Изучаем Полудрагоценные камни, Самоцветы, Минералы

Камнесамоцветное сырьё — ювелирные, ювелирно-поделочные и поделочные камни, используемые для производства украшений и художественных изделий прикладного значения. К камнесамоцветному сырью относят иногда коллекционные декоративные материалы.

Самоцветы (от рус. Сам и Цветной) — драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни (минералы и горные породы), находящие применение в качестве ювелирного и поделочного сырья. Как правило, прозрачные или полупрозрачные. Термин самоцветы носит исторически-бытовой характер, он не относится к научной терминологии и не является строгим. В разное время в повседневной речи и речи разных специалистов мог относиться и к просвечивающим или непрозрачным камням, либо использоваться для разделения по категориям цветных-бесцветных, ограночных-декоративных, драгоценных-поделочных камней. Термин применялся на Урале с XVIII века, упоминался М. И. Пыляевым, но широко введён в практику благодаря работам А. Е. Ферсмана. По классификации Ферсмана, самоцветами являются прозрачные камни, независимо от отнесения их к категориям драгоценных или поделочных; непрозрачные же минералы и породы относятся к «цветным камням».

Каталог зеленых камней и минералов

Амазонит	Берилл	Верделит	Гелиодор
Гелиотроп	Гроссуляр	Диопсид, хромдиопсид	Демантоид
Жадеит	Кошачий глаз хризоберилл	Малахит	Нефрит
Празем	Серафинит	Серпентин (змеевик)	Уваровит
Хризолит	Хризопраз	Эпидот (яшма)	Конихальцит (яд)

Каталог красных и темно-розовых камней

Киноварь (яд)	Кораллы	Пироп (гранат)	Рубин (корунд)
Рубеллит	Турмалин	Шпинель	Эвдиалит (!!)

Каталог синих и темно-голубых камней

Агат	Азурит	Аквамарин	Апатит
Бирюза	Говлит, каулит	Дюмортьерит	Лазурит
Сапфир	Содалит	Топаз	Целестин (яд+радиация)

Каталог популярных камней группы кварца

Аметист

Горный хрусталь

Раухкварц

Цитрин

Каталог оригинальных камней и минералов

Галит (яд)

Морион

Пирит

Ставролит

Самородные элементы. Очень немногие элементы встречаются в природе в свободном виде как "самородные". Легкость, с которой металлы и неметаллы вступают в соединение с другими элементами, особенно с кислородом, обуславливает их нахождение в земной коре почти исключительно в связанном виде, в составе разных соединений. Поэтому иногда можно извлекать какой-либо элемент с помощью сравнительно простых операций и затем использовать в технике; иногда же требуется сложный и дорогостоящий процесс выделения элемента из соединений с помощью комплекса методов. Немногие элементы, встречающиеся в природе в самородном виде, избавляют от трудностей, связанных с отделением их от других компонентов (например, как в случае с благородными металлами, в том числе и платиной), и от негативных воздействий на окружающую среду, с которыми приходится сталкиваться при работе с некоторыми элементами, будь то металлы или неметаллы. Совершенно исключительный случай представляет собой железо, которое попадает в земную кору в самородном виде в составе метеоритов.

Сульфиды включает в себя сульфиды (соединения металлов и серы S) и другие соединения, родственные с ними: селениды, теллуриды, арсениды (ядовитые соединения с мышьяком As), антимониды и висмутиды. Сюда относятся бескислородные соединения, образующиеся при комбинации различных металлов с серой, селеном, телуром (имеющими химические свойства неметаллов) и с полуметаллами - мышьяком, сурьмой и висмутом. В настоящее время известно около 400 минеральных видов, относящихся к данному классу. Однако в основном они встречаются в ничтожных количествах и представляют исключительно научный интерес. Но те из них, которые здесь описаны, имеют экономическое значение. Различные сульфиды представляют собой важный и часто единственный источник получения элементов, имеющих чрезвычайную практическую ценность и необходимых для промышленности. Цветные металлы, такие как медь, свинец, цинк, ртуть, молибден, серебро и многие редкие металлы (теллур, селен, германий, иридий и др.) получают в основном при переработке сульфидов.

Галогениды (или галоиды) - химические соединения, образовавшиеся при сочетании галогенов и металлов. В природе наиболее распространенный галоген - хлор, за ним следует фтор. Бром и йод более редки. Хлориды и фториды представлены целым рядом минералов, в то время как бромидов и иодидов в природе мало. Бром входит только в состав одного, довольно редкого минерала - бромаргирита, а иодидов известно три минеральных вида. Фториды встречаются в гидротермальных жилах (флюорит) или, значительно реже, в пегматитах (криолит).
Хлориды более многочисленны и включают в себя ряд довольно распространенных минералов. Они образовались в результате выпаривания вод древних морей или соленых озер (галит - поваренная соль, карналлит) и, в отличие от флюорита, отсутствуют среди жильных минералов. Среди продуктов деятельности некоторых вулканов также можно обнаружить некоторые хлориды, как сравнительно распространенные (галит), так и более редкие виды. Значительное количество хлоридов образуется при выветривании рудных минералов под воздействием атмосферных факторов. Среди металлов с хлором чаще всего связываются серебро (кераргирит), свинец, ртуть и медь (атакамит).

Оксиды и гидрооксиды. Кислород - элемент, очень распространенный в земной коре. Поэтому он присутствует в качестве основного компонента в большинстве минералов. Наиболее часто он одновременно связан с двумя и более элементами, один из которых является неметаллом, как, например, сульфат кальция (CaSO4, который образует гипс и ангидрит. С точки зрения химии это вещество рассматривается как соль серной кислоты (H2S0J, а не как оксид. Оксидами являются те соединения (в нашем случае минералы), которые образовались при связывании кислорода с одним из элементов, преимущественно металлом (как, например, корунд - Аl2О3), а также с несколькими элементами, при условии, что эти соединения нельзя считать типичными солями. Многие минералы, скажем, перовскит (CaTiO3) или шпинель (MgAl2O4), в одних классификациях рассматриваются как оксиды, а в других - как титанаты и алюминаты. Гидрооксиды от других минералов рассматриваемого класса отличаются присутствием, на месте кислорода, гидроксильной группы ОН.

Шпинели (оксиды). Группа шпинелей включает оксиды с общей формулой Х У₂ O₄, где Х и У представляют металлы, соответственно двухвалентные (магний, железо, цинк и марганец) и трехвалентные (алюминий, железо и хром). Самые разные металлы могут соединиться в одном минерале. В природе чистые соединения очень редки. Кристаллизуются шпинели в кубической сингонии, очень часто наблюдается двойникование. Многие шпинели представляют собой первичные продукты кристаллизации магмы и поэтому присутствуют во многих интрузивных породах. Они нередки и в метаморфических породах. Наиболее распространенные шпинели: собственно шпинель, магнетит, хромит, франклинит, ганит.

Карбонаты. Среди многочисленных минералов, составляющих литосферу, карбонаты иг-рают важную роль с точки зрения минерологии, петрографии и промышленного освоения. Они входят в состав многих осадочных, метаморфических и магматических пород. Карбонаты являются основными компонентами, во-первых, известняков, состоящих главным образом из кальцита (карбоната кальция); затем доломитов, сложенных карбонатом кальция и магния; наконец, кристаллических мраморов, первично осадочных, но преобразованных метаморфическими процессами, в результате чего их первоначальная структура изменилась в процессе полной перекристаллизации карбоната кальция. Карбонаты широко используются в промышленности. Они применяются как строительные материалы, в том числе и отделочные; как сырье для керамики и в качестве огнеупоров. Карбонаты являются также рудами многих металлов, в том числе железа, магния, цинка, марганца, свинца, бария и др.

Сульфаты характеризуются присутствием в формуле группы SO4. К тому же классу отнесены теллураты, хроматы, молибдаты и вольфраматы (только на месте S присутствуют Те, Cr, Мо и W). Что касается их происхождения, можно отметить, что некоторые имеют гидротермальный генезис или образовались при эксгаляциях (парогазовых выбросах) вулканов. Другие имеют осадочное происхождение, в основном морское, третьи представляют собой вторичные образования. Сульфаты чрезвычайно широко распространены в природе. Теллураты и хроматы исключительно редки. Молибдаты и вольфраматы, которых примерно пятнадцать, относительно более распространены. Минералы этой группы не являются породообразующими. Исключение представляют гипс и ангидрит, слагающие огромные по площади толщи, мономинеральные по составу.

Фосфаты. В этой категории, помимо фосфатов (минералов, содержащих группу PO4), описываются также арсенаты и ванадаты (минералы, содержащие группы AsO4 и VO4. Между этими соединениями существуют переходные формы - от фосфатов к арсенатам, от арсенатов к ванадатам и, реже, от ванадатов к фосфатам. В земной коре первичный фосфор присутствует в основном в составе апатита, который распространен почти во всех изверженных породах, в пегматитовых жилах и в некоторых рудных месторождениях. Процессы выветривания, растворения и переноса обеспечивают накопление фосфатов в почвах и морской воде. Живые организмы извлекают из них фосфор, который необходим для их существования. Скопления останков организмов и их экскрементов представляют собой залежи большого промышленного значения. Арсенаты и ванадаты - в основном вторичные минералы, образующиеся в месторождениях комплексного состава, обогащенных сульфидами, главным образом мышьяка и кобальта.

Силикаты. Большая часть литосферы состоит из силикатов - очень распространенных минералов как среди изверженных, так и среди метаморфических и осадочных пород. Их значение велико не только с минералогической (в том числе как поделочных, декоративных и ювелирных камней) и петрографической точки зрения, но и с точки зрения сырья для различных областей промышленности. В состав силикатов всегда входит кремний, сочетающийся с другими элементами, такими как кислород, алюминий, железо, марганец, магний, кальций и многие другие. Они дают начало множеству минералов, нередко очень сложных по составу, на которые часто можно легко определить, даже не используя современные весьма совершенные методы исследования. Выше уже было отмечено, что кремний входит в состав нескольких различных модификаций кремнезема, представленных кварцем, тридимитом и кристобалитом. Они рассмотрены в этой книге как оксиды, но ряд авторов относит их к классу силикатов из-за большого сходства их структур со структурами тектосиликатов.

В структурном отношении в кристаллической решетке силикатов каждый ион кремнезема Si располагается в центре тетраэдра, на каждой из четырех вершин которого находится ион кислорода О2. В совокупности ион кремнезема и четыре окружающих его иона кислорода представляют собой радикал, или комплексный анион - тетраэдрическую группу SiO4+. Она является основным структурным элементом всех силикатов. Тетраэдры в структуре могут находиться изолированно - как в случае незосиликатов; но могут и объединяться различным образом, создавая другие комплексные радикалы. Комбинация тетраэдров служит основой классификации, приведенной ниже. Соединение тетраэдров происходит с помощью общего для двух соседних тетраэдров иона кислорода. В ситуации, когда все четыре иона кислорода в тетраэдре являются общими для него и соседних тетраэдров, свободных валентностей больше не остается. Тогда ни один катион не в состоянии присоединиться к комплексному радикалу, если только один или более ионов трехвалентного алюминия не заместит один или более ионов четырехвалентного кремния, освобождая, таким образом, дополнительную отрицательную валентность. Алюминий в силикатах может играть двоякую роль. Если он входит в состав тетраэдров, т. е. является частью анионного радикала, мы имеем дело с алюмосиликатом. Если он выступает в роли внететраэдрического катиона, то речь идет о силикате алюминия. Если же алюминий выполняет одновременно обе эти роли, то мы говорим об алюмосиликате алюминия. В сложной кристаллической решетке силикатов присутствуют часто несвойственные ей дополнительные анионы, выполняющие задачу компенсации свободных валентностей. Часто присутствует вода, как в виде гидроксила, так и в молекулярной форме. В последнем случае она заполняет каналы кристаллической решетки, но ее связи с решеткой очень слабые.

Согласно новейшим научным представлениям о структуре силикатов, они, в соответствии со способом группировки тетраэдров SiO4, разделяются на следующие подклассы:
Незосиликаты (ортосиликаты) - силикаты с изолированными или независимыми тетраэдрами.
Соросиликаты (диоортосиликаты) - силикаты с изолированными группами Si2O7.
Циклосиликаты (кольцевые силикаты) - силикаты с тетраэдрами, объединенными в кольца треугольной, четырехугольной или шестиугольной формы.
Иносиликаты (цепочечные силикаты) - силикаты с тетраэдрами, соединенными в простые или двойные цепочки.
Филлосиликаты (слоистые силикаты) - силикаты с тетраэдрами, объединенными в слои.
Тектосиликаты (каркасные силикаты) - силикаты с тетраэдрами, соединенными в виде трехмерных построек.

Гранаты (силикаты). Группа довольно распространенных в природе минералов, нередко с трудом отличимых друг от друга. Их обобщенную формулу можно записать так: X3Y2(Si04)3, где X означает кальций, магний, двухвалентное железо и марганец; Y - алюминий, трехвалентное железо, хром, титан, цирконий и ванадий. Гранаты кристаллизуются в кубической сингонии, очень часто в виде хорошо сформированных кристаллов, лишенных спайности. На основе присутствия в химическом составе трехвалентных элементов их можно разделить на следующие ряды: алюмосодержащие гранаты (пироп, альмандин, спессартин, гроссуляр); железосодержащие гранаты (Fe3+) - кальдерит, андрадит; хромсодержащие гранаты (уваровит), гранаты, содержащие титан, цирконий и ванадий (кимцеит, голдманит).

Эпидоты (силикаты). Эпидоты являются очень важными минералами с точки зрения петрографии: будучи распространенными элементами изверженных и метаморфических пород, они образуют изоморфные ряды минеральных видов, каждый из которых указывает на генезис той породы, в которой он обнаружен. Два главных эпидота - это клиноцоизит и собственно эпидот. В первом сочетаются кальций и алюминий, во втором алюминий частично замещен железом. В группу входят также пьемонтит и алланит, которые являются соответственно марганцевоносными и церийсодержащими эпидотами. Кроме того, цоизит, представляющий собой гетероморфный аналог клиноцоизита (он кристаллизуется в другой сингонии - ромбической вместо моноклинной), также относят к эпидотам. Здесь он описан в виде дополнения к этой группе.

Пироксены (силикаты). Группа пироксенов включает в себя большое количество минералов, между которыми существуют изоморфные ряды. С точки зрения кристаллической структуры они все моноклинные. Исключением является ряд энстатит - гиперстен, представители которого относятся к ромбической сингонии; к этому ряду примыкает другой, с идентичным химическим составом, но с моноклинной сингонией (ряд клиноэнстатит - клиногиперстен). Остальные ряды: диопсид - геденбергит; сподумен - жадеит - эгирин; диаллаг - авгит - фассаит. Изоморфные замещения в пироксенах осуществляются в различных структурных позициях, причем в одну и туже позицию могут входить разные элементы, а в разные позиции - одинаковые.

Амфиболы (силикаты). Амфиболы, как и пироксены (с которыми у амфиболов много общих морфологических и химических особенностей), принадлежат к подклассу иноси-ликатов, но отличаются наличием в кристаллической решетке лент тетраэдров SiO4. Оптические свойства разнообразны, а химический состав довольно сложный. Кроме того, они распространены шире и в большем количестве, чем пироксены. Для амфиболов характерен удлиненно-призматический габитус; спайность, проявляющаяся вдоль направлений призмы, совершенная. Как и у пироксенов, у амфиболов есть моноклинные (ряд куммингтонита, актинолита, роговой обманки и глаукофана) и ромбические (ряд антофиллита) представители.

Слюды (силикаты). Эта группа филосиликатов включает многочисленные и важные минералы, которые с точки зрения химического состава можно определить как силикаты алюминия и щелочных металлов, содержащие также магний, железо, гидроксильную группу и фтор. Если число ионов алюминия, магния и железа равно 2, эти слюды принадлежат к ряду мусковита (парагонит, мусковит, глауконит, селадонит, роскоэлит). Если это число равно 3, такие слюды принадлежат к ряду биотита (флогопит, биотит, аннит, лепидолит, цинивальдит). Слюды кристаллизуются в моноклинной сингонии, обычно в виде эластичных пластинок, небольшого удельного веса, с псевдогексагональными или неправильными очертаниями; они характеризуются совершенной спайностью, по которой очень легко разделяются, невысокой твердостью и разнообразной окраской. В природе слюды очень распространены и обильны: их можно обнаружить как существенные компоненты в самых разных изверженных и метаморфических, а также осадочных породах.

Хлориты (силикаты). Это многочисленные минералы принадлежат к группе филосиликатов. Они имеют прямые аналогии со слюдами, но отличаются от них химическим составом. Хлориты характеризуются повышенным содержанием воды и полным или почти полным отсутствием щелочей. С химической точки зрения их можно рассматривать как силикаты алюминия, магния и железа, как правило, без примеси щелочных металлов. Кристаллизуются в моноклинной сингонии в виде мелких неправильных чешуек псевдогексагональных очертаний, с совершенной спайностью, напоминающей спайность слюд. Пластинки хлоритов, в отличие от слюд, гибкие, но не эластичные. Хлориты часто наблюдаются в виде довольно плотных чешуйчатых агрегатов, массивных порошкообразных скоплений, тонкочешуйчатых зерен и червеобразных скоплений пластинок. Для хлоритов, широко распространенных и обильных в природе, характерен зеленый цвет различных оттенков. Из хлоритов рассмотрены пеннин, клинохлор и кеммерерит.

Полевые шпаты (силикаты). Полевые шпаты представляют собой наиболее крупную и известную группу минералов, являющихся важнейшими породообразующими компонентами горных пород. Они принимают участие в формировании самых разных пород - как изверженных, включая и интрузивные, и эффузивные, так и кристаллических сланцев и осадочных пород. С точки зрения химического состава их рассматривают как алюмосиликаты калия, натрия, кальция и, реже, бария, содержащие также примеси других элементов, таких как литий, цезий, рубидий, магний, железо, титан и др. Наиболее значительные члены этого семейства являются результатом сочетания трех основных компонентов: алюмосиликата калия, алюмосиликата натрия и алюмосиликата кальция. К ним примыкает редкий алюмосиликат бария, цельзиан Альбит и анортит представляют собой два крайних члена изоморфного ряда плагиоклазов, в который входят также олигоклаз, андезин, лабрадор и битовнит. Плагиоклазы кристаллизуются в двух модификациях, высокотемпературной и устойчивой при низких температурах.

Фельдшпатоиды (силикаты). Под этим названием объединяется группа минералов, очень сходных по химическому составу с полевыми шпатами. Она включает алюмосиликаты калия, натрия, лития и кальция. В состав их кристаллической решетки могут входить посторонние анионы, такие как SO4, С03 и ОН, молекулы воды и такие элементы, как фтор, хлор. Некоторые исследователи не признают существование этой группы, в состав которой тем не менее входят около двадцати минералов, от петалита до лазурита.

Цеолиты (силикаты). Цеолиты представляют собой минеральные виды, которые можно определить как водные алюмосиликаты нескольких щелочных металлов (таких как натрий и калий) и нескольких щелочноземельных, таких как кальций и барий, реже стронций и магний. От других силикатов их отличает способность увеличиваться в объеме и вскипать при нагревании. Такое свойство отразилось и в названии цеолитов (по-гречески - "камень, который кипит"). Оно связано с поведением при нагревании воды, входящей в кристаллическую решетку, но слабо связанной с кристаллической структурой. Цеолиты являются минералами вторичного происхождения. Они заполняют трещины в породах и пустоты в основных изверженных породах базальтового типа. Цеолиты встречаются также в жеодах гранитных пород, в виде заполненных минералом трещин в гнейсовых породах и иногда в некоторых рудоносных жилах гидротермального происхождения.

Обычно цеолиты не используются в ювелирной промышленности, однако все возрастающая роль этих образований в технике и медицине делает их поистине драгоценными. Не случайно цеолиты получили образное название "философского камня XXI века". Цеолиты - целое семейство минералов (водосодержащих алюмосиликатов), включающих катионы калия, натрия, кальция и магния. Их мировая добыча и потребление только в 2000 г. превысили 20 млн. тонн. Термин "цеолит" переводится с греческого как "кипящий камень" и указывает на низкую температуру плавления этого минерала. Поскольку цеолиты являются своеобразными "пористыми кристаллами", они способны обмениваться ионами с окружающей средой. На этом эффекте и основаны их уникальные сорбционные свойства. В медицине и пищевой промышленности цеолиты используют в качестве пищевых добавок, которые способны выводить из организма вредные метаболиты, не затрагивая при этом белки и другие макромолекулы. Некоторые цеолиты связывают и выводят из организма вредные вещества, поступившие с пищей, и снабжают его микроэлементами, необходимыми для нормальной физиологической активности.

Органические вещества. Эта группа представлена веществами, образовавшимися за счет организмов, живших в прошлые геологические эпохи. Они окаменели с течением времени (как янтарь) или заместились разными минералами (как окремневшая древесина). В таком понимании сюда следовало бы включить множество разнообразных материалов (в том числе ископаемые угли). В минералогической систематизации, однако, рассматриваются лишь те, которые относят к драгоценным или поделочным камням.

Via jewellery.org.ua, geokniga.org, mmus.geology.pu.ru, mirkamney.moy.su, kristallov.net, webmineral.ru, geo.web.ru, catalogmineralov.ru, mindraw.web.ru, mining-enc.ru, wiki