, тесно связанными с ними кварцитами; близки к ним также иризирующий обсидиан и некоторые другие образования. Яшмы имеют преимущественно кварцевый или халцедоновый состав с подчиненным количеством алюмосиликатов, оксидов и гидроксидов железа и марганца; обычно объединяемые с ними яшмоиды сложены кварцем и полевым шпатом. Количество кремнезема в обсидиане составляет 66-75%, а воды - не превышает 1%; нередко в нем устанавливаются микролиты полевых шпатов и амфиболов, иногда оксидов железа. Все эти породы обладают высокой твердостью и прочностью, прекрасно полируются, отличаются красивыми рисунчатыми текстурами и яркими окрасками (яшмы), своеобразным блеском и иризацией (обсидианы), реликтовыми узорами древесины (окаменелое дерево халцедонового и кварцевого состава).

Основные геолого-промышленные типы месторождений кристаллокварцевого сырья рассмотрены в главе 13 (пьезооптическое сырье). Следует подчеркнуть, однако, что для аметиста главнейшим источником высококачественных ювелирных кристаллов являются протяженные (сотни метров) зоны минерализованных трещин и кварцевых хрусталеносных жил в массивных гранитоидах. К этому типу относятся широко известные месторождения Урала (Ватиха, Тальян и др.) и Зимбабве (Мвакамбико).

Крупные коренные месторождения благородного халцедона (главным образом ювелирно-поделочные агаты) связаны с основными и средними вулканогенными породами. Миндалины, гнезда и прожилки минерала проявляются либо в определенных горизонтах лавовых потоков, либо в рассекающих их тектонических зонах и трещинах. Такие месторождения известны в Индии, Бразилии, Уругвае. Это Ахалцихское месторождение в Грузии, Иджеванское в Армении, месторождения Северо-Востока России и др.

Основным геолого-промышленным типом месторождений яшм являются протяженные (сотни метров) линзовидные и пластообразные залежи мощностью в несколько метров в составе измененных вулканогенно-осадочных толщ (туфы, туффиты, кремнистые сланцы, диабазы, иногда серпентиниты); ювелирно-поделочные разновидности, характеризующиеся высокой декоративностью, составляют лишь меньшую часть этих залежей, представленных в основном декоративно-облицовочными сортами. Месторождения этого типа широко проявлены на Урале (гора Полковник в Оренбургской области, Калканское в Башкортостане и др.).

Месторождения обсидиана связаны с проявлениями молодого (мезо-кайнозойского) вулканизма. Главным промышленным источником получения его ювелирно-поделочных разновидностей являются пластообразные тела в контурах лавовых потоков кислых эффузивов протяженностью в десятки-сотни метров и мощностью в метры-десятки метров. С ними также могут быть связаны промышленные элювиально-делювиальные и аллювиальные россыпи. Такие месторождения известны во многих странах (CШA, Мексика, Италия и др.). В нашей стране это месторождения Северо-Востока и некоторых других регионов.

Большое количество аметиста, других окрашенных кристаллов кварца, а также халцедона добывается из различных россыпей.

Рис. 85. Вверху: местоположение месторождений опала в Австралии. 1 - Лайтнинг-Ридж, 2 - Уайт-Клифс, 3 - Ироманга, 4 - Куннамулла, 5 - Тинтенбар, 6 - Роки-Бридж, 7 - Кубер-Педи, 8 - Андамука. Штриховкой показана территория Большого Артезианского бассейна. Внизу: схематический разрез на месторождениях опала Австралии. 1 - кремнистый панцирь, мощность 4-5 м; 2 - каолины и глинистые песчаники, мощность 25-30 м; 3 - силицифицированный и ожелезненный прослой песчаника ("стальной слой"), мощность до 5 см; 4 - опалоносная порода, глины с желваками опала, мощность от 1,3 до 2 м; 5 - современные аллювиальные отложения.

Месторождения благородного опала Австралии

Практически весь (более 95%) благородный опал в мире получают из месторождений древних кор выветривания, причем подавляющее большинство из них находится на территории Австралии.

Геологически эта территория принадлежит к так называемому Большому Артезианскому бассейну (рис. 85), сложенному меловыми и третичными отложениями, по которым развита латеритная кора выветривания миоценового возраста остаточного (элювиального) типа, свойственного пенепленизированным платформам. Породы мела и палеогена смяты в пологие складки с максимальными углами падения крыльев не более 20?.

В районах месторождений образования коры выветривания подразделяются австралийскими геологами на три зоны: нижнюю, среднюю и верхнюю. Нижняя зона мощностью до 30 м сложена белыми и светло-серыми каолинитовыми глинами, постепенно замещающими исходные осадочные породы мела и палеогена. В ее основании (1-7 м) находятся слабо выветрелые материнские породы - серые и буроватые монтмориллонитовые глины, а также глинистые и известковистые песчаники, иногда содержащие слойки гипса и линзы кварцевых конгломератов.

Средняя зона представлена пестро окрашенным каолинитовым материалом красных и желтых цветов, обусловленных появлением оксидов железа; ее мощность колеблется от 5 до 25-30 м.

Верхняя зона крепких силицифицированных пород мощностью до 15-20 м образует бронирующий панцирь на вершинах холмов; в основании - это фарфоровидные породы, переходящие вверх в грубозернистые неоднородные образования с нодулярной сферолитовой текстурой и признаками растворения и переотложения кремнезема в ходе климатической силицификации.

Суммарная мощность коры выветривания колеблется от 6-15 до 50-60 м.

Скопления желваков, прожилков и псевдоморфоз опала по раковинам, костям рептилий, кальциту и гипсу приурочены к монтмориллонитовому основанию коры выветривания (Лайтинг-Ридж, Андамука и др.), реже они находятся и выше - среди белых и светло-серых каолинитовых глин (Уайт-Клифс).

Доля благородных разновидностей в общей массе добываемого опала невелика (не более 4-5%). Они слагают тонкие слойки и прожилки мощностью 2-4 см, образуют псевдоморфозы по двустворчатым раковинам, брахиоподам, криноидеям, растительным остаткам, кальциту и гипсу, а также выполняют ядра и прожилки в кремнистых конкрециях диаметром до 20 см. Это прозрачные и полупрозрачные, редко черные, чаще темно-серые, зеленые, красные, синие, голубые и белые образования с опалесценцией, вызывающей разнообразную игру цвета в красных, зеленых и голубоватых тонах; способность к растрескиванию выражена слабо. Опалы из Кубер-Педи чаще всего красные, оранжевые и белые, а из месторождения Андамука - зеленые и голубые; черные опалы найдены на месторождении Лайтинг-Ридж.

В ассоциации с благородным опалом находятся обыкновенный опал, серицит, каолинит, гетит, гиббсит, кварц, халцедон, лимонит, псиломелан, алунит.

Геологический облик месторождений един; различия состоят лишь в деталях, качестве и масштабах минерализации. Так, месторождение Лайтинг-Ридж (Воллангула) занимает огромную равнину площадью в сотни квадратных километров. Она перекрыта аллювиальными четвертичными отложениями, кроме выступающей гряды холмов, сложенных осадочными породами мелового возраста (формация Уинтон). В их составе сверху вниз выделяются:
- тонкозернистые белые и кремовые каолинитовые породы с зернами кварца, в поверхностных обнажениях сцементированные халцедоном и опалом, мощностью до 5 м (аргиллиты Кукорэн);
- тонкозернистые белые глинистые породы с округлыми зернами белых аргиллитов, сложенных кварцем, халцедоном, измененным полевым шпатом и вулканическим стеклом мощностью от 4 до 20 м и более (песчаники Воллангула);
- серые и буроватые монтмориллонитовые глины, иногда окрашенные оксидами железа в красный цвет; образуют несколько пластов мощностью от 1,3 до 7 м (аргиллиты Финч).

В монтмориллонитовых глинах фиксируются от двух до пяти горизонтов с благородным опалом. Глубина залегания этих горизонтов от 12 до 30 м. Опал образует эллипсоидальные желваки, реже встречается в виде слойков, прожилков и псевдоморфоз по флоре и фауне. Это единственное месторождение, где добывают черный опал.

Большинство австралийских геологов связывают образование этих месторождений с древним (миоценовым) выветриванием песчано-глинистых пород за счет кремнезема, освобождавшегося при разложении полевых шпатов в каолины. Опал формировался в нижних горизонтах коры при замещении кремнеземом всевозможных конкреций, галек известняков и кварцитов, известковых раковин и других образований исходных пород. По мере развития коры вглубь устойчивый в этих условиях опал сохранялся, накапливаясь в глинистых зонах.

Некоторые геологи полагают, что рассматриваемые месторождения опала являются результатом современной климатической силицификации, свойственной пустынным районам с жарким сухим климатом. В таких условиях породы типа песчаников на хорошо дренируемых плато переходят в кварциты, а ниже, близ зеркала грунтовых вод происходит образование халцедона или опала.

Месторождения аметиста Среднего Урала

Среднеуральские месторождения аметиста приобрели мировую известность, благодаря уникальной красоте камня. Они находятся в cоставе знаменитой Мурзинско-Адуйской самоцветной полосы, протягивающейся на 70-80 км в субмеридиональном направлении вдоль контакта метаморфических пород на западе и гранитоидных массивов Мурзинского и Адуйского на востоке. Ширина полосы колеблется от 4-5 до 15 км.

В геологическом строении этого района принимают участие нижнепалеозойские гнейсы, углистые, хлорит-серицитовые сланцы и вулканогенно-обломочные породы, среднепалеозойские тела перидотитов и верхнепалеозойские гранитоиды, жильная серия которых представлена небольшими телами аплитов, аляскитов, гранодиоритов, плагиогранитов, пегматитов, а также кварцевых и кварц-аметистовых жил.

Месторождения аметиста большей частью расположены в зоне эндоконтакта массивов гранитоидов с гнейсами; в единичных случаях (месторождение Тальян) они отмечаются среди гнейсов. В структурном отношении эти месторождения, представленные системами параллельных и пересекающихся минерализованных трещин и жил с горным хрусталем и аметистом, связаны с зонами оперяющих сколовых трещин северо-восточного простирания и крутого юго-восточного (реже северо-западного) падения. Протяженность таких зон по простиранию составляет от первых десятков до 300 м, мощность от 1 до 10 м; по падению они прослеживаются на 90-100 м.

Кварц-аметистовые жилы и минерализованные трещины содержат также горный хрусталь и карбонаты, в небольших количествах - анальцим, пирит, лимонит. Околожильные изменения вмещающих пород выражены серицитизацией, окварцеванием и каолинизацией, а также появлением корок и стяжений хлорита и эпидота. Кристаллы аметиста нарастают на горный хрусталь стенок полостей, заполненных глиной; они могут появляться и за пределами этих полостей в измененных породах. Размеры полостей достигают 1-1,5 м в поперечнике.

Самым крупным и наиболее типичным месторождением района является Ватиха, локализованное в западном эндоконтакте Мурзинского массива гранитоидов. Площадь месторождения сложена биотитовыми средне- и мелкозернистыми гранитами, среди которых фиксируются отдельные тела порфировидных гранитов и гранито-гнейсов. В северо-западной части месторождения отмечаются небольшие тела аплитовидных и аляскитовых гранитов и плагиогранитов жильной фации, а также неминерализованных пегматитов; последние представлены слабо дифференцированными жилами в трещинах отрыва северо-западного простирания и неправильными пегматоидными обособлениями среди порфировидных гранитов.

Аметистовая минерализация связана с тектоническими сколовыми трещинными структурами северо-восточного направления. Всего на участке месторождения выявлено 12 таких продуктивных структур протяженностью от 100 до 300 м, мощностью от 1 до 5 м (редко до 15-20 м), прослеживаемых на глубину по падению до 60-90 м.

Каждая продуктивная структура (зона) объединяет сеть параллельных и пересекающихся минерализованных трещин и жил небольшой (2-5 мм) мощности с четковидными маломощными (1-3 см) раздувами, выполненных кварцем и горным хрусталем с аметистом. Вблизи этих зон граниты осветлены, полевые шпаты в них каолинизированы, появляются кварцевые прожилки. Осветленные граниты сменяются брекчиевидной кварц-серицитовой породой с кристаллами кварца и горного хрусталя.

Кроме таких жил на пересечении трещин различного направления (СВ 35° и 51°) встречаются аметистоносные столбы, имеющие юго-восточное склонение под углом 60-65° и содержащие многочисленные полости объемом от нескольких см³ до нескольких м³. Наиболее крупные полости имеют щелевидную форму, протяженность до 5 м и ширину от 2-5 см до 50 см; они заполнены белой или бурой глиной серицит-каолинитового состава.

Кристаллы аметиста вместе с горным хрусталем образуют щетки и друзы на стенках трещин и полостей; нередки и свободные кристаллы среди глинистой массы в полостях. Второстепенные и редкие минералы жил представлены пиритом, галенитом, гематитом, кальцитом, анкеритом, сидеритом, брукитом, прохлоритом и анальцимом. Облик кристаллов аметиста изометричный, удлиненный, удлиненно-уплощенный и укороченно-уплощенный. По габитусу головки фиксируются скипетровидный, двухголовчатый, многоглавый, одноголовчатый и другие кристаллы, а по характеру распределения в них окраски - секториальный, зонарный и комплексный.

Аметисты Ватихи обладают естественной регенерацией окраски до температур 350-400°С. Полное исчезновение окраски у светлоокрашенных аметистов происходит при 350°С, а у интенсивно окрашенных при 550°С. С усилением окраски аметистов заметно увеличиваются параметры кристаллической решетки, объем элементарной ячейки, содержание в ней железа и общее количество примесей. Два крупных ограненных кристалла аметиста густого фиолетового цвета массой в 90 и 75 карат, демонстрируемые в Британском Музее естественной истории и вывезенные по данным Смита из России, вероятнее всего были добыты на Ватихе.

Рассматриваемые месторождения аметиста Мурзинско-Адуйской самоцветной полосы являются типичными гидротермальными образованиями, наложенными на вмещающие их граниты. Возраст биотитовых гранитов по данным абсолютной геохронологии составляет 263-315 млн лет. Кварц-аметистовые жилы являются самыми молодыми в составе жильной серии. Их формирование связано с заключительным этапом гидротермального преобразования гранитов, когда в участках интенсивного выщелачивания вдоль рудоконтролирующих трещинных зон образуется каолинит-кварц-гидрослюдистая глинка гнездового выполнения, а высвобождающееся при метасоматическом изменении гранитов большое количество кремнезема реализуется в виде кварца и аметиста, кристаллизовавшихся при температуре около 150°С.

Помимо традиционных касситеритовых и вольфрамовых грейзенов, пегматитов и кварцевых жил с промышленными количествами кристаллов горного хрусталя, мориона и топаза, на Северо-Востоке России в участках развития кислых и основных эффузивов верхнемелового и третичного возраста широко проявлена агатовая минерализация и крупные скопления поделочного обсидиана.

На водоразделе рек Ола - Малтан (юг Магаданской области), на площади 10-15 тыс км² верхнемеловые риолитовые лавы и их туфы мощностью 300-500 м с несогласием перекрыты мощным (300-350 м) покровом палеогеновых базальтов. В вертикальном разрезе этого покрова выделяется 10-12 индивидуальных лавовых потоков мощностью 30-35 м с зонами брекчий в основании. Базальты имеют микропорфировую структуру с вкрапленниками оливина, пироксена и основного плагиоклаза.

К верхней и нижней (брекчиевой) зонам потока приурочена агатовая и аметистовая минерализация. Агаты из верхней зоны образуют округлые выделения (желваки) размером до 5-10 см в поперечнике; центральное ядро желваков, сложенное прозрачным желтоватым кварцем окружено желтовато-серым и голубоватым халцедоном. В нижней зоне потока агатовые выделения разнообразны; наиболее типичны обособления неправильной формы, размером 1-3 см в поперечнике. Внешняя зона таких обособлений сложена темно-серым с коричневатым оттенком халцедоном, реже представляет чередование белых и черных миллиметровых полосок этого минерала; центральное ядро образовано шестоватыми кристаллами кварца, переходящего в их окончаниях-головках в аметист. В нижней (брекчиевой) зоне потока появляются также щетки аметиста с размерами кристаллов до 1-3 см по удлинению и 0,3-0,5 см в поперечнике.

В верховьях р. Таляйнын (Анадырский район) в составе широкой и протяженной полосы основных и кислых эффузивов установлена кольцевая вулканическая постройка диаметром около 5 км. Ее периферические части сложены андезито-дацитами, а центральная - эффузивными риолитами и сварными туфами; жерловая фация включает серию даек кислого состава.

Наиболее крупная дайка мощностью 130-140 м прослежена в субширотном направлении на 250-300 м. В своей центральной части она сложена фельзитами, а в краевых - стекловатыми перлитами. Мощность последних вдоль южного контакта - 10 м, северного - 20 м. В экзоконтакте вмещающие риолиты цеолитизированы и монтмориллонитизированы.

Агатовая минерализация приурочена к эндоконтактовым зонам дайки, характеризующимися появлением сферолитовых текстур. Прожилковый агат в фельзитовой и мелкосферолитовой породе выполняет трещины длиной 10-15 см и мощностью в местах их пересечения до 10 см. От периферии к центру состав этих прожилков меняется: желтый массивный фельзит сменяется брекчированным, сцементированным серовато-голубоватым халцедоном (1-1,5 см); далее следует зона светло-голубого халцедона (1-2 см), переходящего в интенсивно-голубой и синий (2-3 см); центральная часть прожилка сложена мелкими кристалликами шестоватого кварца.

В участках с проявлением крупных (25-30 см в диаметре) сферолитов в их остаточных полостях появляются жеоды агата. Их строение определяется наружной оболочкой окремненного сферолита, окружающей зону темно-серого халцедона (0,3-0,5 см), переходящую последовательно в тонкополосчатую синюю (0,15-0,2 см), серовато-розовую (0,5-1 см) зоны халцедона и центральную часть прозрачного, иногда ярко-желтого шестоватого кварца.

Агат этого месторождения характеризуется интенсивными окрасками и высокими декоративными свойствами. Его содержание в 1 м³ сферолитовой породы колеблется от 1 до 5 кг.

На холмистых берегах оз. Красное (бассейн р. Анадырь) 10-15 км в поперечнике, обнажаются кислые туфы большой мощности, содержащие обломки обсидиана. Выше по разрезу они перекрыты верхнетретичными-четвертичными базальтами, в миндалекаменных разновидностях которых отмечаются агат и сердолик.

В аллювиальной береговой полосе озера отмечается большое количество обсидиановой гальки (10-20%, иногда до 40-50%) диаметром от 1 до 25 см. Наибольшим распространением пользуется черный (морионоподобный) обсидиан; он прозрачен в тонком сколе, содержит мало воды (сотые доли %) и по данным электронной микроскопии имеет глобулярную микроструктуру и отсутствие инородных включений. Пестрый и зеленоватый обсидианы встречаются реже. Морионоподобная разновидность является прекрасным материалом для всевозможных полированных декоративно-художественных изделий и украшений.

15.5. Благородная шпинель MgAl₂O₄

Окрашенные, благодаря присутствию в них примесей хрома, железа, марганца, титана, кобальта и других элементов, разновидности прозрачной магнезиальной шпинели издавна относятся к благородным самоцветам, являясь прекрасным ограночным материалом. Наибольшей известностью пользуются кроваво-красная рубиновая шпинель, розово-красная шпинель-балэ, фиолетово-красная альмандиновая шпинель, оранжево-красная или желтая шпинель-рубицелл, голубая сапфировая шпинель (кандит), травяно-зеленая хлор-шпинель, темно-зеленая шпинель (плеонаст или цейлонит), синяя гано-шпинель и др. Некоторые бесцветные разновидности обладают александритовым эффектом, другие обнаруживают астеризм, связанный с ориентированными включениями рутила или титанита.

Шпинели свойственен яркий стеклянный блеск, твердость 7,5-8, несовершенная спайность, величина дисперсии - 0,020. Ее плотность в зависимости от состава варьирует от 3,55 до 4,06 г/см³. Минерал кристаллизуется в кубической сингонии, встречаясь в виде правильных, иногда сдвойникованных октаэдрических кристаллов обычно небольших размеров. Однако встречаются и крупные камни. В Британском Музее Естественной истории (Лондон) можно увидеть два красных кривогранных октаэдрических кристалла массой в 520 и 355 карат. Два знаменитых камня Рубин Черного принца (длина 5 см) и Рубин Тимура (масса 361 карат) украшают Британскую корону. Среди сокровищ иранского шаха было два красных кристалла массой в 500 и 225 карат. В 1985 году в Таджикистане был найден образец розовой шпинели массой в 5,1 кг.

Несмотря на то, что шпинель распространена достаточно широко, встречаясь в докембрийских доломитовых и магнезиальных мраморах, глиноземистых кристаллических сланцах и гнейсах, присутствуя в роговиках, ультраосновных породах, десилицированных пегматитах и магнезиальных скарнах, месторождения ее ювелирных разновидностей крайне редки. Генетически они связаны с магнезиальными скарнами, где шпинель совместно с рубином и клиногумитом ассоциирует с флогопитом, форстеритом, хондродитом и кальцитом (месторождения Кухилал в Таджикистане, Могокского района Мьянмы, Шри-Ланки, Кампуччии и Таиланда). При этом основным промышленным источником добычи благородной шпинели являются россыпные месторождения, образованные главным образом за счет указанных магнезиальных скарнов и охарактеризованные ранее (см. месторождения рубина Мьянмы и сапфира Шри-Ланки в гл. 15.1).

15.6. Благородные гранаты R³⁺₂R²⁺₃[SiO₄]₃, оливин (Mg,Fe)₂[SiO₄], циркон Zr[SiO₄]

Широкий изоморфизм между двухвалентными (R²⁺ - Mg, Ca, Mn, Fe) и трехвалентными (R³⁺ - Al, Fe, Cr, Ti, V, Mn) катионами в составе граната обуславливает разнообразие его минеральных видов, обычно объединяемых в альмандиновый (пироп, альмандин, спессартин) и андрадитовый (уваровит, гроссуляр, андрадит) ряды. Все они кристаллизуются в кубической сингонии, часто образуя совершенные кристаллы ромбододекаэдрического, тетрагонтриоктаэдрического и близкого к ним облика. Их физические свойства (за исключением окраски), хотя и несколько различающиеся, укладываются в достаточно узкий диапазон: 6,5-7,5 (твердость), 3,62-4,20 г/см³ (плотность), 1,705-1,890 (показатель преломления), 0,022-0,057 (дисперсия). Катионы-хромофоры придают гранатам обычно яркие цвета: Cr³⁺ - зеленый, красный и фиолетовый, Fe³⁺ - красный, V³⁺ - зеленый, Mn³⁺ - оранжевый и розовый.

В ювелирных целях используются исключительно редкие демантоид (благородный андрадит Ca₃Fe₂[SiO₄]₃ травяно-зеленого цвета с примесями хрома и трехвалентного железа) и родолит (железистый пироп розовато-красного цвета, обусловленного присутствием двух- и трехвалентного железа, а иногда и титана), более часто встречающиеся ярко-красный пироп (<капский рубин>, <богемский рубин>) - Mg₃Al₂[SiO₄]₃ и малиново-красный альмандин - Fe₃Al₂[SiO₄]₃, а также изумрудно-зеленый уваровит (<уральский изумруд>) - Сa₃Cr₂[SiO₄]₃, зеленый различных оттенков гроссуляр (<трансваальский жад>, <пакистанский изумруд>) - Сa₃Al₂[SiO₄]₃ и другие. Светлоокрашенные разновидности граната могут просвечивать, с окраской умеренной интенсивности свойственны сильный блеск и яркость, а демантоиду - световая игра.

Прозрачная разновидность оливина - хризолит (перидот) привлекает внимание своим зеленым цветом с различными оттенками, обусловленными примесями закисного железа и никеля. Минерал кристаллизуется в ромбической сингонии, обычно встречаясь в виде изометричных или неправильных зерен размером 2-15 мм. Хорошо ограненные кристаллы в отличие от гранатов редки. Твердость 6,5-7, плотность 3,22-3,50 г/см³, блеск стеклянный, на раковистом изломе - жирный, дисперсия 0,020.

Ювелирные цирконы - прозрачные бесцветные или окрашенные в различные цвета камни, имеющие определенные наименования. Наиболее известен гиацинт - красновато-коричневый, красный, розовый, оранжевый камень. Бесцветные цирконы впечатляют своим блеском и световой игрой. Густоокрашенные цирконы подвергают термической обработке, в результате чего они облагораживаются, приобретая нежные голубовато-синие, зеленовато-голубые, золотистые окраски и даже становясь бесцветными, алмазоподобными. В минерале всегда содержатся примеси железа, меди, цинка, кальция, титана, гафния, редкоземельных и радиоактивных элементов. Он обладает аномально широким интервалом величин плотности ((4,71-3,94 г/см³) и светопреломления, что обусловлено частичным нарушением кристаллической структуры в результате метамиктного распада. Замечательным оптическим свойством циркона является исключительно высокое двупреломление (0,058-0,059). Твердость - 7,5.

В числе главных геолого-промышленных типов месторождений рассматриваемых минералов являются кимберлитовые трубки, охарактеризованные в главе 14 (алмазы). В слабо измененном кимберлите трубок и особенно в их приповерхностных частях среди глинистых и песчано-глинистых образований вместе с обломками кимберлита присутствуют овальные, угловатые и уплощенные зерна красного пиропа, коричнево-бурого и розовато-бурого гиацинта, светло-зеленого и бурого хризолита (трубки Кимберли, Де-Бирс, Премьер и др. в ЮАР, Мвадуи в Танзании, Бакванга в Заире, Гарнет-Ридж в США, Мир, Удачная и др. в Якутии и др.).

Кристаллы родолита добываются попутно с абразивными гранатами из гиперстеновых гнейсов (США), уваровита - из хромитовых залежей (месторождения хромитов Казахстана, Канады, ЮАР, Финлянлдии), а гроссуляра - из известковых скарнов (месторождения Танзании, Кении, России, Индии, Пакистана).

Наибольшее количество ювелирных гранатов, оливина и циркона самого высокого качества получают из россыпей, коренными источниками образования которых, помимо уже указанных кимберлитовых трубок и других образований, служат:
- серпентинизированные ультрабазиты с демантоидсодержащими карбонатными или асбестовыми прожилками (элювиально-делювиальные и аллювиальные россыпи Бобровского и Полдневского месторождений на Урале);
- эруптивные базальтовые брекчии с карбонатизированным туфовым цементом, обломками гранатовых (кроваво-красный пироп) перидотитов и других пород (элювиально-делювиальные россыпи Средне-Чешских гор в Чехии);
- тела микроклиновых мусковит-берилловых пегматитов с вкрапленностью прозрачного альмандина в полевошпатовой и пегматоидной зонах (элювиальные и аллювиальные россыпи Бразилии);
- жилы сиенитовых пегматитов среди сиенитов и миаскитов с вкрапленностью циркона, пиропа, корунда и других минералов;
- кристаллические сланцы и гнейсы альмандин-амфиболитовой фации метаморфизма (аллювиальные россыпи Шри-Ланки).

15.7. Благородные сподумен LiAl[Si₂O₆], турмалин Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)₃Al₆[Si₆O₈], иризирующие полевые шпаты (KAlSi₃O₈ - NaAlSi₃O₈ - CaAl₂Si₂O₈)

К ювелирным разновидностям сподумена относятся прозрачные красиво окрашенные камни: розовый кунцит, изумрудно-зеленый гидденит, бесцветный, желтый и желтовато-зеленый трифан. Окраска кунцита связана с присутствием ионов двух- и трехвалентного марганца, а гидденита - трехвалентных ионов ванадия или хрома, изоморфно замещающих в структуре минерала ионы алюминия. На солнце слабоокрашенные камни обычно обесцвечиваются. Сподумен кристаллизуется в моноклинной сингонии, образуя призматические сплюснутые кристаллы с характерной штриховкой на гранях, совершенной спайностью и отдельностью, стеклянным с перламутровым отливом блеском. Твердость 6,5-7, плотность 3,0-3,2 г/см³, низкая дисперсия - 0,017. Обыкновенный сподумен может образовывать громадные кристаллы массой в несколько десятков тонн. Самый крупный найденный кристалл кунцита массой в 2200 г экспонируется в Гарвардском университете (Бостон, США), а гидденита размером 3x0,6 см - в Венском Музее Естественной истории.

Диапазон окрасок турмалина исключительно широк, благодаря сложному составу минерала в его катионной части. Хотя железистая разновидность черного цвета - шерл - иногда и используется в ювелирных целях, к благородным турмалинам относят маложелезистые образования - розово-красный рубеллит, зеленые, розовые и полихромные эльбаиты, красно-коричневые дравиты, коричневые увиты и другие. Полихромные камни меняют свою окраску по удлинению кристалла (поперечно-полосатые) или концентрически-зонально, а зеленые нередко обнаруживают астеризм, обусловленные наличием в кристалле тонких каналов, выполненных газово-жидкими включениями. Турмалин кристаллизуется в тригональной сингонии, встречаясь в виде удлиненно-призматических кристаллов. Блеск стеклянный, твердость 7-7,5, плотность 3,02-3,33 г/см³, дисперсия 0,017. Самый крупный кристалл рубеллита, добытый в Бразилии, имеет массу 12 кг, длину 145 и ширину 30 см. Обычно же кристаллы благородного турмалина имеют длину 1-5 см и 0,5-2 см в поперечнике.

Издавна в число ювелирных камней входят лунные и солнечные камни - иризирующие прозрачные кристаллы K-Na- и Na-Ca- полевых шпатов; их непрозрачные аналоги относятся к ювелирно-поделочным и поделочным. Явление иризации обусловлено интерференцией света, связанной с внутренней фазовой неоднородностью кристаллов, наличием двойников, микровключений других минералов и микротрещиноватости. Как Na-Ca-(плагиоклазы), так и K-Na-полевые шпаты имеют твердость 6-6,5, совершенную спайность и стеклянный блеск в ряде случаев с перламутровым шелковистым отливом. Плагиоклазы (ряд альбит NaAlSi₃O₈ - анортит CaAl₂Si₂O₈) кристаллизуются в триклинной сингонии; их плотность и показатели преломления увеличиваются от альбита к анортиту. K-Na-полевые шпаты (K,Na)AlSi₃O₈ объединяют моноклинную (ортоклаз, санидин) и триклинную (микроклин) модификации. Санидин - бесцветный, прозрачный; ортоклаз - белый, розовый, синевато-зеленоватый, иногда красный; его прозрачная разновидность называется адуляром. Микроклин непрозрачен, в тонких сколах просвечивает, обладает белой, серой, желтой, розовой и голубовато-зеленой окрасками.

Для лунных камней свойственна <холодная> жемчужно-белая и голубая иризация, проявляющаяся наиболее часто у бесцветного адуляра и альбит-олигоклаза. Солнечные камни (гелиолиты) отличает желтоватая, золотистая и красноватая иризация, свойственная чаще всего санидинам и олигоклазам с мельчайшими включениями гематита и гетита. Среди непрозрачных камней широкой известностью пользуется карельский олигоклаз - беломорит, иризирующий в сине-голубых и голубовато-серых тонах, зеленоватая и зеленовато-голубоватая разновидность микроклина - амазонит; прекрасны кристаллы канадского лабрадора, иризирующие в синих, зеленых, желтых и даже красных тонах.

Основным промышленным источником добычи благородных разновидностей сподумена, турмалина, лунных и солнечных камней являются пегматиты различных формационных типов. Так, крупные месторождения ювелирного сподумена, турмалина эльбаитового состава и солнечного камня связаны с миароловыми микроклин-альбитовыми пегматитами, характеризующимися наличием клевландит-лепидолитового замещающего комплекса (месторождения в Калифорнии и Северной Каролине, США, в штате Минас-Жераис Бразилии, месторождения Мадагаскара и Афганистана); бесполостные гранитные пегматиты с клевландит-лепидолитовым комплексом обогащены рубеллитом и другими благородными турмалинами; мусковит-полевошпатовые гранитные пегматиты содержат большое количество беломорита, а редкоземельные пегматиты отличаются обилием амазонита.

Пегматитовые жилы с беломоритом (Северная Карелия) имеют длину до 250 м при мощности от 2 до 30 м; до 50% объема этих жил составляет иризирующий плагиоклаз с вростками кварца, а доля кристаллов беломорита, встречающихся в крупно- и гигантозернистом кварц-плагиоклазовом агрегате, не превышает 1,5%. Пегматитовые редкоземельные жилы включают участки протяженностью до 100 м, сложенные более чем на 20% (а иногда на 60-80%) амазонитом в виде кристаллов от нескольких см до 1,8 м, а также блоковых выделений величиной до 2-3 м.

Для турмалина большое значение имеют также элювиальные, элювиально-делювиальные и аллювиальные россыпи, образовавшиеся как за счет пегматитовых жил, так и тел турмалиноносных плагиоклазитов в магнезиальных мраморах (Мьянма, Шри-Ланка) и пачек турмалиноносных кристаллических сланцев (Кения). К этому типу относятся россыпные месторождения турмалина в Мозамбике, Кении, Мадагаскаре, Шри-Ланке, Мьянме и Бразилии.

Для лунного камня важным геолого-промышленным типом месторождений являются пласты и линзы в выветрелых метаморфических породах гранулитовой и альмандин-амфиболитовой фаций: здесь добывают лучшие лунные камни ортоклазового состава с серебристой и голубой иризацией (месторождения Шри-Ланки и США); с ними связаны также промышленные элювиальные (Шри-Ланка) и аллювиальные (США) скопления этого ювелирного сырья.

15.8. Жадеит NaAl[Si₂O₆] и нефрит Ca₂Mg₅[Si₄O₁₁](OH)₂

Жадеит и нефрит - моноклинные пироксен и амфибол - обладают весьма близкими свойствами. Они образуют плотные кристаллические агрегаты (мономинеральные горные породы) красивых расцветок, обладающие, несмотря на сравнительно невысокую твердость (6,5-7 и 5,5-6,5 соответственно), исключительно высокой прочностью и вязкостью.

Жадеитовая порода обладает зернистой структурой, массивной, реже брекчиевидной и сноповидной текстурами. Наличие в составе жадеита ионов-хромофоров (главным образом двух- и трехвалентного железа и трехвалентного хрома) определяет широчайший диапазон окрасок породы: белых, зеленых различных оттенков, желтых, синих, фиолетовых, розовых, красных, коричневых и даже черных. К ювелирному и ювелирно-поделочному сырью относятся зеленые камни, которые в зависимости от прозрачности, интенсивности и равномерности распределения окраски разделяются на сорта: 1-империал - прозрачный, полупрозрачный или просвечивающий, тонкозернистый с однородной изумрудно-зеленой окраской; 2- коммершиал - зеленый, непрозрачный с полупрозрачными прожилками и пятнами изумрудно-зеленого цвета; 3-ютилити - ярко-зеленый, непрозрачный. Минимальный размер блока поделочного жадеита, принятый в нашей стране, составляет 5x5x5 см.

Нефритовая порода характеризуется плотной, обычно спутанноволокнистой структурой, чаще всего зеленого цвета, обусловленного присутствием в составе тремолита, ионов двухвалентного железа и никеля. В случае неравномерного распределения окраски порода приобретает пятнистую текстуру. Ювелирный нефрит высших сортов должен обладать ярко-зеленой равномерной окраской с минимальным размером блоков 10x10x5 см. Поделочные разновидности низших сортов могут иметь неоднородную окраску, единичные трещины и включения других минералов.

Основным геолого-промышленным типом месторождений жадеита являются жилообразные, линзообразные и штокообразные жадеитовые тела на контактах гранитоидов и ультрамафитов, образовавшиеся в результате биметасоматоза. Протяженность этих тел достигает десятков метров, мощность - метры; они сложены в основном белым и серым жадеитом. Наиболее ценные зеленые, иногда прозрачные разновидности образуют небольшие участки в зоне контакта серпентинитов с гранитоидами. Наиболее известными месторождениями этого типа являются месторождения Мьянмы, связанные с массивом ультрамафитов Таумау, а также Борусское в нашей стране.

Главным геолого-промышленным типом месторождений нефрита также являются гидротермально-метасоматические жилы, приуроченные к контактам апогипербазитовых серпентинитов либо скарновых доломитовых мраморов с телами габброидов и гранитоидов. Протяженность жил достигает 50-70 м, мощность до 5м; большая их часть сложена нефритом с крайне неравномерным распределением кондиционного сырья. Такие месторождения имеются в России (Оспинское, Зун-Оспинское, Горлыкгольское), КНР, Канаде, Австралии, Новой Зеландии, Польше, ФРГ и других странах.

Глыбы, валуны и галька жадеита и нефрита могут образовывать промышленные россыпи в составе рыхлых конгломерато-галечниковых отложений.

15.9. Бирюза CuAl₆[PO₄]₄(OH)₈^.5H₂O.

Еще в глубокой древности бирюза использовалась в качестве украшений и талисманов. Считалось, что этот камень приносит победу и удачу в делах. Бросается в глаза небесно-голубой, голубовато-зеленоватый цвет камня; менее впечатляют серовато-зеленые, светло-зеленоватые и белые окраски. Цвет камня под воздействием солнечных лучей может пропадать, но при обработке спиртом, бензином, ацетоном, кислотами и щелочами он восстанавливается, становясь зеленоватым или коричнево-зеленым.

Считается, что своей окраской бирюза обязана находящимся в ней ионам двухвалентной меди и примесям железа. Кроме железа в минерале установлено присутствие и других примесей: Ca, Mg, Ti, V, Mn, Ni, Zn, Mo, Ba, Sr, Cs, Zr и др.

Бирюза относится к триклинной сингонии, ее кристаллы исключительно редки. Обычно она представлена микро- и скрытокристаллическим агрегатом, образующим прожилки, желваки, включения, примазки, почки и т.п. Под электронным микроскопом в таком агрегате выявляются пластинчатые микрокристаллы размером в десятые доли-первые мкм, параллельно-ориентированные, пересекающиеся или образующие радиально-лучистые стяжения. При нагревании выше 380°С кристаллическая структура бирюзы разрушается и она становится рентгеноаморфной, переходя при дальнейшем повышении температуры до 900-1000°С в другие минеральные фазы.

Минерал непрозрачен, но просвечивает в тонких сколах; блеск стеклянный или восковый, средний показатель преломления около 1,62, дисперсия 0,040, твердость 5-6, излом раковистый, плотность меняется в довольно широком интервале 2,40-2,88 г/см³.

В ювелирных целях используют не только массивную бирюзу, но и вмещающую ее породу с неправильными вкраплениями и прожилками минерала (<бирюзовая матка>); бирюзовую крошку уплотняют до состояния плотносцементированной массы, также пригодной в ювелирно-поделочном деле. Показателями высшего качества бирюзы являются ярко-голубая равномерная окраска, высокая плотность и твердость, стекловидность, просвечиваемость по краям и достаточно крупный размер выделений.

Главным промышленным источником высококачественной ювелирной бирюзы являются месторождения среди измененных кислых магматических пород с рассеянной медной минерализацией без зоны вторичного сульфидного обогащения. Бирюза в ассоциации с серицитом, каолином, ярозитом и гидроксидами железа образует штокверковые зоны на площади в сотни - первые тысячи м². Мощность прожилков - мм-см (Нишапурские копи в Иране, Бирюзаканское и другие месторождения в Средней Азии, месторождение Вилла-Гроув и др. в США). Их образование дискуссионно. Большинство исследователей (Е.Я.Киевленко, В.П.Петров и др.) считают эти месторождения результатом гипергенных процессов в связи с развитием кор выветривания линейного типа.

Назад | Содержание | Вперед