Горные породы - классификация и общий механизм образования
Камень - это всякая твердая нековкая составная часть земной коры в виде сплошной массы или отдельных кусков. Ювелир понимает под этим словом драгоценные камни, строитель - материалы, с помощью которых мостят улицы и возводят дома. Геологи же, занимающиеся наукой о Земле, называют объекты своего изучения не "камнями", а горными породами и минералами.
Горная порода, или как чаще говорят, порода, представляет собой сочетание (агрегат) минералов естественного (природного) происхождения. Обычно породы слагают более или менее значительные площади. Песок и суглинок тоже причисляют к горным (точнее - рыхлым осадочным) породам. Наука, изучающая горные породы, носит название петрографии.
Минерал - это внутренне однородный твердый компонент земной коры, образовавшийся естественным путем. С началом эры космических полетов минералами стали называть и твердые составные части горных пород Луны и других планет Солнечной системы. Большинство минералов выделяется в виде кристаллов, имеющих определенные формы. Слово "минерал" происходит от латинского слова "мина" - шахта. Наука о минералах именуется минералогией.
Кристалл - это однородное по составу тело строго геометрической формы с закономерным внутренним строением - кристаллической решеткой. Структура кристаллической решетки определяет разнообразие физических свойств кристаллов, а тем самым и минералов. Раздел науки, изучающий кристаллы, называется кристаллографией.
Драгоценный камень - понятие, не имеющее единого определения. Чаще всего к драгоценным камням относят красивые и редкие минералы (в некоторых случаях и минеральные агрегаты), обладающие достаточно высокой твердостью, а потому весьма стойкие к истиранию, иными словами, почти не подвластные времени. Но разумеется, представление о красоте камня с течением времени менялось, вот почему отдельные камни, ранее слывшие драгоценными, давно забыты, тогда как другие минералы ныне, наоборот, возведены в ранг драгоценных камней.
Понятие полудрагоценный камень, как прежде называли не очень твердые ювелирные и поделочные камни, еще менее четко и на сегодняшний день не вполне правомочно. Ювелирно-поделочный камень - собирательное понятие, охватывающее все камни, используемые в качестве украшений (в том числе и в декоративных целях). В более узком смысле слова поделочными камнями называют относительно недорогие самоцветы, которые тем самым как бы противопоставляются "настоящим" драгоценным камням. Наука о драгоценных камнях носит название геммологии.
Руда в общем случае представляет собой минеральную смесь с промышленным содержанием металлов. В последнее время рудами иногда называют и некоторые виды неметаллического минерального сырья, обладающие полезными свойствами. Поскольку практическая ценность руды (иначе говоря, кондиционность, пригодность для разработки) зависит от факторов, которые с течением времени могут изменяться (технические возможности добычи и обогащения, экономическая конъюнктура, транспортные условия), понятие "руда" применимо не только к определенным минералам или горным породам.
В геологии горными породами
называются минеральные смеси природного происхождения. Из почти 3000 минералов лишь немногие принимают существенное участие в составе горных пород. Ниже приведено процентное содержание минералов в земной коре до глубины 16 км (по Г. Шуману. 1957):
Полевые шпаты и фельдшпатоиды - 60%
Пироксены и амфиболы - 16%
Кварц - 12%
Слюды - 4%
Прочие минералы - 8%
В основу группирования горных пород могут быть положены самые разные принципы. В петрографии горные породы подразделяются преимущественно по способу их образования - генезису. Такого подразделения мы и будем придерживаться в дальнейшем.
По способу образования различают три главные группы пород: магматические, или мигматиты, осадочные и метаморфические, или метаморфиты. Как они связаны между собой в природном геологическом цикле, видно из приведенного здесь рисунка.
Минералы могут образовываться по-разному. Такие широко известные минералы как полевой шпат, кварц и слюда, кристаллизуются из огненножидких расплавов и газов преимущественно в недрах Земли, реже - из лав, излившихся на земную поверхность. Некоторые минералы образуются из водных растворов или возникают при участии организмов, некоторые - путем перекристаллизации уже существующих минералов под воздействием больших давлений и высоких температур (метаморфизм).
Многие минералы часто встречаются в определенных сообществах, или ассоциациях, так называемых парагенезисах (например, полевой шпат и кварц), но бывают и исключающие друг друга минералы (например, полевой шпат и каменная соль, которые никогда не встречаются вместе).
Большинство минералов имеет определенный химический состав. Входящие в них примеси хотя и способны влиять на физические свойства минералов или даже изменять их, но в химических формулах обычно не упоминаются. При определении минералов весьма существенную роль играет форма их кристаллов. Типичные формы кристаллов объединены в семь кристаллографических систем, называемых сингониями. Различие между ними проводится по кристаллографическим осям и углам, под которыми эти оси пересекаются.
Магматические породы , или магматиты, возникают путем затвердевания магматического расплава на поверхности или в глубинах земной коры. Их называют также изверженными или массивными породами и подразделяют на глубинные - интрузивные и поверхностные - эффузивные, или эффузивы.
Осадочные породы образуются путем отложения материала разрушенных или растворенных горных пород любого генезиса как на суше, так и в море и залегают слоями. В рыхлом, не сцементированном состоянии такие отложения называют осадками.
Метаморфические породы , или метаморфиты, формируются путем преобразования горных пород в глубинах земной коры под воздействием высоких температур и больших давлений. Иногда метаморфические породы называют метаморфическими или кристаллическими сланцами.
Прежде магматиты и метаморфиты считали древнейшими образованиями земной коры и называли первозданной породой. Сегодня известно, что эти породы могут появляться в любую геологическую эпоху, поэтому понятия "первозданная порода" следует избегать.
В строительном деле специалистов интересуют не столько происхождение и состав горных пород, сколько их твердость. Именно твердостью пород определяется их долговечность, выбор инструмента и машин для их добычи и обработки. К числу твердых пород относят все изверженные породы, кроме базальтовых лав, а также гнейсы и амфиболиты, кварциты и граувакки; к числу мягких пород - главным образом песчаники, известняки, туфы и базальтовые лавы. Кроме того, в строительном деле различают крепкие и рыхлые породы, Их разграничивают по очевидному проявлению прочности, или связности - сцеплению между зернами минералов.
В отличие от искусственного строительного камня применяемые в строительном деле горные породы называют природным камнем. Штучным камнем строители называют природный камень, которому путем надлежащей обработки придана определенная форма (тесаный камень) - но нужно помнить, что в украинском языке "штучный камень" дословно переводится именно как "искусственный камень". Ниже приведено процентное соотношение различных генетических групп горных пород в составе верхней части земной коры до глубины 16 км (по Г. Шуману, 1957):
Магматические породы - 95%
Осадочные породы - 1%
Метаморфические породы - 4%
В настоящее время известно более 3000 минералов, и ежегодно ученые открывают все новые и новые их виды. Но лишь около 100 минералов имеют сравнительно большое практическое значение: одни - в силу их широкой распространенности, другие - благодаря особым, ценным для человека свойствам. И только четверть из них играют существенную роль в составе горных пород благодаря своей широкой распространенности в природе.
Коллекционирование минералов является одним из наиболее популярных увлечений. В разнообразии их форм, а быть может, в их колдовском блеске таится очарование, делающее мир минералов столь близким нашему сердцу. Но какими заурядными кажутся в сравнении с ними горные породы! Мало кто даст себе труд нагнуться за куском известняка, гнейса или гранита - и совершенно зря. Именно горные породы формируют облик Земли. Тысячелетиями они влияли на облик поселений и городов, их архитектурных ансамблей, служили материалом для строительства, мощения городских улиц и площадей. А можно ли восхищаться красотой природы, не ощущая, какая роль принадлежит в ней горным породам?
Для нас - прирожденных горожан - именно горы обладают наиболее притягательной и манящей силой. Сегодня одним из популярных элементов городского дизайна является оформление интерьера, клумб, скверов или парков "дикими камнями" - декоративными горными породами. "Альпийские горки" с растениями на склонах и в садах с "дикими камнями" - остромодное направление современного ландшафтного дизайна. В Японии же существует целое искусство оформления так называемого "сухого сада" глыбами горных пород и камней, сформировавшееся и отточенное в XVIII-XIX веках.
Если минералы дарят нашему глазу радость и отдохновение, то горные породы демонстрируют свою мощь. Тому, кто умеет их правильно "читать", горные породы могут рассказать об истории и изменениях земной коры, о горах, вздымавшихся в глубокой древности, о наступлении морей или пустынь. Тысячелетиями камень вместе с деревом и костью служил важнейшим материалом для изготовления утвари и оружия. Но даже и сегодня, в век металлов и синтетики, он играет куда большую роль в нашей жизни, чем мы себе обычно представляем: непрерывно возрастает значение драгоценных и поделочных камней в технике и промышленности. Как ни парадоксально, но в строительстве распространение стальных каркасных конструкций сделало природный камень еще более желанным материалом для облицовки зданий, а большинство современных строительных материалов производят из добываемых горных пород.
Основное направление геммологи - изучение минералогических особенностей драгоценных и полудрагоценных камней, природы их цвета, кристаллографии, особенностей внутреннего строения и включений в них. Также в сферу этой науки входят законы ценообразования и причины изменения спроса на ювелирные изделия, выращивание новых и облагораживание природных самоцветов, огранка камней и определение их художественной ценности. Геммология решает также проблему отличия природных и синтетических камней. Отношения между природным и синтетическим драгоценным камнем- это отношения подлинник - копия - репродукция в искусстве, где подлинник -это драгоценный камень, копия - синтетический драгоценный камень, а репродукция- это имитации драгоценных камней. Три четверти драгоценных камней, которые поступают сегодня на мировой рынок облагорожены. В связи с этим в современном мире невозможно обойтись без знаний в геммологии, именно поэтому профессия геммолога востребована сейчас как никогда.
Эксперт-геммолог - профессия, которая появилась в начале XX века. Первые специалисты-геммологи были выпущены из института Геммологической ассоциации Великобритании в 1928 г. (Gem-A)
С первого взгляда, может показаться, что любой человек за несколько занятий станет геммологом. В действительности, чтобы стать высококвалифицированным экспертом необходимы глубокие познания в минералогии и ежедневная практика, так как мир минералов разнообразен и неповоторим, а совершенствующиеся технологии синтеза и улучшения камней развиваются довольно активно.
Геммологические лаборатории мира
AGS - American Gem Society
CGA - Canadian Gemmological Association
Cigem - Canadian Institute of Gemmology
EGL USA - European Gemological Laboratory (USA)
Gem-A - Gemmological Association of Great Britain
GIA Gemological Institute of America
GISA - Gemmology Institute of Southern Africa
GSI - Gemological Science International
IGI - International Gemological Institute
SSEF - Swiss Gemmological Institute
IIG - Indian Institute of Gemmology
GII - Gemmological Institute of India
и другие.
Сейчас, когда рынок переполнен поддельными или облагороженными ювелирными камнями, профессия геммолога становится все более актуальной. Эксперт-геммолог проводит геммологическое исследования и выдает, по желанию заказчика экспертное заключение (геммологическая экспертиза), в котором он указывает все характеристики камня или ювелирного изделия. Для выдачи сертификата на драгоценные камни, геммолог или организация, в которой он работает должна иметь соответствующую лицензию. В России этот документ имеют Российская Государственная Пробирная Палата, и организации, которые проводят добровольную сертификацию драгоценных камней.
Покупатель должен понимать, что экспертное заключение и сертификат - это разные документы.
Геммологическое экспертное заключение - это документ, подтверждающий подлинность драгоценного камня или ювелирного изделия. Геммолог должен проводит геммологическое исследование для выдачи такого заключения. Как правило, это визуальный осмотр с помощью лупы и/или микроскопа, определение размеров камней, их характеристик (цвет, чистота, качество оранки и т. д.) и идентификация драгоценных камней с помощью специализированного оборудования.
Примеры разных экспертных заключений
Сертификат соответствия - специальный документ, выдаваемый независимой геммологической лабораторией в качестве гарантии подлинности и качества драгоценного камня. Процедура геммологической сертификации включает диагностику камня, определение массы, цвета, чистоты, качества огранки. Определение этих характеристик является обязательным по российскими и международными стандартам.
Сертификация неоправленных драгоценных камней является необходимым требованием российского законодательства для продажи их в розницу. Только юридические лица, вставшие на специальный учет в Государственной Инспекции Пробирного Надзора, имеют право продавать и покупать неоправленные драгоценные камни (природные алмазы, изумруды, рубины, сапфиры и александриты, а также природный жемчуг в сыром (естественном) и обработанном виде. К драгоценным камням приравниваются уникальные янтарные образования в порядке, устанавливаемом Правительством Российской Федерации - N 41-ФЗ фЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН О ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛАХ И ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЯХ) без сертификата.
Физическое лицо в праве приобрести такой камень только при наличии к нему сертификата соответствия и в специальной индивидуальной упаковке.
Современная наука о драгоценных камнях
Драгоценные камни - это редкие минералы, обычно встречающиеся в виде прозрачных кристаллов. Они отличаются разнообразием и красотой цвета, сильным блеском, иногда и другими оптическими эффектами, высокой твердостью и прочностью, долговечностью.
Они известны со времен первобытного человека, но лишь сравнительно недавно, лет 300 назад, люди научились художественно их обрабатывать. Огранка - создание новых граней в определенном порядке - усиливает блеск и красоту камней. Искусство современной огранки основывается на знании за конов оптики и точных математических расчетах. Впервые же гранильное дело появилось в Древнем Египте за 3 тысячи лет до нашей эры.
Красота, редкость и долговечность обусловили высокую цену драгоценных камней, сделали их символом власти, могущества и богатства. Так было давно, так есть сегодня и, наверное, будет в будущем.
Прошли тысячелетия, и уже в XX веке люди научились искусственно выращивать алмазы, рубины, сапфиры, аквамарины, изумруды и аметисты, по своему качеству и внешнему виду не уступающие природным ювелирным минералам. Сегодня человек может искусственно вырастить и ювелирные камни, которых нет в природе. Это минералы фианит и фабулит, иттрий-галлиевые гранаты, имитирующие алмазы и бриллианты. Искусственные ювелирные камни широко используются во всем мире, но цена их невысока.
Цена настоящего драгоценного камня зависит от индивидуальных особенностей каждого образца природного минерала и от его массы.
Ювелирные камни измеряются своей мерой массы - каратами, а жемчуг - гранами. Стоимость одного карата ограненного ювелирного камня первого порядка на мировом рынке оценивается в 20-25 тысяч американских долларов.
Технический прогресс заставил современного человека искать «вторую профессию» драгоценным камням, и, конечно, она найдена для многих минералов.
Алмаз как самый твердый на земле камень широко применяется при обработке твердых материалов. Мелкими кристаллами алмазов укрепляют буровые коронки, с помощью которых разрушаются на любой глубине самые прочные горные породы. Не надо удивляться: в буровых коронках, шлифовальных кругах находятся не бриллианты, а непрозрачные технические алмазы любого малого размера, вплоть до алмазной пыли. Они-то и составляют подавляющую массу природных и искусственных алмазов.
В отечественных оптических приборах используют кристаллы горного хрусталя высшего качества - прозрачные, как чистая вода. Искусственные монокристаллы - основа лазеров, источников оптического излучения. Примеры применения драгоценных камней в технике можно продолжить.
Некоторые легенды, вероятно, связаны с изменчивостью красоты драгоценных камней. Цвет и блеск камня часто меняются в зависимости от освещенности, влажности воздуха, цвета окружающих предметов. А еще восприятие красоты-камня - плод настроения и душевного состояния человека. Александрит, например, при электрическом освещении фиолетово-красный, а при естественном - изумрудно-зеленый. В лунном свете драгоценные камни сияют иначе, чем при солнечном или электрическом.
Люди могут искусственно изменять цвет драгоценных камней. На Урале, например, морионы - черные кристаллы горного хрусталя - с незапамятных времен помещали в хлебное сырое тесто и ставили в русскую печь. Через час из печи вынимали готовый каравай хлеба, а из него уже золотистые, а не черные морионы. Равномерное нагревание приводило к изменению цвета горного хрусталя.
Сегодня в лабораторных установках - муфельных печах и термостатах, регулируя температуру, научились изменять окраску топаза, берилла, циркона, аметиста и других минералов.
Некоторые драгоценные камни обладают слабой естественной радиоактивностью и тем самым действительно оказывают целебное воздействие на человеческий организм.
Месторождения драгоценных камней известны по всему миру и имеют различное происхождение. Глубинное магматическое происхождение имеют коренные месторождения алмазов. Они связаны с вулканическими трубками взрыва, сложенными кимберлитом - особой горной породой, впервые обнаруженной в Южной Африке близ местечка Кимберли. Однако многие кимберлитовые трубки алмазов не содержат. На поверхности земли эти породы выветриваются и превращаются в синюю глину.
Постоянными и многочисленными спутниками алмазов являются темно-красный гранат пироп и хризолит. Но эти два минерала ювелирного качества встречаются в кимберлитовых трубках исключительно редко. Примерно 1-2 кристалла из сотен тысяч или миллионов их.
В базальтах - темных глубинных магматических породах, излившихся при температуре 1000 °С на поверхность земли, можно обнаружить циркон, сапфир и хризолит.
Самые богатые месторождения драгоценных камней - это, конечно, магматические пегматитовые жилы. Они образуются при медленном остывании нагретых до 1000 °С гранитных расплавов, поднимающихся из недр земли к ее поверхности. Пегматитовые жилы отличаются крупнокристаллическим строением, а в середине их могут быть пустоты (по-уральски «занорыши»). Стенки «занорышей» покрыты кристаллами ювелирных топазов, морионов, аквамаринов, изумрудов, турмалинов. Здесь драгоценные камни находятся среди кристаллов полевого шпата, темной слюды флогопита и светло-фиолетовой литиевой слюды лепидолита.
Гранитный раскаленный расплав, поступающий из недр Земли, нередко химически активно взаимодействует с теми породами, которых он достиг. При взаимодействии с известняками образуются скарны, а при взаимодействии с гнейсами, песчаниками и сланцами формируются грейзены.
Среди скарновых горных пород находят рубины, зеленый гранат гроссуляр, шпинель, лазурит, нефрит, хризолит, хромдиопсид, демантоид.
В горных районах - на Северном Урале, в швейцарских Альпах, на Памире и во многих других местах - встречаются пустотелые кварцевые жилы с кристаллами горного хрусталя, аметиста, иногда изумруда, гематита, рутила. Эти кварцевые жилы возникли из горячих подземных вод, и поэтому их называют гидротермальными.
Не все драгоценные камни возникли в земных глубинах при температурах во многие сотни градусов. Известно, что янтарь - это окаменелая смола хвойных деревьев, и в некоторых янтарных «слезах» можно увидеть комаров и мушек, живших в древнем лесу. Они прилипли к смоле и были замурованы навеки. Какие же обстоятельства, случайные или закономерные, привели к формированию на берегах Балтики крупного единственного месторождения янтаря во всей Европе? Это пока загадка, точнее, много загадок.
Смолу выделяют только поврежденные деревья. Что или кто смог повредить в одном месте массу деревьев, когда и как это произошло? Может быть, виноват редкостный шторм на древнем Балтийском море, поломавший сосны, может быть, метеоритный дождь или что-то другое.
Драгоценные минералы как химически очень стойкие и твердые природные образования после разрушения коренных месторождений природными силами переходят в россыпи, где их нередко находят люди.
Известны драгоценные камни, которые родились при обычной температуре на небольшой глубине благодаря влиянию холодных подземных вод на ранее образованные в недрах Земли минералы. К таковым принадлежат малахит, бирюза, благородный опал.
Малахит образуется за счет медных сульфидных минералов, окисляющихся грунтовыми водами. Старинные медные монеты, пролежавшие в земле или даже хранящиеся в сыром помещении, также покрываются со временем медной зеленью - малахитом.
Сходное с малахитом происхождение имеет и бирюза. Она встречается менее часто, чем малахит. Для ее образования нужны одновременно источники и меди, и фосфора, и алюминия. Алюминия достаточно в любых глинах. Источником меди могут служить гидротермальные сульфиды или самородная медь, а фосфор изначально связан с апатитом, фосфоритом или костями животных.
Характерная особенность почти всех месторождений драгоценных камней - крайне неравномерное присутствие редких минералов в горных породах. Пегматитовая жила может содержать сотни тонн письменного гранита, тонны амазонита, а в «занорыше» будут находиться всего 5-10 кристаллов голубого топаза размером 2-3 см каждый. Но «занорыш» еще надо найти! На пути к нему розовый полевой шпат становится зеленым амазонитом.
Назовем страны - основные поставщики драгоценных камней на мировой рынок. Россия поставляет алмазы и янтарь. Чехия - гранаты пиропы. Индия - сапфиры, изумруды, гранаты альмандины. Бирма - рубины. Иран - бирюзу. Китай - нефрит и бирюзу.
Из книги Популярная история медицины автора Грицак ЕленаО драгоценных камнях Закавказья После освобождения от арабского владычества государства Закавказья получили возможность самостоятельного развития. В области медицины довольно быстро сформировалась национальная школа, основанная на достижениях античных и арабских
Из книги Тайны драгоценных камней автора Старцев Руслан ВладимировичРуслан Старцев Тайны драгоценных камней
Из книги Числа Судьбы: пифагорейская, индийская и китайская нумерология автора Костенко АндрейГлава XVIII. Вибрационные проявления цветов, драгоценных камней и других предметов С помощью Нумерологии можно выбирать гармоничные связи с разнообразными предметами окружающего мира - например, цветами, драгоценными камнями, металлами, видами древесины, фруктами,
Из книги Я познаю мир. Сокровища Земли автора Голицын М. С.Таблица драгоценных камней Людей всегда волновал вопрос, какой камень самый дорогой, а какой не очень. Поэтому ученые разделили драгоценные камни по их относительной ценности. Так появилась таблица, которую мы приводим ниже.А. Драгоценные ювелирные камни1-й порядок:
Из книги Русская литература сегодня. Новый путеводитель автора Чупринин Сергей ИвановичЗнаки на камнях Пару десятилетий назад американские геологи опубликовали уникальную фотографию. На ней сфотографирован камень. Но не обычный, а с отпечатком окуня, который подавился слишком крупной для него рыбой.Геологи не раз обнаруживали и другие камни с необычными
Из книги Энциклопедия языческих богов. Мифы древних славян автора Бычков Алексей АлександровичСОВРЕМЕННАЯ ДРАМАТУРГИЯ Литературно-художественный журнал. Создан в 1982 году. Периодичность - ежеквартально. Тираж: в 1990 - 24 000; в 1991 - 13 000 экземпляров. Публикуются пьесы отечественных и зарубежных авторов, мемуары, статьи о драматургии и театре, хроника. Среди авторов -
Из книги Зарубежная литература XX века. Книга 2 автора Новиков Владимир ИвановичО ЯЗЫЧЕСКИХ КАМНЯХ СИНИЙ КАМЕНЬ из Клещина.«Бысть во граде Переславле камень за Борисом и Глебом в боераку, в нем же вселися демон мести, творя и привлачая к себе ис Переславля людей: мужей и жен и детей их… И они слушаху его и к нему стекахуся из году в год и творяху ему Из книги Большой эзотерический словарь автора Бубличенко Михаил Михайлович
Секрет № 94 Диеты при камнях в почках В лечении мочекаменной болезни народная медицина едина с научной: в борьбе с ней одним из важных факторов является рациональное питание. Знать состав камней при мочекаменной болезни очень важно, так как, зная состав, можно узнать, как
Из книги Я познаю мир. Драгоценные камни автора Орлова Н. Из книги Толковый словарь по аналитической психологии автора Зеленский Валерий Всеволодович«Камешек, мне больно!» (о камнях, живущих в живых организмах) Огромен и разнообразен мир камней, но есть и то, что объединяет их. Все они образовались и живут во внешней среде. И почти всегда в образовании камня участвуют живые организмы: бактерии, насекомые, животные, рыбы.
Из книги автораЗнаки на камнях Около 40 миллионов лет тому назад в водах Северной Америки один окунь подавился селедкой, да так, что тут же умер. Откуда мы это знаем? По отпечатку, найденному на камне американскими геологами. Как же это произошло? В сезон дождей в озере разлилась вода. И