Происхождение и строение драгоценных камней

Все драгоценные камни, за редким исключением, принадлежат к миру минералов. Напомним об их происхождении и строении. Об условиях образования драгоценных камней, не являющихся минералами в строгом смысле этого слова (например, янтаря, кораллов и жемчуга), будет подробнее сказано при их описании.

Минералы могут возникать разными способами. Одни образуются из огненножидких расплавов и газов в недрах Земли или из вулканических лав, извергнутых на ее поверхность (магматические минералы). Другие выпадают из водных растворов либо растут с помощью организмов на (или вблизи) земной поверхности (осадочные минералы). Наконец, новые минералы образуются путем перекристаллизации уже существующих минералов под влиянием больших давлений и высоких температур в глубинных слоях земной коры (метаморфические минералы).

Химический состав минералов выражают формулой. Примеси при этом не учитываются, даже если они вызывают появление цветовых оттенков, вплоть до полного изменения цвета минерала. Почти все минералы кристаллизуются в определенных формах, то есть представляют собой кристаллы — однородные по составу тела с регулярным расположением атомов, ионов или молекул в решетке. Кристаллы характеризуются строгими геометрическими формами и ограничены преимущественно гладкими плоскими гранями. В большинстве своем кристаллы мелки, отчасти даже микроскопически малы; но встречаются и гигантские экземпляры. Для ювелирных целей такие чрезмерно крупные кристаллы минералов в общем случае малопригодны из-за многочисленных включений, загрязняющих примесей и различного рода дефектов, сопровождающих рост кристаллов.

Внутренняя структура кристаллов (пространственная решетка) определяет их физические свойства, в том числе внешнюю форму, твердость и способность раскалываться, тип излома, плотность и оптические явления.

В кристаллографии все кристаллы систематизированы и распределены по семи сингониям (системам): кубической, тетрагональной, гексагональной, тригональной, ромбической, моноклинной и триклинной. Различие между ними проводится по кристаллографическим осям и углам, под которыми эти оси пересекаются.

Кубическая сингония (иногда называемая также правильной): все три оси одинаковой длины и ориентированы взаимно перпендикулярно. Типичные формы кристаллов — куб, октаэдр (восьмигранник), ромбододекаэдр (12-гранник с четырехугольными гранями), пентагондодекаэдр (12-гранник с пятиугольными гранями), икоситетраэдр (24-гранник), гексакисоктаэдр (48-гранник).

Тетрагональная, или квадратная сингония: три оси расположены взаимно перпендикулярно; две из них имеют одинаковую длину и лежат в одной плоскости, третья (главная ось) — длиннее или короче. Типичные формы кристаллов: квадратные призмы и пирамиды, трапецоэдр и восьмигранные пирамиды, а также бипирамиды.

Гексагональная сингония (шестисторонняя): три из четырех осей расположены в одной плоскости, имеют равную длину и пересекаются под углом 120° (или 60°); четвертая ось имеет другую длину и ориентирована перпендикулярно этой плоскости. Типичные формы кристаллов: шестигранные призмы и пирамиды, а также 12-гранные пирамиды и бипирамиды.

Тригональная сингония (ромбоэдрическая, или трехсторонняя): оси и углы соответствуют таковым предыдущей системы, вследствие чего их часто объединяют в рамках одной гексагональной сингонии. Различие состоит в элементах симметрии. В гексагональной сингонии поперечное сечение основной призматической формы шестиугольное, в тригональной — треугольное. Путем стесывания углов треугольника возникает шестиугольная форма, присущая гексагональной сингонии. Типичные формы кристаллов тригональной сингонии — треугольные призмы и пирамиды, ромбоэдры и скаленоэдры.

Ромбическая сингония (орторомбическая, или ромбовидная): три оси разной длины расположены взаимно перпендикулярно. Типичные простые формы кристаллов: базопинакоиды, ромбические призмы и пирамиды, а также ромбические бипирамиды.

Моноклинная система («единожды наклонная»): из трех осей разной длины две располагаются взаимно перпендикулярно, а третья — под косым углом к ним. Типичные простые формы кристаллов: базопинакоиды и призмы с наклонными концевыми гранями (клинопинакоидами).

Триклинная сингония («трижды наклонная»): все три оси имеют разную длину и ориентированы наклонно по отношению друг к другу. Типичные простые формы кристаллов — пары граней (пинакоидальных) или одиночные грани (моноэдры).

Форма большинства кристаллов не идеальна, а более или менее искажена вследствие того, что одни их грани развиваются лучше, чем другие. Однако углы между гранями всегда сохраняют свою величину.

Многочисленные кристаллические индивиды представляют собой комбинации, то есть ограничены различными простыми формами данной сингонии, например несут одновременно грани куба (гексаэдра) и октаэдра. У кальцита, например, известно свыше 1000 таких комбинаций.

Наиболее характерное для какого-либо минерала огранение кристаллов называют его габитусом. Так, пирит часто встречается в форме пентагондодекаэдра, а гранат — в виде ромбододекаэдра. В свою очередь облик кристалла — это особенности его внешнего вида, отражающие характер развития. По облику кристалл может быть таблитчатым, игольчатым, копьевидным, столбчатым или уплощенным. Для удобства неспециалистов понятия «облик» и «габитус» в дальнейшем объединяются более знакомыми терминами — (внешнее) строение или «форма».

Иногда минералы появляются в чуждых, обычно не свойственных им формах кристаллов. Такие образования называются псевдоморфозами. Они возникают вследствие химических процессов, при которых те или иные минеральные вещества подвергаются изменению либо замещению другими веществами.

Если два или несколько кристаллов закономерно срастаются между собой, то говорят о двойниках, тройниках или сложных (многократных) двойниковых сростках. В зависимости от того, нарастают ли отдельные индивиды друг на друга или врастают друг в друга, различают двойники срастания (контактные) и двойники прорастания. Триклинные полевые шпаты часто образуют многократные (полисинтетические) двойники срастания, носящие характер чередования многочисленных тонких пластинок — так называемых ламеллей; внешне это проявляется в виде штриховки на гранях кристалла. Наряду с образованием закономерных двойниковых сростков встречаются (и гораздо чаще) произвольные срастания по-разному ограненных кристаллов — агрегаты или минеральные ансамбли. В зависимости от условий образования возникают шестоватые, волокнистые, радиальнолучистые, листоватые, скорлуповатые, чешуйчатые или зернистые агрегаты. На языке горняков отпрепарированные агрегаты окристаллизованных минералов называют штуфами. Хорошо развитые минералы в виде кристаллов характерной для них формы часто возникают путем нарастания на внутренние стенки жеод — округлых полостей, встречающихся преимущественно в магматических породах и образованных большей частью газовыми пузырями. Таким путем (а подчас и в жильных трещинах) формируются друзы, или щетки, — группы правильных кристаллов, ограненных с одного конца, а другим наросших на какую-либо плоскость (стенку жеоды или трещины). Пожалуй, самые известные минералы друз — такие разновидности кварца, как аметист, горный хрусталь, дымчатый кварц (раухтопаз).

Сплошные, на вид бесструктурные массы минерала называются плотными, сливными или массивными. Они, впрочем, тоже имеют кристаллическое строение, но вследствие затрудненного роста слагающие их кристаллы лишены правильного огранения.

Распределение самоцветов и поделочных камней по кристаллографическим сингониям (системам)

Кристаллографические сингонии (системы) и формы кристаллов