Урок по теме Минералы

Минера́л (нем. Мinеrаl или фр. minéral, от позднелат. (аеs) minerale — руда^[1]) — природное тело с определённым химическим составом и зачастую с упорядоченной атомной структурой (кристаллической структурой), образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определёнными физическими свойствами. Является составной частью земной коры, горных пород, руд, метеоритов. Изучением минералов занимается наука минералогия. С конца 1950-х годов новые минералы и их названия утверждаются Комиссией по новым минералам и названиям минералов (КНМНМ) Международной минералогической ассоциации (IMA)^[2]. В настоящее время установлено около 4900 минеральных видов, более 4660 из которых было одобрено Комиссией. Однако лишь несколько десятков минералов (около 100) пользуются широким распространением. Они входят в состав горных пород и называются породообразующими. В последнее время усилиями рекламодателей минералами стали ошибочно называть также биологически значимые элементы (микро- и макроэлементы), входящие в состав биодобавок, что вносит путаницу в терминологию и дезориентирует покупателя.

Понятие «минерал» подразумевает твёрдое природное неорганическое кристаллическое вещество. Но иногда его рассматривают в неоправданно расширенном контексте, относя к минералам некоторые органические, аморфные и другие природные продукты, в частности некоторые горные породы, которые в строгом смысле не могут быть отнесены к минералам .Минералами считаются также некоторые природные вещества, представляющие собой в обычных условиях жидкости (например, самородная ртуть, которая приходит к кристаллическому состоянию при более низкой температуре). Воду, напротив, к минералам не относят, рассматривая её как жидкое состояние (расплав) минерала лёд. Некоторые органические вещества — нефть, асфальты, битумы — часто ошибочно относят к минералам, либо выделяют их в особый класс «органические минералы», целесообразность чего весьма спорна. Некоторые минералы находятся в аморфном состоянии и не имеют кристаллической структуры. Это относится главным образом к т. наз. метамиктным минералам, имеющим внешнюю форму кристаллов, но находящимся в аморфном, стеклоподобном состоянии вследствие разрушения их изначальной кристаллической решётки под действием жёсткого радиоактивного излучения входящих в их собственный состав радиоактивных элементов (U,Th, и тд.). Различают минералы явнокристаллические, аморфные — метаколлоиды (например, опал, лешательерит и др.) и метамиктные минералы, имеющие внешнюю форму кристаллов, но находящиеся в аморфном, стеклоподобном состоянии.«Минерал — это химически и физически индивидуализированный продукт природной физико-химической реакции, находящийся в кристаллическом состоянии».По определению академика Н. П. Юшкина (1977), «минералами называются естественные дискретные органически целостные системы взаимодействующих атомов, упорядоченных с трёхмерной неограниченной периодичностью их равновесных положений, являющиеся относительно неделимыми структурными элементами горных пород и дисперсных фазовогетерогенных образований. Вся совокупность минералов составляет минеральный уровень структурной организации неорганической материи, спецификой которого является кристаллическое состояние, определяющее свойства, законы функционирования и методы исследования минеральных систем». Понятие «минерал» часто употребляется в значении «минеральный вид», то есть как совокупность минеральных тел данного химического состава с данной кристаллической структурой.Кристаллическая структура является и важнейшей диагностической характеристикой минерала, и носителем заложенной в минерале генетической информации, расшифровкой которой среди прочего занимается минералогия. Вопрос о целесообразности отнесения к минералам в порядке «исключений из правила» некоторых некристаллических (жидких или рентгеноаморфных) продуктов является спорным и до сих пор дискутируется учеными. Вместе с тем современные исследования показали, что некоторые аморфные, как считалось ранее, геологические продукты, например опал, устроены сложнее, чем считалось ранее и обладают внутренней «структурой дальнего порядка». Некоторые разновидности лимонита, описанные в своё время как «метаколлоиды», оказались при детальном изучении скрытокристаллическими или волокнисто-сферолитовыми агрегатами гл. образом гётита, иногда спримесью лепидокрокита, гематита и ярозита. Представления о «колломорфном» происхождении некоторых минеральных форм (лимониты, «стеклянные головы» гётита, гематита, настурана и др.) были опровергнуты после их более углубленного изучения и анализа в работах Д. П. Григорьева, Ю. М. Дымкова и др. Коллоидные фазы существуют лишь как промежуточные в процессах массопереноса и минералообразования и являются одной из физико-химических сред, в которых или из которых происходит кристаллизация минералов.

МИНЕРАЛ АМЕТИСТ

Амети́ст — синяя, синевато-розовая или красно-фиолетовая разновидность кварца. Встречается обычно в виде свободно сидящих в пустотах и жилах среди кристаллических горных пород кристаллов и их сростков. Кристаллы образованы комбинацией плоскостей призмы и ромбоэдра, причём из всех кварцев именно для аметиста характерной чертой является преобладание граней ромбоэдра. Реже кристаллы имеют длиннопризматический или скипетровидный облик. Обычен в друзах и кристаллических щётках внутри агатовых жеод и в миндалинах и трещинах вулканических пород.Название аметиста происходит из древнегреческого языка, где означает «не пьяный» или «неопьяняющий», и выражает собою поверие древних, что аметист предохраняет его владельца от пьянства. Красивый фиолетовый или вишнёво-синий цвет аметиста, которым он только и отличается от простого кварца и горного хрусталя, обусловлен не следами окислов железа и марганца, как думали прежде, а примесью органического красящего вещества.Иногда аметист заключает в себе тонкие кристаллические пластинки гематита или игольчатые кристаллики гётита и тогда получает название «волосистого». Обычны для кристаллов аметиста, в особенности для крупных, жидкие и газово-жидкие включения; часто они имеют форму тончайших трубок-канальцев с пережимами и располагаются по радиусам от центра роста. Естественная смесь аметиста и цитрина называется аметрин.Красивые друзы и кристаллы аметиста встречаются у Оберштейна Биркенфельде, в Циллертале, в Зибенбюргене, Хемнице, у дер. Ватиха и Липовой близ Мурзинки на Ср. Урале, крупные кристаллы ювелирного качества на Приполярном Урале, на о. Цейлон, у бухты Св. Марии (St. Marys Bay), в Северной Америке и в особенно значительном количестве в Бразилии. Также на Мадагаскаре, в Уругвае, в Армении (щётки небольших кристаллов в агатовых жеодах).Уникальное в своём роде месторождение «Мыс Корабль» находится на Кольском полуострове. Это месторождение известно аметистовыми щётками с ровной и иногда достаточно тёмной фиолетовой окраской. Для аметиста характерна незначительная переменчивость окраски в зависимости от освещения. Устойчивость окраски аметистов из разных месторождений неодинакова; так, кристаллы аметиста из хрусталеносных жил как правило устойчивы даже к прямому солнечному свету, в то время как аметисты, находимые в жеодах среди осадочных пород обычно быстро выцветают под действием даже рассеянного солнечного света.При прокаливании уже около 250° аметист теряет свою окраску, переходящую постепенно в жёлтую или зеленоватую, и становится бесцветным. Этим свойством аметиста пользуются часто шлифовальщики, пуская в ход искусственно обесцвеченные аметисты под видом аквамаринов или топазов. Наиболее ценимые по своей окраске и качеству уральские аметисты отличаются тем, что при искусственном освещении окрашиваются в красивый фиолетово-красный цвет, между тем как, например, бразильские аметисты при этих условиях несколько сереют. В последние десятилетия освоена технология (впервые в институте ФИАН в г. Москва) искусственного выращивания крупных (до 20-30 см.) кристаллов аметиста. Они в большом количестве обрабатываются, главным образом, в виде огранённых камней для вставок в ювелирные изделия, поступают в торговую сеть и в ряде случаев выдаются за натуральные. Отличить же их от натуральных только по внешнему виду бывает непросто даже искушённому ценителю или специалисту, а их объективная стоимость намного ниже.

МИНЕРАЛ АГАТ

Ага́т — минерал, скрытокристаллическая разновидность кварца. Представляет собой тонковолокнистый агрегат халцедона со слоистой текстурой и полосчатым распределением окраски. Ювелиры называют агатом также разновидности халцедона без явной слоистости, но с различными включениями, создающими конкретный рисунок: моховой агат, агат звёздчатый и другие. Знаменитый учёный древности Плиний Старший считал, что название происходит от реки Ахатес (др.-греч. Ἀχάτης) на Сицилии (возможно, современная Караби или Дирилло), другое толкование — от греческого «ἀγαθός» — добрый, хороший, счастливый. Чаще всего рисунок агата напоминает глаз. Согласно одной из древних легенд, это глаз небесного белого орла, который после битвы с черным колдуном упал на Землю и стал камнем. А его глаз продолжает смотреть на людей, отделяя добрые дела от злых. Агат также называют Оком Творца. Происхождение агатов до сих пор окончательно не выяснено. Существуют разные теории происхождения как самих агатовых жеод, так и тонкой полосчатости халцедоновых слоёв в агатах. Предполагается, что агаты медленно формировались в условиях, обеспечивающих протекание периодических процессов, связанных либо с диффузией истинных растворов и их пересыщением, либо с раскристаллизацией гелей кремнезёма, либо с полимеризацией кремнезёма при образовании халцедона[1]. Зоны агатов могут иметь толщину до 1,5 мкм. Твёрдость 6,5—7. Блеск на изломе тусклый жирный или матовый, у полированной поверхности стеклянный. По химическому составу, как и кварц, это кремнезем, но неоднородной структуры и с большим количеством примесей. Устойчив к кислотам, травится только в HF. Прочный и вязкий. Непрозрачен, просвечивает в краях. В большинстве агатов чередуются слои собственно халцедона и его структурной разновидности — кварцина (лютецина), отличающейся от халцедона направлением удлинения волокон; у халцедона оно перпендикулярно оси «C» (направление удлинения кристаллов кварца), а у кварцина — параллельно ей или с отклонением на 30° (лютецин). Визуально слои кварцина обычно выделяются молочно-белой окраской.По цвету очень разнообразен, обычно преобладает чередование серо-голубых и белых слоёв. Если с белыми слоями чередуются слои жёлтого, красного, бурого, чёрного или другого цвета, то такая разновидность может иметь собственное название. Агат бастионный (пересечения слоёв и залеченных вторичных трещин образуют рисунок, напоминающий изображения городских пейзажей или бастионов) Агат бразильский (с тонкими концентрическими слоями) ,Агат глазковый Агат голубой (сапфириновый) ,Агат чёрный («магический агат»), Агат моховой (дендритовый — с древовидными включениями оксидов железа или марганца),Агат деревянистый, Агат дисковый, Агат звёздчатый , Агат иризирующий. С древних времён использовался для изготовления украшений, печатей, сосудов, а также как материал для вырезания изображений. Обработанный в форме глаза, агат помещался в глазницы статуй и служил для отпугивания чёрных сил. В средние века растёртый с водой агат применялся в виде примочек при укусах змей и скорпионов. Во времена Возрождения в Италии считался талисманом у мастеров. Самое крупное изделие из агата хранится в одном из музеев Вены — это почти плоское блюдо диаметром 75 см, вырезанное из цельного камня. Агат давно привлекал внимание ценителей самоцветов, знахарей и алхимиков. Плиний Старший упоминал о легендах, что «агат полезен при лечении укусов пауков и скорпионов», и что «лекарства, растираемые в агатовых ступках, способствуют лечению болезней и счастливому разрешению от бремени». В его трактатах есть упоминания о том, что ношение перстней с агатом якобы может «добавить человеку красноречия и ума, отвратить бурю, помочь в спорте, усмирить гнев». В древности, когда людям было присуще мифологическое мышление, многие полагали, что агат является камнем здоровья, процветания и долголетия. В наши дни заявления о лечебных свойствах агатов стали предметом многочисленных суеверий, умозрительных спекуляций и коммерческих уловок. При знакомстве с сообщениями о мистических и целебных свойствах агата надо иметь в виду, что они носят шарлатанский характер и не имеют никакого отношения ни к минералогии, ни к медицине. В астрологии соответствует знаку Зодиака Телец.

МИНЕРАЛ ЛУННЫЙ КАМЕНЬ

Лунный камень (адуляр) — относительно редкий минерал группы калиевых полевых шпатов, разновидность низкотемпературного ортоклаза. Название дано за сияющие голубые переливы (иризацию), причиной которых является тонкопластинчатое строение минерала. Название «адуляр» происходит от гор Адула в Швейцарии, где были впервые найдены кристаллы этого камня. В лунном камне иногда возникает эффект «кошачьего глаза». Минерал хрупкий, очень чувствителен к ударам и сжатию. Кристаллы призматические, столбчатые или таблитчатые. Плеохроизм отсутствует. Спектр поглощения не интерпретируется. Люминесценция слабая голубоватая.Лунный камень по неопытности иногда можно спутать с халцедоном или синтетической шпинелью.В торговой сети под этим названием очень часто встречаются имитации из матового иризирующего стекла. «Лунным» отливом могут обладать также альбит, олигоклаз, микроклин и ряд других минералов.Ценится коллекционерами. Применяется как недорогой поделочный (полудрагоценный) камень, шлифуется кабошоном или в виде плоских вставок. Адуляр типичен для богатых кварцевых жил альпийского типа, встречается в пегматитах, рудных жилах. Наиболее известное месторождение находится в Шри-Ланке, другие — в Австралии, Бирме, Бразилии, Индии, на Мадагаскаре, в Танзании, США (Пенсильвания, Виргиния). есмотря на название романа Уилки Коллинза «Лунный камень», речь в данном произведении идёт о жёлтом алмазе .Как и всем прочим камням, лунному камню иногда приписывают мистические свойства, и наделяют его, хотя и безо всяких объективных оснований, магической силой лунных полей. Лунный камень считается самым подходящим для тех, кто родился в полнолуние.Лунный камень упоминается в одном из романов Алана Фревина Джонса из серии книг «Талисман» — «Тайна священной горы», и в книге «Дневники вампира». Присутствует в качестве основного сюжетного элемента полнометражного мультфильма "Феи: Потерянное сокровище" (2009).

МИНЕРАЛ ЯНТАРЬ

Кристаллы не образует, аморфный каркасный полимер. Двупреломление, дисперсия, плеохроизм отсутствуют. Спектр поглощения не поддаётся интерпретации. Люминесценция голубовато-белая до жёлто-зелёной, у бирмита — голубая. Горюч — загорается от пламени спички. Электризуется при трении. Хорошо полируется.

Сукцинит — наиболее известный и характерный из видов ископаемых смол, именуемых янтарями в узком смысле слова. (составляющий 98 % всего балтийского янтаря).

Геданит — восково-жёлтого цвета

Гессит — бурого цвета, непрозрачный

Статиенит — чёрного цвета, очень хрупкий

Боккеит — тёмный, непрозрачный, упругий

Знатоки различают около двухсот восьмидесяти разновидностей янтаря, от «морского» до «земляного», который находят на Янтарном берегу. Прозрачные («чистые») и матовые самородки сортируют, для того чтобы выявить так называемые «бастарды», сочетающие в себе оба этих свойства. О водянисто-прозрачных говорят, что они «цвета льда», беловато-матовые камушки называют «костяными», — вообще, оттенков янтаря ничуть не меньше, чем цветов в спектре. Причиной такого цветового разнообразия обычно становятся различные вкрапления, например серный колчедан или водоросли, которые придают янтарю зеленоватый оттенок. Если внутри самородка застыло множество воздушных пузырьков, он приобретает белый пенистый цвет. Некоторые минералы могут даже обеспечить янтарю особый серебристый отлив. Единственное в мире промышленное предприятие по добыче янтаря (открытым способом в карьерах сильной водяной струёй размывают янтареносную т. н. «голубую землю») находится в посёлке Янтарном Калининградской области России. Залежи янтаря в Калининградской области составляют не менее 90 % от мировых. Встречается янтарь на Сицилии (там его называют симетитом), в Румынии (румэнит), Мьянме (бирмит), Канаде, в некоторых местах Атлантического побережья США, Мексике, Доминиканской Республике (Доминиканский янтарь), на Украине (Ровненская область), в незначительном количестве на побережье прибалтийских стран. В Древней Руси янтарь назывался илектр или илектрон (от др.-греч. ἤλεκτρον, «янтарь»). В азбуковниках илектр описывается как «камень зело честен, един от драгих камней тако именуем, златовиден вкупе и сребровиден». Может быть, горючесть янтаря или илектра послужила поводом к появлению мифического «бел горюч камень Алатырь». Мнение о тождестве последнего с янтарём впервые высказано Н. И. Надеждиным в «Вестнике Императорского Русского Географического Общества»

Кулоны из янтаря

В древнерусском языке слово «янтарь» (в форме «ентарь») пришло в начале XVI века (упоминается в летописи 1562 г.). «Старо-русское, следовательно, славянское обозначение — Gentator, отсюда идёт литовское — Gintaras и русское — янтарь». Считается также, что русское слово заимствовано из литовского, так как литовские племена обычно проживали у янтарных берегов, а русские — очень редко.В древнем мире небольшое украшение из янтаря стоило зачастую дороже, чем молодой раб на невольничьем рынке, ибо доставка янтаря в Рим по Янтарному пути была сопряжена с большими трудностями. Люди наделяли ископаемую смолу, возраст которой исчисляется миллионами лет, чудодейственными свойствами. Лекарства и украшения из окаменелой смолы рекомендовались при разных болезнях. Римский учёный Плиний Старший (23—79 годы нашей эры) был убеждён, что янтарные амулеты предохраняют от болезней простаты и душевных расстройств.

Церковный реформатор Мартин Лютер верил, что янтарь защищает от образования камней в почках, и всегда носил в кармане кусок окаменелой смолы. Одна из медицинских рекомендаций 1680 года гласила: «Полоскание, приготовленное из янтаря, помогает от закупорок в голове». Считалось, что если смешать растёртый янтарь с мёдом и розовым маслом, получится эффективное средство от глазных болезней. В те времена, когда стекло ещё не умели делать достаточно прозрачным, из шлифованного янтаря изготавливали очки и лупы. «Boernstein», «горящий камень», — так на древне-немецком языке назывался янтарь в XIII веке. Считалось, что дым подожжённого янтаря не только снимает боли в сердце и помогает при ревматизме, но и может служить заменителем фимиама. Не случайно бранденбургско-прусские короли в XVII веке присвоили себе монопольное право собирать ценный дар природы. Жителям побережья это было строжайшим образом запрещено — под страхом тюрьмы или смертной казни. В тридцатые годы XX века[источник не указан 74 дня] биохимикам удалось выделить янтарную кислоту (двухосновная предельная карбоновая кислота) — вещество, стимулирующее процессы поступления кислорода в клетки и обладающее общеукрепляющими и восстанавливающими свойствами. В наши дни янтарная кислота производится промышленностью, в частности её получают как побочный продукт при производстве адипиновой кислоты, она применяется в пищевой промышленности, в растениеводстве, птицеводстве и животноводстве, в пищевой промышленности используется в качестве пищевой добавки E363.

В Древней Руси янтарь назывался илектр или илектрон (от др.-греч. ἤλεκτρον, «янтарь»). В азбуковниках илектр описывается как «камень зело честен, един от драгих камней тако именуем, златовиден вкупе и сребровиден». Может быть, горючесть янтаря или илектра послужила поводом к появлению мифического «бел горюч камень Алатырь». Мнение о тождестве последнего с янтарём впервые высказано Н. И. Надеждиным в «Вестнике Императорского Русского Географического Общества» Кулоны из янтаря. В древнерусском языке слово «янтарь» (в форме «ентарь») пришло в начале XVI века (упоминается в летописи 1562 г.). «Старо-русское, следовательно, славянское обозначение — Gentator, отсюда идёт литовское — Gintaras и русское — янтарь». Считается также, что русское слово заимствовано из литовского, так как литовские племена обычно проживали у янтарных берегов, а русские — очень редко.В древнем мире небольшое украшение из янтаря стоило зачастую дороже, чем молодой раб на невольничьем рынке, ибо доставка янтаря в Рим по Янтарному пути была сопряжена с большими трудностями. Люди наделяли ископаемую смолу, возраст которой исчисляется миллионами лет, чудодейственными свойствами. Лекарства и украшения из окаменелой смолы рекомендовались при разных болезнях. Римский учёный Плиний Старший (23—79 годы нашей эры) был убеждён, что янтарные амулеты предохраняют от болезней простаты и душевных расстройств.

Церковный реформатор Мартин Лютер верил, что янтарь защищает от образования камней в почках, и всегда носил в кармане кусок окаменелой смолы. Одна из медицинских рекомендаций 1680 года гласила: «Полоскание, приготовленное из янтаря, помогает от закупорок в голове». Считалось, что если смешать растёртый янтарь с мёдом и розовым маслом, получится эффективное средство от глазных болезней. В те времена, когда стекло ещё не умели делать достаточно прозрачным, из шлифованного янтаря изготавливали очки и лупы.

«Boernstein», «горящий камень», — так на древне-немецком языке назывался янтарь в XIII веке. Считалось, что дым подожжённого янтаря не только снимает боли в сердце и помогает при ревматизме, но и может служить заменителем фимиама. Не случайно бранденбургско-прусские короли в XVII веке присвоили себе монопольное право собирать ценный дар природы. Жителям побережья это было строжайшим образом запрещено — под страхом тюрьмы или смертной казни.В тридцатые годы XX века[источник не указан 74 дня] биохимикам удалось выделить янтарную кислоту (двухосновная предельная карбоновая кислота) — вещество, стимулирующее процессы поступления кислорода в клетки и обладающее общеукрепляющими и восстанавливающими свойствами. В наши дни янтарная кислота производится промышленностью, в частности её получают как побочный продукт при производстве адипиновой кислоты, она применяется в пищевой промышленности, в растениеводстве, птицеводстве и животноводстве, в пищевой промышленности используется в качестве пищевой добавки E363.

Янтарь издревле применялся для изготовления всевозможных украшений и предметов быта. Из янтаря делали не только носимые украшения, но практичные предметы, такие как портсигары, пепельницы, шкатулки, ларцы и даже часы. После Второй мировой войны секреты мастерства создания крупных янтарных изделий в большинстве своём были утрачены. Возрождение этих традиций в прибалтийских странах пошло разными путями. Так же и в России образовались различные художественные направления. Их условно можно разделить на две «школы» — санкт-петербургская и калининградская. Последняя появилась, как результат многолетней самостоятельной практической работы с янтарём, где прежде всего ценится естественная красота солнечного камня. Янтарь является исключительно хорошим электроизолятором. Его удельное объёмное электрическое сопротивление ρ = 1017 Ом/м, а тангенс угла диэлектрических потерь tg δ =0,001. (Конкурировать с янтарём может только фторопласт-4, у которого ρ = 1015…1018 Ом/м, tg δ ≤ 0,0001). Янтарные изоляторы применялись (особенно в 1960-е годы, до широкого внедрения фторопласта) в ионизационных камерах рентгенметров. Обычно применялся сплавленный янтарь — так называемый «амброид». Применяется для покрытия поверхностей других изоляторов (для увеличения поверхностного сопротивления).

Иногда используется как связующее при изготовлении наждачной бумаги. Для изготовления лака янтарь (отходы производства) под давлением растворяют в бензоле при температуре 200°C (при комнатной он не растворяется). Наносить лак следует на высушенные и подогретые поверхности.До середины XX века для расширения сырьевой базы использовали т.н. прессованный янтарь, полученный методом прессования размягчённых нагреванием мелких кусочков и отходов янтаря.Затем большое распространение приобрели имитации янтаря из эпоксидной смолы, в которые нередко вводили какое-нибудь «ископаемое» насекомое.В настоящее время существует множество пластмасс, которые очень хорошо воспроизводят основные свойства натурального янтаря.На рынке часто предлагается бернит — вид искусственного «плавленого» янтаря из различных смол. Бернит состоит из полиэфирных смол с содержанием янтаря до 5 % или даже без него, имитирующих структуру калёного янтаря и полученных с применением технологии «микровзрыва» для создания декоративных внутренних трещин.

Минерал гагат

Гагат (от греч. γαγάτης, англ.: Jet (lignite) .разновидность каменного угля (из группы «бурых углей»), осадочная горная порода, легко поддающийся обработке и полировке поделочный камень. Известен также под названиями чёрный янтарь, чёрная яшма или гишер. Однородный, плотный, вязкий, с интенсивно-жирным смолистым блеском материал. Цвет камня чёрный или коричнево-чёрный. Твёрдость поминералогической шкале 3—3,5; плотность около 1300—1400 кг/м³. Образование гагата связывают с преобразованием под воздействием метаморфизма древесины, погребённой в морских илах мезозойских икайнозойских отложений. Встречается в виде отдельных скоплений, кусков и т. п. в песчаниках, мергелях, а также в пластах слабометаморфизованных каменных и бурых углей. Гагат легко обрабатывается, хорошо полируется, приобретая красивый блеск, благодаря чему (особенно в странах Востока) широко применяется для мелких ювелирных поделок, бус, чёток и других изделий.

Минерал амазонит

Амазонит, (устар. син.: амазонский камень) — минерал силикат, голубовато-зелёная разновидность микроклина (калиевого полевого шпата). Иногда содержит повышенные количества марганца в виде Mn2+, свинца радиогенного происхождения, рубидия и цезия. Сингония триклинная. Кристаллы редки, но очень красивы. Чаще образует крупнозернистые скопления и жилы либо находится в виде монокристаллических вкраплений неправильной формы. Характерно совместное нахождение с альбитом, кварцем (чаще дымчатым или морионом) и слюдами. Твёрдость по шкале Масса 6-6,5; плотность 2,55 г/см³. Спайность совершенная в двух направлениях, по (001) и (010). Основной признак - перекрещивающиеся (клетчатые) двойники. Минерал назван по имени р. Амазонка, но он там не встречается и был ошибочно спутан с найденным там нефритом .Встречается в кислых и средних интрузивах, некоторых сланцах и гнейсах, а также в виде зёрен в осадках . Красивые и крупные кристаллы происходят с Ильменских гор близ Миасса, из штатов Колорадо и Пенсильвании в США.

Весь минерал равномерно окрашен в синевато-зелёный цвет, чаще замечаются белые и тусклые пятна и точки. Чистые куски употребляются на орнаменты, украшения и шлифуются преимущественно в Екатеринбурге. Первый в России амазонит был открыт в Ильменских горах на Южном Урале. Лучший в нашей стране амазонит, превосходящий по декоративно-художественным качествам знаменитый уральский, в изобилии был найден в 1960 году в центральной части на Кольском полуострове (Кейвы), где он добывается в больших количествах в качестве ювелирно-поделочного сырья. Здесь на возвышенности Кейвы было обследовано около 50 амазонитовых жил (всего их здесь более 150). Амазонит используют в качестве недорогого поделочного камня для изготовления украшений, художественных поделок, в инкрустациях. Хорошо образованные кристаллы, изредка находимые в полостях пегматитовых жил (обычно в срастаниях с кристаллами тёмного кварца) в силу своей эстетической привлекательности и редкости являются весьма популярным и дорогим коллекционным материалом . Также используется в качестве источника (руды) рубидия и цезия.

Минерал бабингтонит

Бабингтонит весьма близок по своим характеристикам к родониту. Встречается в природе в виде кристаллов. Основными элементами в составе бабингтонита являются железо, марганец и кремний. В этом минерале весьма необычно то, что железо (III) полностью заменяет характерный для силикатных минералов алюминий. Бабингтонит разделяют на магниевый и натро-алюминиевый. Впервые бабингтонит был описан в 1824 году из образцов добытых близ города Арендала в норвежской провинции Эуст-Агдер и был назван в честь ирландского врача и минералог Вильяма Бабингтона (англ. William Babington; 1757-1833).

В конце XIX - начале XX века на страницах «Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона» этот минерал описывался следующим образом:

«Бабингтонит — минерал из пироксенов трехклиномерной системы, встречающийся обыкновенно в виде шести и восьмисторонних короткопризматических кристаллов, ограниченных на концах плоскостями домы. Спайность совершенная — основная. Твердость = 5,5… 6; удельный вес = 3. 3 — 3,4. Б. темного цвета с сильным стеклянным блеском, непрозрачен или прозрачен только в тонких пластинках; обладает трихроизмом. По химическому составу Б. — смесь моносиликатов RSiO3 с силикатом окиси железа (Fе2)Si3О9; по анализу разновидность Б. из арендаля содержит 51,2 кремнекислоты, 11,0 окиси железа, 10,2 закиси железа, 7,9 закиси марганца, 19,3 извести, 0,77 магнезии, 0,4 потери при прокаливании, что соответствует формуле = 9RSiO3 + (Fе2) Si3 О9. Б. встречается в Арендале в Норвегии, на Шотландских островах и в Бавено Херборизальбах в Нассау».

Минерал чароит

Чарои́т — минерал пироксеновой группы подкласса цепочечных силикатов и одноимённая горная порода (иногда породу с чароитом называют чароититом).

Имеет очень красивый сиреневый цвет разнообразных оттенков. Твёрдость по шкале Мооса 5—5,5; плотность 2,5—2,6 г/см³. Содержит примеси бария, стронция, редкоземельных элементов. Сиреневая окраска обычно приписывается примесям марганца. Единственное в мире месторождение чароита находится на стыке Якутии и Иркутской области, на водоразделе реки Чара и реки Токко (Олёкминский район, Якутия). Впервые глыбы с фиолетовыми минералами нашёл геолог В. Г. Дитмар в 1948 году, при проведении геологической съёмки, и условно назвал их куммингтонитовым сланцем. Само месторождение было найдено в 1973-м году Ю. А. Алексеевым и Ю. Г. Роговым. В начале 1970-х годов началось комплексное исследование месторождения. Открытое советскими геологами месторождение уникально: в мире не найдены не только промышленные месторождения таких пород, но не обнаружены и залежи, содержащие единичные зерна чароита. Название нового минерала утверждено в 1977 году.

Месторождение располагается в северо-западной части Алданского щита, на южном окончании Уджино-Вилюйского палеорифта. Общая площадь распространения чароитовых пород — около 10 км². Возраст пород составляет 107 млн лет.

В чароитовых породах легко можно опознать чёрные лучистые кристаллы щелочного пироксена эгирина, зеленоватые кристаллы полевого шпата, золотистые, сверкающие металлическим блеском сульфиды, жёлтые или коричнево-жёлтые кристаллы тинаксита NaK2Ca2TiSi7O19(OH) (кристаллы тинаксита можно видеть на фото). Всего в чароитовых породах установлено 40 редких и редчайших минералов, из них несколько новых: токкоит (K2Ca4Si7O17(O,OH,F)4), франкаменит (K3Na3Ca5(Si12O30)F3(OH)-H2O) — в память об известном кристаллографе, профессоре В. А. Франк-Каменецком, стисиит — ThCaSi9O20

Происхождение чароитовых пород во многом не ясно. Они связаны с карбонатитовыми щелочными расплавами и возможно образуются в результате метасоматического замещения вмещающих толщ. Другие исследователи предполагают магматическое происхождение месторождения. Чароит легко полируется и хорошо смотрится в ювелирных изделиях, поэтому широко применяется при изготовлении вставок в кольца, бус и прочих недорогих украшений. Тем не менее, чароит не завоевал всемирной популярности. Широкому распространению чароита мешает установленный Правительством Республики Саха-Якутии лимит на добычу камня в размере 100 тонн в год — это вынужденная мера, защищающая от быстрого иссякания месторождения. Именно потому чароит год от года растёт в цене и становится всё более редок. Естественные декоративные качества, прочность и лёгкость в обработке и полировке позволяют использовать минерал в любых видах ювелирных украшений. Существует более 100 разновидностей самоцвета, различных по рисунку и цвету. Активно используется чароит и для создания предметов декора — шкатулок, ваз, часов, статуэток, канделябров. Благодаря своей широкой цветовой гамме чароит часто входит в мозаичные панно, выполненные в технике насыпной или флорентийской мозаики.

Наличие в некоторых (отнюдь не во всех) чароититах радиоактивного стисиита, содержащего торий, отрицательно сказывается на качестве ювелирно-поделочного материала. Поэтому при изготовлении из чароита ювелирных украшений и сувениров желательно проверить исходное сырьё на радиоактивность. Об этом редко встречающемся минерале особо следует помнить камнерезам-любителям, - необходима проверка чароитового сырья на радиоактивность. Чароит с обильными примесями радиоактивного стисиита может повредить здоровью при длительном прямом контакте с кожей, так как «Присутствие тория в его составе делает радиоактивным как сам минерал, так и содержащие его породы.» С открытием чароита связана примечательная история. Первооткрыватель месторождения Юрий Гаврилович Рогов был отправлен правительством в заграничную командировку. Там он зашёл в минералогический музей Лувра, который претендовал на наличие полной коллекции всех минералов Земли и, показав пластинку из сиреневой породы, попросил определить минерал. Сотрудники музея были вынуждены признать, что такого минерала у них нет, и предложили ему продать образец. Но советский геолог отказался. (При этом следует учитывать, что Ю.Г. Рогов имел в то время первую форму допуска и работал на поисках урана. И вывоз образцов за пределы СССР происходил по очень специфичной процедуре.)

Поскольку спрос на самоцвет намного превышает предложение, изделия из чароита имеют высокую стоимость по сравнению с изделиями из других поделочных камней. Килограмм необработанного чароита стоит от 30 до 150 долларов в зависимости от качества сырья.

Чароит не слишком прочен, его следует предохранять от ударов. Изделия из чароита можно мыть в тёплой воде.

Минерал бразилианит

Бразилиани́т — редкий минерал класса фосфатов, основной фосфат натрия и алюминия. Назван в честь Бразилии, где был обнаружен в 1944 году. В 1947 году обнаружен в США.Кристаллы короткопризматические. Плеохроизм очень слабый, люминесценция не наблюдается, дисперсия 0,014, двупреломление +0,020, спектр поглощения не интерпретируется. Образуется в пегматитах. Можно спутать с амблигонитом, бериллом, хризобериллом, топазом. Значительные месторождения имеются только в Бразилии (штаты Минас-Жерайс и Эспириту-Санту) и США (Нью-Гэмпшир). Размер кристаллов бразилианита из Бразилии до 12x8 см. Часто залегает вместе с лазулитом и апатитом. В ювелирном деле используется редко. В Музее естественной истории в Нью-Йорке хранятся два больших кристалла бразилианита — один массой в 19 каратов бриллиантовой огранки, другой массой 23 карата — изумрудной оградкой.

Минерал биотит

Биоти́т — минерал, представляет собой калий-алюминий-магний-железосодержащую слюду. Широко распространен и составляет 2,5 — 3 % земной коры. Название дано по фамилии французского физика Жан Батиста Био (1774—1862).

Биотит является важным породообразующим минералом гранитов, гранодиоритов, трахитов, минетт. Реже встречается в более основных и очень редко — в основных породах (базальты). Широко распространён в пегматитах. Во многих метаморфических породах (контактовые роговики, слюдяные сланцы, парагнейсы, ортогнейсы) встречается в виде мелкочешуйчатых, иногда плотных шлировых выделений.

Лепидомелан (др.-греч. λεπίς — чешуя, μέλας — черный)

Мероксен (др.-греч. ξένος — чужой) — нормальный, бедный железом биотит

Рубеллан — коричневатая или кирпично-красная разновидность, встречающаяся в эффузивных породах

Сидерофиллит (др.-греч. σίδηρος — железо, φύλλον — лист) — богатый железом и почти не с

Распространён повсеместно. Практически во всех кислых магматических (граниты, гранодиориты) и метаморфических (гнейсы, сланцы) по данным измерений методами геобаротермометрии температура кристаллизации минерала колеблется в пределах 600—700 °C. В Германии в гранитах Броккена (Гарц), гранитах и гранодиоритах Лаузица, в гранит — сиенитовом массиве Мейсен, в гранитах, гнейсы и контактовых роговиках Рудных гор.

Идиоморфные кристаллы биотита встречаются в базальтах Обервизенталя. В саксонских Гранулитовых горах развиты биотитовые пегматиты. Биотит является также заметной составной частью кордиеритовых гнейсов в окрестностях Бургштедта и гранитов, пегматит и кристаллических сланцев Тюрингенского Леса.

Минерал кварц

Кварц (нем. Quarz) — один из самых распространённых минералов в земной коре, породообразующий минерал большинства магматических и метаморфических пород. Свободное содержание в земной коре 12 %. Входит в состав других минералов в виде смесей и силикатов. В общей сложности массовая доля кварца в земной коре более 60 %. В крови и плазме человека концентрация кремнезёма составляет 0,001 % по массе.

Химическая формула: SiO2 (диоксид кремния).

Слово «кварц» произошло от немецкого слова Quarz, происходящего от средневерхненемецкого twarc, что значит «твёрдый». По другим данным от нем. Querklüfterz, Quererz — «руда секущих жил».

Относится к тригональной сингонии, точечная группа D3 (в обозначении Шёнфлиса) или 32 (в международном обозначении). Кристаллы — шестигранные псевдогексагональные призмы, с одного конца (реже с обоих) увенчанные шести- или трёхгранной пирамидальной головкой, сочетающей грани двух ромбоэдров. Часто по направлению к головке кристалл постепенно сужается. На гранях призмы характерна поперечная штриховка. Монокристаллы кварца могут иметь правую и левую формы.

В магматических и метаморфических горных породах кварц образует неправильные изометричные зёрна, сросшиеся с зёрнами других минералов, его кристаллами часто инкрустированы пустоты и миндалины в эффузивах.

В осадочных породах — конкреции, прожилки, секреции (жеоды), щётки мелких короткопризматических кристаллов на стенках пустот в известняках и др. Также обломки различной формы и размеров, (щебень), (галечники) галька, песок (алевриты).

В чистом виде кварц бесцветен или имеет белую окраску из-за внутренних трещин и кристаллических дефектов. Элементы-примеси и микроскопические включения других минералов, преимущественно оксидов железа, придают ему самую разнообразную окраску. Имеет много разновидностей, среди которых — почти чёрный морион, фиолетовый аметист, жёлтый цитрин и т. д. Причины окраски некоторых разновидностей кварца имеют свою специфическую природу.

Часто образует двойники.Растворяется в плавиковой кислоте и расплавах щёлочей.

Температура плавления 1713—1728 °C (из-за высокой вязкости расплава определение температуры плавления затруднено, существуют различные данные).Диэлектрик и пьезоэлектрик.

Относится к группе стеклообразующих оксидов, то есть может быть главной составляющей стекла. Однокомпонентное кварцевое стекло из чистого оксида кремния получают плавлением горного хрусталя, жильного кварца и кварцевого песка. Диоксид кремния обладает полиморфизмом. Стабильная при нормальных условиях полиморфная модификация — α-кварц (низкотемпературный). Соответственно β-кварцем называют высокотемпературную модификацию.

Кварц имеет несколько полиморфных модификаций, являющихся самостоятельными минеральными видами: Кварц образуется при различных геологических процессах.

Непосредственно кристаллизуется из магмы кислого состава. Содержит как интрузивные (гранит, диорит), так и эффузивные (риолит, дацит) породы кислого и среднего состава, может встречаться в магматических породах основного состава (кварцевое габбро). По данным измерений методами геобаротермометрии, в гранитах кварц выделяется при Т ≈ 700 °C .

В вулканических породах кислого состава нередко образует порфировые вкрапленники. Температура его выделения может превышать 1000 °C.

Кварц кристаллизуется из обогащённых флюидом пегматитовых магм и является одним из главных минералов гранитных пегматитов. В пегматитах кварц образует срастания с калиевым полевым шпатом (собственно пегматит), внутренние части пегматитовых жил нередко сложены чистым кварцем (кварцевое ядро).

Кварц является главным из минералов апогранитных метасоматитов — грейзенов.

При гидротермальном процессе образуются кварцевые и хрусталеносные жилы. Нередки красивые жеоды из минералов кварца, часто с агатовой оболочкой.

Широко распространён в осадочных толщах (например, в Подмосковье), часто находится в известняках, доломитах и др. породах в форме конкреций, жеод, мелкокристаллических корок и прожилков в трещинах. При выветривании в поверхностных условиях кварц устойчив, накапливается в россыпях различного генезиса (прибрежно-морских, эоловых, аллювиальных и др.) в виде окатанной гальки. Основной минерал песков и песчаников, а месторождения мономинеральных кварцевых песков имеют большое промышленное значение. Разработан метод синтеза искусственного кварца гидротермальным способом. Преимуществом синтетического кварца для промышленности является однородность распределения примесей, более высокая химическая чистота. Большое значение имеет то, что результатом выращивания являются монокристаллы, которые по своим свойствам более пригодны для использования в качестве пьезооптического кварца, чем широко распространённые в природе сдвойникованные кристаллы. Для ювелирной промышленности метод синтеза также является немаловажным, так как позволяет получать кварц любых цветов и нужной насыщенности, при необходимости даже с переходами одной окраски в другую. Искусственным кристаллам придают зелёную (очень редка в природе) и голубую (природных аналогов нет) окраски, выращивают даже не существующий в природе синий кварц. Производство синтетических кристаллов кварца развивается в Гусь-Хрустальном и Южноуральске. Кварц используется в оптических приборах, в генераторах ультразвука, в телефонной и радиоаппаратуре (как пьезоэлектрик), в электронных приборах («кварцем» в техническом сленге иногда называют кварцевый резонатор — компонент устройств для стабилизации частоты электронных генераторов). В больших количествах потребляется стекольной и керамической промышленностью (горный хрусталь и чистый кварцевый песок). Также применяется в производстве кремнезёмистых огнеупоров и кварцевого стекла. Многие разновидности используются в ювелирном деле.

МИНЕРАЛ АЛМАЗ

Алма́з (от др.-греч. ἀδάμας — «несокрушимый», через араб. ألماس‎‎ ’almās) — минерал, кубическая аллотропная форма углерода^[1]. При нормальных условиях метастабилен, то есть может существовать неограниченно долго. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графиТ. Главные отличительные черты алмаза — высочайшая среди минералов твёрдость (но в то же время хрупкость), наиболее высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел 900—2300 Вт/(м·К) , большие показатель преломления и дисперсия. Алмаз является диэлектриком. У алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу на воздухе — всего 0,1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие плёнки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0,5—0,55. Высокая твёрдость обусловливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению с другими известными материалами) модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия. Энергия кристалла составляет 105 Дж/моль, энергия связи 700 Дж/моль — менее 1 % от энергии кристалла.

Температура плавления алмаза составляет 3700—4000 °C при давлении 11 ГПа[4]. На воздухе алмаз сгорает при 850—1000 °C, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720—800 °C, полностью превращаясь в конечном счёте в углекислый газ. При нагреве до 2000 °C без доступа воздуха алмаз спонтанно за 15-30 минут переходит в графит и взрывообразно разрушается на мелкие части[5]. При температурах более 2000 K поведение термодинамических характеристик алмаза (теплоёмкость, энтальпия) с ростом температуры приобретает аномальный характер[6]. Средний показатель преломления бесцветных кристаллов алмаза в жёлтом цвете равен примерно 2,417, а для различных цветов спектра он варьируется от 2,402 (для красного) до 2,465 (для фиолетового). Зависимость показателя преломления от длины волны называется дисперсией, а в геммологии этот термин имеет специальное значение, определяемое как разница показателей преломления прозрачной среды при двух определённых длинах волн (обычно для пар фраунгоферовых линий λB=686,7 нм и λG=430,8 нм или λC=656,3 нм и λF=486,1 нм)[7]. Для алмаза дисперсия DBG равна 0,044, а DCF=0,025[7].

Одним из важных свойств алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать — светиться различными цветами. Под действием катодного и рентгеновского излучения светятся все разновидности алмазов, а под действием ультрафиолетового — только некоторые. Рентгенолюминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из породы.

Большой показатель преломления, наряду с высокой прозрачностью и достаточной дисперсией показателя преломления (игра цвета), делает алмаз одним из самых дорогих драгоценных камней (наряду с изумрудом, рубином и александритом, которые соперничают с алмазом по цене). Алмаз в естественном виде не считается красивым. Красоту придаёт алмазу огранка, создающая условия для многократных внутренних отражений. Огранённый алмаз называется бриллиантом.

Сингония кубическая, кристаллическая решётка — кубическая гранецентрированная, а = 0,357 нм = 3,57 Å, z = 4, пространственная группа Fd3m (по Герману — Могену). Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии sp³-гибридизации. Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. Именно прочная связь атомов углерода объясняет высокую твёрдость алмаза.

Подавляющее большинство окрашенных ювелирных алмазов — алмазы жёлтого и коричневого цвета. Для алмазов жёлтых оттенков характерен дефект структуры Н −3. В зависимости от концентрации этих дефектов возможны оттенки жёлтого цвета от едва уловимых до ясно видимых. В бесцветных алмазах, в которых даже спектрофотометром не удается зафиксировать наличие Н −3 дефектов, они также могут присутствовать, если присутствует голубая люминесценция. Только 10—12 % всех исследованных алмазов с ясно видимым жёлтым оттенком, указывающим на присутствие Н −3 центров, не имели голубой люминесценции или она была ослаблена. Это вызвано наличием примесей в структуре алмаза, вызывающих тушение люминесценции. Важным оптическим свойством Н −3 центра является то, что голубой цвет люминесценции является дополнительным к жёлтому оттенку окраски. Это означает, что при равенстве зрительных реакций от интенсивностей излучений этих оттенков их суммарная реакция на глаз оценщика будет такой же, как от бесцветного (белого) излучения; то есть при определенных условиях жёлтый оттенок окраски компенсируется голубым оттенком люминесценции. В общем случае имеется неравенство интенсивностей окраски по зонам и неравенство визуальных реакций от жёлтого цвета окраски и голубого цвета люминесценции. Можно рассматривать люминесценцию как фактор «компенсации» жёлтой окраски, действующий со знаком «плюс» или «минус». Из этого следует ряд практических выводов, важных для некоторых аспектов оценки алмазов и их разметки перед распиливанием.

Необходимо учитывать совместное воздействие на глаз сортировщика жёлтого оттенка окраски и голубого оттенка люминесценции кристалла. Поэтому следует алмазы первого цвета разделять на те, из которых могут получиться бриллианты высших цветов, и на те, из которых они не могут быть получены. При входном контроле кристаллов из общего числа следует извлечь все нелюминесцирующие алмазы без малейшего присутствия жёлтого оттенка (допускается слабый коричневый нацвет) и с пропусканием более 70 %. Эти алмазы могут рассматриваться как исходные кристаллы для получения бриллиантов 1,2 цвета. Количество их достигает не более 1—3 % от общего числа.

Каждый цветной бриллиант — совершенно уникальное произведение природы. Существуют редкие цвета алмазов: розовый, синий, зелёный и даже красный .

Для того, чтобы отличить настоящий алмаз от его имитации, используется специальный «алмазный щуп», измеряющий теплопроводность исследуемого камня. Алмаз имеет намного более высокое значение теплопроводности, чем его заменители. Кроме того, используется хорошая смачиваемость алмаза жиром: фломастер, заправленный специальными чернилами, оставляет на поверхности алмаза сплошную черту, тогда как на поверхности имитации она рассыпается на отдельные капельки.

алмаз — редкий, но вместе с тем довольно широко распространённый минерал. Промышленные месторождения алмазов известны на всех континентах, кроме Антарктиды. Известно несколько видов месторождений алмазов. Уже несколько тысяч лет назад алмазы в промышленных масштабах добывались из россыпных месторождений. Только к концу XIX века, когда впервые были открыты алмазоносные кимберлитовые трубки, стало ясно, что алмазы не образуются в речных отложениях.

О происхождении и возрасте алмазов до сих пор нет точных научных данных. Учёные придерживаются разных гипотез — магматической, мантийной, метеоритной, флюидной, есть даже несколько экзотических теорий. Большинство склоняются к магматической и мантийной теориям, к тому, что атомы углерода под большим давлением (как правило, 50000 атмосфер) и на большой (примерно 200 км) глубине формируют кубическую кристаллическую решётку — собственно алмаз. Камни выносятся на поверхность вулканической магмой во время формирования так называемых «трубок взрыва».

Возраст алмазов, по данным некоторых исследований, может быть от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет.

Известны метеоритные алмазы внеземного, возможно, досолнечного происхождения. Алмазы также образуются при ударном метаморфизме при падении крупных метеоритов, например, в Попигайской астроблеме на севере Сибири.

Кроме этого, алмазы были найдены в кровлевых породах в ассоциациях метаморфизма сверхвысоких давлений, например в Кумдыкульском месторождении алмазов на Кокчетавском массиве в Казахстане.

И импактные, и метаморфические алмазы иногда образуют весьма масштабные месторождения, с большими запасами и высокой концентрацией. Но в этих типах месторождений алмазы мелки настолько, что не имеют промышленной ценности.

ромышленные месторождения алмазов связаны с кимберлитовыми и лампроитовыми трубками, приуроченными к древним кратонам. Основные месторождения этого типа известны в Африке, России, Австралии и Канаде.

Согласно материалам Кимберлийского процесса, мировая добыча алмазов в 2011 году составила 123,99 млн карат (средняя стоимость карата около 115$). Добыча алмазов (в стоимостном выражении) в странах-лидерах составила :

Ботсвана — 3,9 млрд. долларов;

Россия — 2,7 млрд. долларов;

Канада — 2,5 млрд. долларов;

ЮАР — 1,7 млрд. долларов;

Ангола — 1,2 млрд. долларов.

Мощности действующих месторождений, степень их выработки, и ожидаемый ввод в эксплуатацию новых рудников позволяют предположить, что в средне и долгосрочной перспективе на мировом рынке будет наблюдаться превышение спроса над предложением.

В России первый алмаз был найден 5 июля 1829 года на Урале в Пермской губернии на Крестовоздвиженском золотом прииске четырнадцатилетним крепостным Павлом Поповым, который нашёл кристалл, промывая золото в шлиховом лотке. За полукаратный кристалл Павел получил вольную. Павел привёл учёных, участников экспедиции немецкого учёного Александра Гумбольдта, на то место, где он нашёл первый алмаз (сейчас это место называется Алмазный ключик (по одноимённому источнику) и расположено приблизительно в 1 км от пос. Промысла́ недалеко от старой дороги, связывающей посёлки Промысла́ и Тёплая Гора Горнозаводского района Пермского края), и там было найдено ещё два небольших кристалла. За 28 лет дальнейших поисков был найден только 131 алмаз общим весом в 60 карат.

Первый алмаз в Сибири был намыт также из шлиха неподалеку от города Енисейска в ноябре 1897 года на реке Мельничной. Размер алмаза составлял 2/3 карата. Из-за малого размера обнаруженного алмаза, и недостатка финансирования разведка алмазов не велась. Следующий алмаз был обнаружен в Сибири в 1948 году.

Поиск алмазов в России вёлся почти полтора века, и только в середине 50-х годов были открыты богатейшие коренные месторождения алмазов в Якутии. 21 августа 1954 года геолог Лариса Попугаева из геологической партии Натальи Николаевны Сарсадских открыла первую кимберлитовую трубку за пределами Южной Африки .Её название было символично — «Зарница». Следующей стала трубка «Мир», что тоже было символично после Великой Отечественной войны. Была открыта трубка «Удачная». Такие открытия послужили началом промышленной добычи алмазов на территории СССР. На данный момент львиная доля добываемых в России алмазов приходится на якутские горнообрабатывающие комбинаты. Кроме того, крупные месторождения алмазов находятся на территории Красновишерского района Пермского края, и в Архангельской области: месторождение им. Ломоносова на территории Приморского района и месторождение Верхотина (им. В.Гриба) на территории Мезенского района.

В сентябре 2012 года СМИ сообщили, что учёные рассекретили сведения о крупнейшем в мире месторождении импактных алмазов, расположенном на границе Красноярского края и Якутии. Как утверждает Николай Похиленко (директор Института геологии и минералогии Сибирского отделения (СО) РАН), это месторождение содержит триллионы карат .

Основная статья: Синтетические алмазы

Обиходный термин "синтетические" алмазы не вполне корректен, так как искусственно выращенные алмазы по составу и структуре аналогичны природным (атомы углерода, собранные в кристаллическую решетку), т.е. не состоят из синтетических материалов.

В 1694 году итальянские учёные Джон Аверани и К.-А. Тарджони при попытке сплавить несколько мелких алмазов в один крупный обнаружили, что при сильном нагревании алмаз сгорает, как уголь. В 1772 году Антуан Лавуазье установил, что при сгорании алмаза образуется диоксид углерода . В 1814 году Гемфри Дэви и Майкл Фарадей окончательно доказали, что алмаз является химическим родственником угля и графита.

Открытие натолкнуло учёных на мысль о возможности искусственного создания алмаза. Первая попытка синтеза алмаза была предпринята в 1823 году основателем Харьковского университета Василием Каразиным, который при сухой перегонке древесины при сильном нагреве получил твёрдые кристаллы неизвестного вещества. В 1893 году профессор К. Д. Хрущов при быстром охлаждении расплавленного серебра, насыщенного углеродом, также получил кристаллы, царапавшие стекло и корунд. Его опыт был успешно повторён Анри Муассаном, заменившим серебро на железо. Позже было установлено, что в этих опытах синтезировался не алмаз, а карбид кремния (муассанит), который имеет очень близкие к алмазу свойства .

В 1879 году шотландский химик Джеймс Хэнней обнаружил, что при взаимодействии щелочных металлов с органическими соединениями происходит выделение углерода в виде чешуек графита и предположил, что при проведении подобных реакций в условиях высокого давления углерод может кристаллизоваться в форме алмаза. После ряда экспериментов, в которых смесь парафина, костяного масла и лития длительное время выдерживалась в запаянной нагретой до красного каления стальной трубе, ему удалось получить несколько кристаллов, которые после независимого исследования были признаны алмазами. В научном мире его открытие не было признано, так как считалось, что алмаз не может образовываться при столь низких давлениях и температурах . Повторное исследование образцов Хэннея, проведённое в 1943 году с применением рентгеновского анализа, подтвердило, что полученные кристаллы являются алмазами, однако профессор К. Лонсдейл, проводившая анализ, вновь заявила, что эксперименты Хэннея являются мистификацией .

Первым в 1939 г. выполнил термодинамический расчет линии равновесия графит-алмаз Овсей Ильич Лейпунский — советский физик, что послужило основой синтеза алмаза из графито-металлической смеси в аппаратах высокого давления (АВД). Данный метод искусственного получения алмазов впервые в 1953 г. был осуществлен в лаборатории фирмы АСЕА (Швеция), затем в 1954 г. в лаборатории американской фирмы "Дженерал Электрик" и в 1960 — в Институте физики высоких давлений АН СССР (ИФВД) группой исследователей под руководством Леонида Фёдоровича Верещагина. Этот метод применяется во всём мире до сих пор.

В 1961 г., основываясь на научных результатах в синтезе алмазов, полученных в ИФВД, Валентин Николаевич Бакуль в Киеве в ЦКТБ твердосплавного и алмазного инструмента организовал выпуск первых 2000 карат искусственных алмазов; с 1963 г. налажен их серийный выпуск [20].

Прямой фазовый переход графит → алмаз зафиксирован при ударно-волновом нагружении по характерному излому ударной адиабаты графита . В 1961 году появились первые публикации фирмы «DuPont» о получении алмаза (размер до 100 мкм) методом ударно-волнового нагружения с использованием энергии взрыва (в СССР этот метод был реализован в 1975 г. в Институте сверхтвердых материалов АН Украины .Известна также технология получения алмазов методом детонационного нагружения при взрыве некоторых взрывчаток, например, троти́л, с отрицательным кислородным балансом , при котором алмазы образуются непосредственно из продуктов взрыва. Это наиболее дешёвый способ получения алмазов, однако, «детонационные алмазы» очень мелкие (менее 1 мкм) и пригодны лишь для абразивов и напылений .

В настоящее время существует крупное промышленное производство синтетических алмазов, которое обеспечивает потребности в абразивных материалах. Для синтеза используется несколько способов. Один из них состоит в использовании системы металл(растворитель) — углерод(графит) при воздействии высоких давлений и температур, создаваемых с помощью прессового оборудования в твердосплавных АВД. Алмазы выкристализовываются при охлаждении под давлением из расплава, представляющего собой образующийся при плавлении металло-графитовой шихты пересыщенный раствор углерода в металле. Синтезируемые таким образом алмазы отделяют от спёка шихты растворением металлической матрицы в смеси кислот. По этой технологии получают алмазные порошки различной зернистости для технических целей, а также монокристаллы ювелирного качества.

Современные способы получения алмазов из газовой фазы и плазмы, в основе которых лежат пионерские работы коллектива научных сотрудников Института физической химии АН СССР (Дерягин Б.В., Федосеев Д.В., Спицын Б.В.) , используют газовую среду, состоящую из 95 % водорода и 5 % углеродсодержащего газа (пропана, ацетилена), а также высокочастотную плазму, сконцентрированную на подложке, где образуется сам алмаз (CVD). Температура газа от 700—850 °C при давлении в тридцать раз меньше атмосферного. В зависимости от технологии синтеза, скорость роста алмазов от 7 до 180 мкм/час на подложке. При этом алмаз осаждается на подложке из металла или керамики при условиях, которые в общем стабилизируют не алмазную (sp3), а графитную (sp2) форму углерода. Стабилизация алмаза объясняется в первую очередь кинематическими процессами на поверхности подложки. Принципиальным условием для осаждения алмаза является возможности подложки образовывать стабильные карбиды (в том числе и при температурах осаждения алмаза: между 700 °C и 900 °C). Так, например, осаждение алмаза возможно на подложках из Si, W, Cr и невозможно (напрямую, либо только с промежуточными слоями) на подложках из Fe, Co, Ni.

Применение

Огранённый алмаз (бриллиант) уже многие десятилетия является популярнейшим и дорогим драгоценным камнем. В то время как цена других драгоценных камней определяется модой и постоянно меняется, алмаз остаётся островком стабильности на бурном рынке драгоценностей. В значительной степени такое устойчивое положение алмаза обусловлено высокой монополизацией этого рынка. Фирма «Де Бирс», на долю которой приходится около 50 % мировой добычи, разрабатывает месторождения Ботсваны, ЮАР, Намибии и Танзании. Подавляющая часть (по стоимости) природных алмазов используется для производства бриллиантов.

Исключительная твёрдость алмаза находит своё применение в промышленности: его используют для изготовления ножей, свёрл, резцов и тому подобных изделий. Потребность в алмазе для промышленного применения вынуждает расширять производство искусственных алмазов. В последнее время проблема решается за счёт кластерного и ионно-плазменного напыления алмазных плёнок на режущие поверхности. Алмазный порошок (как отход при обработке природного алмаза, так и полученный искусственно) используется как абразив для изготовления режущих и точильных дисков, кругов и т. д.

Также применяются в квантовых компьютерах, в часовой и ядерной промышленности.

Крайне перспективно развитие микроэлектроники на алмазных подложках. Уже есть готовые изделия, обладающие высокой термо- и радиационной стойкостью. Также перспективно использование алмаза, как активного элемента микроэлектроники, особенно в сильноточной и высоковольтной электронике из-за большой величины пробивного напряжения и высокой теплопроводности. При изготовлении полупроводниковых приборов на основе алмаза используются, как правило, допированные плёнки алмаза. Так, допированный бором алмаз имеет p-тип проводимости, фосфором — n-тип. Из-за большой ширины зоны алмазные светодиоды работают в ультрафиолетовой области спектра.

В 2004 году в ИФВД РАН впервые синтезировали алмаз, имеющий сверхпроводящий переход при температуре 2-5 К (зависит от степени легирования) . Полученный алмаз представлял собой сильнолегированный бором поликристаллический образец, позже в Японии получили алмазные плёнки, переходящие в сверхпроводящее состояние при температурах 4-12К . Пока сверхпроводимость алмаза представляют интерес лишь с научной точки зрения.

Огранённый алмаз называется бриллиантом.

Основными типами огранки являются:

круглая (со стандартным числом 57-ми граней)

фантазийная, к которой относятся такие виды огранки, как

«овальная»,

«груша» (одна сторона овала — острый угол),

«маркиза» (овал с двумя острыми углами, в плане похож на стилизованное изображение глаза),

«принцесса»,

«радиант»

и другие виды.

Форма огранки бриллианта зависит от формы исходного кристалла алмаза. Чтобы получить бриллиант максимальной стоимости, огранщики стараются свести к минимуму потери алмаза при обработке. В зависимости от формы кристалла алмаза, при его обработке теряется 55—70 % веса.

Применительно к технологии обработки, алмазное сырье можно условно разделить на три большие группы:

«соублз» — как правило, кристаллы правильной октаэдрической формы, которые вначале должны быть распилены на две части, при этом получаются заготовки для производства двух бриллиантов;

«мэйкблз» — кристаллы неправильной или округлой формы, подвергаются огранке «одним куском»; «кливаж» — кристаллы с трещинами, перед дальнейшей обработкой раскалываются.

Основными центрами огранки бриллиантов являются: Индия, специализирующаяся преимущественно на мелких бриллиантах массой до 0,30 карата; Израиль, гранящий бриллианты массой более 0,30 карата; Китай, Россия, Украина, Таиланд, Бельгия, США, при этом в США производят только крупные высококачественные бриллианты, в Китае и Таиланде — мелкие, в России и Бельгии — средние и крупные. Подобная специализация сформировалась в результате различий в оплате труда огранщиков. Минерал турмалин

Турмали́н — минерал из группы боросодержащих алюмосиликатов, сложные боросиликаты переменного состава. Название происходит от сингальского слова «турамали» (сингальск. තුරමලි) или «торамалли» (сингальск. තෝරමල්ලි) которое применяется к различным драгоценным камням в Шри-Ланке. До XIV века красные разновидности турмалина имели хождение под общим названием «лал». :125Кристаллы турмалина по форме обычно призматические удлинённые, иногда до почти игольчатых, в поперечном сечении — более или менее закруглённый треугольник, нередки комбинации нескольких призм, параллельно главной оси — отчётливая продольная штриховка.

Плеохроизм турмалина.

Двупреломление от −0,014 до −0,044. Дисперсия 0,017. Плеохроизм обычно сильный или отчётливый: у красного — тёмно-красный, жёлтый, светло-жёлтый; у коричневого — от тёмно-бурого до бурого; у зелёного — от тёмно- до светло-зелёного; у синего — от тёмно-синего до голубого.

Линии спектра поглощения: у красного — 555, 537, 525, 461, 456, 451, 428; у зелёного — 497, 461, 415.

Люминесценция обычно слабая, у бесцветного — зеленовато-голубая, у красного — розовато-фиолетовая, у розового, коричневого, зелёного и синего — отсутствует.

Цвет турмалинов зависит от их химического состава. Некоторые кристаллы турмалина имеют несколько зон, окрашенных в различные цвета; такие кристаллы называют «полихромными» .

Встречаются минералы с красной сердцевиной, окаймлённой светло-зелёной, тёмно-зелёной и зелёной зонами (Бразилия) , с зелёным ядром и красной внешней зоной (ЮАР). Турмалиновый «кошачий глаз» бывает разного цвета.

Для кристаллов турмалина характерно проявление пиро- и пьезоэлектричества (они электризуются при нагревании, трении, давлении, причем один конец кристалла заряжается положительно, другой — отрицательно).

На кристаллах турмалина было впервые обнаружено явление поляризации света.

Из-за разнообразия окраски турмалины при внешнем осмотре можно спутать со многими минералами (аметистом, андалузитом, везувианом, гидденитом, демантоидом, дымчатым кварцем, зелёной шпинелью, изумрудом, перидотом, празиолитом , рубином, хризобериллом, цирконом, цитрином). Происхождение эндогенное, высокотемпературное, пегматитовое, метаморфическое, гидротермально-метасоматическое.

Большинство месторождений турмалинов связаны с кислыми изверженными породами и распространены во многих гранитах и гранитоидах, где образуется в последней стадии остывания интрузий. Характерны для различных гранитных пегматитов (шерл, индиголит, полихромные турмалины). Встречаются в пневматолито-гидротермальных месторождениях, в полевошпатово-кварцевых, турмалиново-кварцевых жилах совместно с касситеритом, вольфрамитом, бериллом, топазом.

Обнаруживается в грейзенах (эльбаит), в высокотемпературных гидротермальных сульфидно-кварцевых жилах и в зонах околожильного изменения вмещающих горных пород.

В небольших количествах встречается в контактово-метаморфических породах, связанных с кислыми гранитами, в скарнах, роговиках.

Минерал устойчив к физическому выветриванию и переносу и переотложению и поэтому накапливается в россыпях в ассоциации с гематитом, корундом, цирконом, шпинелидами в кварцевых осадках.

Месторождения турмалина

Огранённые турмалины

Месторождения широко распространены и многочисленны. Наиболее известные находятся на Шри-Ланке, Мадагаскаре, в Китае, Мозамбике (полихромные и красные турмалины), Бразилии (штаты Минас-Жерайс, Баия), Бирме, Анголе, Австралии, Индии, ЮАР, Канаде (провинция Онтарио), США (штаты Калифорния, Мэн, Колорадо), Италии (о. Эльба), Швейцарии,Таджикистане,(Канибадам в горах Кучкак) России (Урал, Забайкалье). На Урале основные месторождения турмалина располагались в районе деревень — Липовка, Мурзинка, Сарапулка, Шайтанка, Южаковая. В настоящее время эти месторождения выработаны и находки турмалина в них крайне редки. Лучший в России турмалин добывается в Забайкалье на Малханском месторождении и в ряде других. Встречается он также на Кольском полуострове в Вороньих тундрах (розовый и зелёный турмалины, шерл), в Карелии (шерл).

Ювелирный турмалин известен в Афганистане (Нуристан): в месторождениях Дарае-Пич, Канокан, Джабо, Чормакс, Кантива, Манданеша, Цоцум, Муалеви, Папру.

Применение

Крупные кристаллы турмалина применяют в радиотехнике .

Пьезоэлектрические свойства турмалина как источника отрицательных ионов используются в рекламе медицинских приборов (оздоровительные матрасы, трусы, носки и подушки, поясничные пояса, наколенники и другие физически контактирующие приспособления, якобы эффективные для улучшения опорно-двигательной функции и тд). Однако международная медицина скептически относится к этим способам лечения.

В зависимости от цвета и прозрачности одни разновидности турмалина относятся к драгоценным камням, другие — к поделочным. Наиболее высоко ценимы прозрачные разновидности зелёного, синего и малиново-красного цвета, а также полихромные зелёно-красные.Из-за сильного плеохроизма тёмные кристаллы гранят так, чтобы площадка камня располагалась параллельно длинной оси. У светлых кристаллов площадку ориентируют перпендикулярно главной оси, чем достигают наибольшей глубины цвета.

Нагревая турмалины до 450—650 °C добиваются их облагораживания — красно-коричневые камни становятся розовыми, а тёмно-зелёные — изумрудного цвета. Искусственных турмалинов не производят. Встречаются имитации из стекла.

Оценка качества ювелирных камней учитывает бездефектность кристалла и яркий насыщенный цвет. Наибольшей популярностью на ювелирном рынке пользуются ограненные камни весом более 2 карат.

Минерал цоизит

Цоизит (зауальпит, аниолит) — минерал подкласса островных силикатов, метаморфогенный продукт гидротермального изменения плагиоклаза.

Назван в честь словенского коллекционера и просветителя С.Цойза (Baron Sigmund Zois von Edelstein; 1747—1819). Впервые найден в 1805 году в Каринтии (Австро-Венгрия) в хребте Зау-Альпы (раньше минерал назывался по месту добычи зауальпитом). С химической точки зрения — силикат сложного состава, включающий алюминий и кальций. Ионы трёхвалентного железа придают минералу характерный фисташково-зелёный цвет.

Кристаллизуется в ромбической системе, образуя призматические кристаллы со штриховкой на гранях. Чаще встречается в виде агрегатов: зернистых, шестоватых, волокнистых, иногда радиально-лучистых.

Породообразующий минерал некоторых метаморфических сланцев, гидротермально измененных основных изверженных пород (главный компонент соссюрита). Встречается также в хрусталеносных жилах, скарнах, корундовых плагиоклазитах.

Чаще всего встречается в Танзании, Кении, Замбии, России (Урал), США (Вайоминг, Южная Каролина), Мексике, Австрии, Норвегии, Швейцарии.

Применение

Некоторое время цоизит использовался как относительно недорогой поделочный камень и не привлекал к себе внимание ювелиров. В 1954 году в Танзании была найдена зелёная цоизитовая порода (цоизитовый амфиболит) с вкраплениями чёрной роговой обманки и крупных кристаллов рубина. Эффектные цветовые контрасты придают этой породе декоративный вид, позволяющий использовать её в качестве ювелирно-поделочного камня. Плотную розовую разновидность цоизита называют тулитом, а сапфирово-синюю разновидность — танзанитом.

Минерал гематит

Гемати́т — широко распространённый минерал железа Fe2O3, одна из главнейших железных руд. В природе встречается несколько морфологических разновидностей гематита: железная слюда (устар. син.:спекулярит), красная стеклянная голова («кровавик»), железная роза. Синонимы: красный железняк, железный блеск (устар.) Цвет гематита чёрный до тёмно-стального в кристаллах и вишнёво-красный у скрытокристаллических и порошковатых разностей. Сингония тригональная, дитригонально-скаленоэдрический вид симметрии (структура корунда). Формы кристаллов обычно уплощённые - таблитчатые до чешуйчатых или пластинчатые, часто расположенные подобно лепесткам розы («железная роза»); реже встречаются хорошо образованные идиоморфные изометрические кристаллы. Характерны массивные агрегаты чешуйчатой и зернистой структуры. Блеск полуметаллический до металлического у кристаллов. Непрозрачен. Цвет черты характерный вишнёво-красный, от синевато-красного до красно-коричневого оттенков.

Твёрдость 5,5 — 6,5. Хрупкий. Плотность 4,9 — 5,3. Спайности нет, излом полураковистый или ступенчато-раковистый у кристаллических разностей и неровно-занозистый у скрытокристаллических. Медленно растворим в соляной кислоте. Микроскопические включения гематита в прозрачных минералах, таких как кварц, кальцит и др., придают этим минералам красную, лиловую или красно-коричневую окраску.

Обработанный гематит похож на морион, чёрный кремень, гагат, обсидиан, от которых он отличается сильным металлическим блеском, высокой плотностью (намного тяжелее схожих с ним минералов и любой синтетики), характерный отличительный признак − красный цвет черты. Твёрдый, но хрупкий. Для того, чтобы отличить гематит от подделки или другого камня, нужно провести им, надавливая, по неглазурованному фарфору или фаянсу, и гематит оставит красный след.

В природе гематит — широко распространённый минерал, нередко образует большие скопления и рудные залежи. Обычен для эффузивных пород, чаще всего встречается в гидротермальных жилах. Встречается как контактово-метаморфический минерал вместе с магнетитом в скарнах. В больших количествах присутствует в докембрийских метаморфизованных полосчатых железных рудах, — Кривой Рог (Украина), Курская магнитная аномалия (Россия). В качестве продукта изменения или выветривания образуется в виде вторичной примеси в таких железосодержащих минералах, как магнетит, лимонит, сидерит. В качестве тонкодисперсной примеси рассеян во многих осадочных горных породах, в глинах (является причиной их красной и розово-красной окраски).

Сопутствующие минералы: кварц, ильменит, магнетит, хлориты, пирит, барит, лимонит.

Из гематитовых руд выплавляют чугун. Гематит применяется в темперной живописи как минеральный пигмент, в производстве клеёнки, линолеума, красных карандашей, художественных шрифтов, стойких окрашенных эмалей. Как поделочный камень с древнейших времён и поныне используется для изготовления недорогих полированных вставок и мелких резных изделий, как материал в глиптике. Гематит может быть получен искусственно.

Утверждается, что гематит — это камень магов и заклинателей, защищающий от злой силы. Ему приписывается много разных качеств. По утверждениям шарлатанов и торговцев амулетами, ношение изделий из гематита «защищает от астральных нападений», «привораживает поклонников, способствует исполнению нескромных желаний, успокаивает гнев, помогает при заболеваниях крови, селезёнки, почек, мочеполовой системы, лечит нервные болезни, опухоли влагалища, импотенцию, фригидность, и останавливает любые кровотечения». Никаких объективных научных подтверждений под собой такие суждения не имеют. Выдающийся российский минералог В. И. Степанов расценивал подобные рассуждения как «схоластический бред».

Минерал графит

Графи́т (от др.-греч. γράφω - пишу) — минерал из класса самородных элементов, одна из аллотропных модификаций углерода. Структура слоистая. Слои кристаллической решётки могут по-разному располагаться относительно друг друга, образуя целый ряд политипов, с симметрией от гексагональной сингонии (дигексагонально-дипирамидальный), до тригональной (дитригонально -скаленоэдрический). Слои слабоволнистые, почти плоские, состоят из шестиугольных слоёв атомов углерода. Кристаллы пластинчатые, чешуйчатые. Образует листоватые и округлые радиально-лучистые агрегаты, реже — агрегаты концентрически-зонального строения. У крупнокристаллических выделений часто треугольная штриховка на плоскостях (0001). Хорошо проводит электрический ток. В отличие от алмаза обладает низкой твёрдостью (1 по шкале Мооса). Относительно мягкий. После воздействия высоких температур становится немного тверже, и становится очень хрупким. Плотность 2,08—2,23 г/см³. Цвет тёмно-серый, блеск металлический. Неплавкий, устойчив при нагревании в отсутствие воздуха. В кислотах не растворяется. Жирный (скользкий) на ощупь. Природный графит содержит 10—12 % примесей глин и окислов железа. При трении расслаивается на отдельные чешуйки (это свойство используется в карандашах).

Теплопроводность графита от 278,4 до 2435 Вт/(м*К), зависит от марки графита, от направления относительно базисных плоскостей и от температуры .

Электрическая проводимость монокристаллов графита анизотропна, в направлении, параллельном базисной плоскости, близка к металлической, в перпендикулярном — в сотни раз меньше. Минимальное значение проводимости наблюдается в интервале 300—1300 К, причем положение минимума смещается в область низких температур для совершенных кристаллических структур. Наивысшую электрическую проводимость имеет рекристаллизованный графит.

Коэффициент теплового расширения графита до 700 К отрицателен в направлении базисных плоскостей (графит сжимается при нагревании), его абсолютное значение с повышением температуры уменьшается. Выше 700 К коэффициент теплового расширения становится положительным. В направлении, перпендикулярном базисным плоскостям, коэффициент теплового расширения положителен, практически не зависит от температуры и более чем в 20 раз выше среднего абсолютного значения для базисных плоскостей.

Монокристаллы графита диамагнитны, магнитная восприимчивость незначительна в базисной плоскости и велика в ортогональных базисным плоскостях. Коэффициента Холла меняется с положительного на отрицательный при 2400 К.

Со многими веществами (щелочными металлами, солями) образует соединения включения.

Реагирует при высокой температуре с воздухом, сгорая до углекислого газа. Фторированием в контролируемых условиях можно получить (CF)x.

α-графит

β-графит

Каждый атом углерода ковалентно связан с тремя другими окружающими его атомами углерода.

Различают две модификации графита: α-графит (гексагональный P63/mmc) и β-графит (ромбоэдрический R(-3)m). Различаются упаковкой слоёв. У α-графита половина атомов каждого слоя располагается над и под центрами шестиугольника (укладка …АВАВАВА…), а у β-графита каждый четвёртый слой повторяет первый. Ромбоэдрический графит удобно представлять в гексагональных осях, чтобы показать его слоистую структуру.

β-графит в чистом виде не наблюдается, так как является метастабильной фазой. Однако, в природных графитах содержание ромбоэдрической фазы может достигать 30 %. При температуре 2500-3300 К ромбоэдрический графит полностью переходит в гексагональный.

Условия нахождения в природе

Сопутствующие минералы: пирит, гранаты, шпинель. Образуется при высокой температуре в вулканических и магматических горных породах, в пегматитах и скарнах. Встречается в кварцевых жилах с вольфрамитом и др. минералами в среднетемпературных гидротермальных полиметаллических месторождениях. Широко распространён в метаморфических породах — кристаллических сланцах, гнейсах, мраморах. Крупные залежи образуются в результате пиролиза каменного угля под воздействием траппов на каменноугольные отложения (Тунгусский бассейн). Акцессорный минерал метеоритов. С помощью ионной масс-спектрометрии российским учёным удалось обнаружить в составе графита золото, серебро и платиноиды (платина, палладий, иридий, осмий и проч.) в форме металлоорганических нанокластеров.

Искусственный графит получают разными способами:

Ачесоновский графит: нагреванием смеси кокса и пека до 2800 °C;.

Рекристаллизованный графит: термомеханической обработкой смеси, содержащей кокс, пек, природный графит и карбидообразующие элементы.

Пирографит: пиролизом из газообразных углеводородов при температуре 1400—1500 °C в вакууме с последующим нагреванием образовавшегося пироуглерода до температуры 2500—3000 °C при давлении 50 МПа (образовавшийся продукт — пирографит; в электротехнической промышленности применяется наименование «электрографит»).

Доменный графит: выделяется при медленном охлаждении больших масс чугуна.

Карбидный графит: образуется при термическом разложении карбидов. Переработкой графита получают различные марки графита и изделия из них.

Товарные сорта графита получают обогащением графитовых руд. В зависимости от степени очистки графитовые концентраты классифицируют на промышленные марки по областям применения, каждая из которых выдвигает специфические требования к физико-химическим и технологическим свойствам графитов.

В свете последних открытий российских учёных появилась перспектива получения из графитовых руд золота и платиноидов.

Переработка графита в терморасширенный графит

На первом этапе исходный кристаллический графит окисляют. Окисление сводится к внедрению молекул и ионов серной или азотной кислоты в присутствии окислителя (пероксид водорода, перманганат калия и др.) между слоями кристаллической решетки графита. Окисленный графит отмывают и сушат. Затем окисленный графит подвергают термообработке до Т=1000 °C со скоростью 400—600 °C/с. Благодаря чрезвычайно высокой скорости нагрева происходит резкое выделение газообразных продуктов разложения внедренной серной кислоты из кристаллической решетки графита. Газообразные продукты создают большое (до 300-400 атм) расклинивающее давление в межкристаллитном пространстве, при этом образуется терморасширенный графит, отличающийся высокой удельной поверхностью и низкой насыпной плотностью. В полученном материале остается некоторое количество серы при применении сернокислой технологии. Далее полученный терморасширенный графит прокатывают, иногда армируют, добавляют присадки и прессуют для получения изделий.

Переработка графита для получения различных марок искусственного графита

Для производства искусственного графита используют в основном нефтяной кокс как наполнитель и каменноугольный пек как связующее. Для конструкционных марок графита в качестве добавок к наполнителю применяют природный графит и сажу. Взамен каменноугольного пека как связующего или пропитывающего вещества используют некоторые синтетические смолы, например, фурановые или фенольные.

Производство искусственного графита складывается из следующих основных технологических этапов:

подготовки кокса к производству (предварительного дробления, прокаливания, размола и рассева кокса по фракциям);

подготовки связующего;

приготовления углеродной массы (дозировки и смешивания кокса со связующим);

формования так называемых «зелёных» (необожжённых) заготовок в глухую матрицу или через мундштук прошивного пресса;

обжига заготовок;

графитации заготовок;

механической обработки заготовок до размеров изделий.

Кокс дробят до величин кусков 30-40 мм, затем прокаливают в специальных прокалочных печах при 1300 °C. При прокаливании достигается термическая стабильность кокса, уменьшается содержание в нём летучих веществ, увеличиваются его плотность, электро — и теплопроводность. После прокаливания кокс размалывают до необходимой крупности. Порошки кокса дозируют и смешивают с пеком в смесильных машинах при 90-130 °C.

В смесильную машину вначале загружают сухие компоненты, а затем добавляют жидкий пек. После смешивания массу равномерно охлаждают до температуры прессования (80-100 °C). Заготовки прессуют или методом выдавливания массы через мундштук, или в пресс-форме. При прессовании холодных порошков изменяют технологию подготовки помола и смешения.

Для карбонизации связующего и скрепления отдельных зёрен в монолитный материал заготовки обжигают в многокамерных газовых печах при температуре 800—1200 °C. Продолжительность цикла обжига (нагрев и охлаждение) составляет 3-5 недель в зависимости от размера и плотности заготовок. Графитация — окончательная термическая обработка — превращает углеродный материал в графит. Графитацию проводят в печах сопротивления Ачесона или в печах прямого нагрева Кастнера при температурах 2400-3000 °C. При графитировании углеродистых нефтяных заготовок идет процесс укрупнения кристаллов углерода. Из мелкокристаллического «аморфного» углерода получается крупнокристаллический графит, атомная решетка которого ничем не отличается от атомной решетки природного графита.

Некоторые изменения технологического процесса получения искусственного графита зависят от требуемых свойств конечного материала. Так, для получения более плотного материала углеродные заготовки пропитывают (после обжига) в автоклавах один или несколько раз пеком с последующим обжигом после каждой пропитки и графитацией в конце всего технологического процесса. Для получения особо чистых материалов графитацию проводят одновременно с газовой очисткой в атмосфере хлора.

Переработка графита для получения композиционных материалов

Антифрикционные углеродные материалы изготавливают следующих марок: обожженный антифрикционный материал марки АО, графитированный антифрикционный материал марки АГ, антифрикционные материалы, пропитанные баббитом, оловом и свинцом марок АО-1500Б83, АО 1500СО5, АГ-1500Б83, АГ-1500СО5, Нигран, Химанит и графитопластовые материалы марок АФГМ, АФГ- 80ВС, 7В-2А, КВ, КМ, АМС.

Антифрикционные углеродные материалы изготавливают из непрокаленного нефтяного кокса, каменноугольного пека с добавкой природного графита. Для получения плотного непроницаемого антифрикционного материала применяют пропитку его металлами. Таким методом получают антифрикционные материалы марок АГ-1500 83, АГ-1500СО5 АМГ-600Б83, АМГ-600СО5 и им подобные. Допустимая рабочая температура на воздухе и в газовых средах, содержащих кислород для АО — 250—300 °C, для АГ — 300 °C (в восстановительных и нейтральных средах 1500 и 2500 °C соответственно). Углеродные антифрикционные материалы химически стойки во многих агрессивных газовых и жидких средах. Они стойки почти во всех кислотах (до температуры кипения кислоты), в растворах солей, во всех органических растворителях и ограниченно стойки в концентрированных растворах едких щелочей.

Графит как золотосодержащее сырьё

Содержание найденного с помощью ионной масс-спектрометрии золота до десятков раз превышает содержание, выявляемое ранее при помощи химического анализа. В изученных российскими учёными пробах графита содержание золота было до 17,8 г/т — это уровень богатых золотых приисков. О перспективности добычи золота из графитовых руд говорит то, что графитовые месторождения данного типа (позднедокембрийского-раннепалеозойского возраста) широко распространены и в России, и в мире. Они есть в Европе, США, Австралии, Африке — в сущности, легче перечислить где их нет. При этом практически все они когда-то разрабатывались, а сегодня находятся в хорошо обжитых местах, с развитой инфраструктурой, в том числе промышленной. Следовательно, для запуска добычи в них золота и других благородных металлов не нужно затевать стройку на пустом месте, не нужно бороться с суровыми условиями заполярной тундры или экваториальной пустыни. Это облегчает, ускоряет, а главное, удешевляет производство. Использование графита основано на ряде его уникальных свойств.

для изготовления плавильных тиглей, футеровочных плит — применение основано на высокой температурной стойкости графита (в отсутствие кислорода), на его химической стойкости к целому ряду расплавленных металлов

электродов, нагревательных элементов — благодаря высокой электропроводности и химической стойкости к практически любым агрессивным водным растворам (намного выше, чем у благородных металлов).

Для получения химически активных металлов методом электролиза расплавленных соединений. В частности, при получении алюминия используются сразу два свойства графита:

Хорошая электропроводность, и как следствие — его пригодность для изготовления электрода

Газообразность продукта реакции, протекающей на электроде — это углекислый газ. Газообразность продукта означает, что он выходит из электролизёра сам, и не требует специальных мер по его удалению из зоны реакции. Это свойство существенно упрощает технологию производства алюминия.

твёрдых смазочных материалов, в комбинированных жидких и пастообразных смазках

наполнитель пластмасс

замедлитель нейтронов в ядерных реакторах

компонент состава для изготовления стержней для чёрных графитовых карандашей (в смеси с каолином)

для получения синтетических алмазов

для изготовления контактных щёток и токосъёмников для разнообразных электрических машин, электротранспорта и мостовых подъёмных кранов с троллейным питанием, мощных реостатов, а также прочих устройств, где требуется надёжный подвижный электрический контакт.

Минерал перламутр

перламу́тр (от нем. Perlmutter — «мать жемчуга») — внутренний слой раковин пресноводных и морских моллюсков, является органико-неорганическим композитом натурального происхождения. Жемчуг и перламутр имеют почти одинаковый состав. Главными местами добычи перламутровых раковин являются Персидский залив, Красное море, Цейлон, Япония, Борнео и Филиппины, некоторые тропические острова Тихого океана. Часто эти раковины являются побочным продуктом производства культивированного жемчуга.

Перламутр состоит из шестиугольных пластинок арагонита (кристаллов карбоната кальция CaCO₃) размерами 10-20 микрон в ширину и полмикрона в толщину, расположенных параллельными слоями. Эти слои разделены листами органической матрицы, состоящей из эластичных биополимеров (таких как хитин, люстрин и шёлкоподобные белки).

Электронная микроскопия

Свет, проходящий по оси одного из кристаллов, отражается и преломляется другими кристаллами, создавая эффект радуги. Это можно также объяснить тем, что толщина кристаллов арагонита сравнима сдлиной волны видимого света и поэтому свет различных длин волн испытывает многочисленную и разнообразную интерференцию, выливаясь в различную окраску в зависимости от угла взгляда.

Применение

С древности перламутр используется для инкрустации различных предметов обихода и изготовления украшений. Перламутр издавна использовался для изготовления резных изделий и резки камней. Для обработки перламутра используют обычные стальные инструменты и резцы. Окончательная шлифовка и полировка осуществляется на полировальнике из ткани, кожи или фетра при помощи окиси олова, окиси алюминия, крокуса. В настоящее время высококачественные перламутровые раковины можно найти в многочисленных ручьях, реках и озёрах почти повсеместно на востоке США, в Канаде, Мексике, в Европе, Азии, Японии и других местах. В последнее время всё больше ювелиров-дизайнеров прибегают к применению перламутра различных цветов и оттенков в современных ювелирных изделиях. Перламутр хорошо сочетается как с серебром и органическими камнями (кораллом, жемчугом), так и с поделочными камнями (малахитом, бирюзой, агатом). Но в последних коллекциях авангардных ювелирных изделий можно увидеть сочетания перламутра и с бриллиантами, изумрудами, сапфирами, благородным опалом. Новое направление в дизайне ювелирных изделий — изготовление украшений с элементами перламутровой мозаики.Мозаика — это древнее искусство выкладывания небольших разноцветных кусочков на скрепляющую основу (цемент, клей, эпоксидные смолы) с целью украшения поверхности.

Материалом для перламутровой мозаики служит перламутр различных цветов и оттенков, желательно одной толщины. В композиции могут также присутствовать пластины малахита, бирюзы, коралла, гагата. Размер пластин перламутра, используемых для мозаичных работ, зависит от размера мозаики. Общее правило гласит: если размер мозаики в целом меньше чем 0,3×0,3 м, размер отдельных кусочков не должен превышать 5 мм. Другое правило гласит: мозаики выглядят лучше и более профессионально, если все кусочки имеют приблизительно один и тот же размер. Для основания мозаик выполняется изделие по традиционной технологической схеме как для выемчатой или перегородчатой эмали. См. практическое пособие В. И. Марченкова («Ювелирное дело», стр. 241).

Для выбора композиции перламутровой мозаики лучше ограничиваться геометрическими орнаментами. Так как каждая деталь рисунка должна быть вырезана точно по контуру, необходимо избегать в рисунке сложных изгибов, сопряжение которых с соседними пластинами будет представлять серьёзную проблему. При выборе любой композиции большое значение имеет цвет перламутра и его интенсивность.

Остановившись на определённой композиции, её делят на детали так, чтобы каждая из них могла быть сделана из одной пластины. Оригиналом руководствуются при наборе мозаики, а переведённая на бумагу копия разрезается на отдельные детали. Вырезанные из бумаги детали мозаики наклеиваются на выбранные пластины с помощью водостойкого клея. Детали мозаики вырезаются из пластин с помощью подрезной пилы, при этом припуск должен быть не менее 1,5 мм. Затем на небольшом обдирочном круге, закреплённом в шпинделе станка для резьбы по камню, стачивают все края деталей точно по линиям контура, стараясь боковую поверхность деталей шлифовать так, чтобы она составляла прямой угол с поверхностью пластины. Чем лучше будут обработаны края деталей мозаики, тем плотнее можно будет подогнать их друг к другу и тем совершеннее будет работа.

Если изготавливается небольшая мозаика, то можно слоем клея покрыть сразу все основание и тотчас же уложить на него кусочки перламутра. В том случае, если рисунок сложный, его набирают на стекле, постоянно сверяя с оригиналом, затем по стандартной схеме набор переносят на основание. Когда клей затвердеет, поверхность мозаики из перламутра шлифуют на планшайбе с применением свободного абразива и полируют.

Перламутр также употребляется как материал для изготовления пуговиц, клавиш музыкальных инструментов, в качестве основы в ювелирных изделиях и в декоративно-прикладной живописи — например, в федоскинской миниатюре на поверхности основы для живописи часто делаются вставки из перламутра. В искусстве стран Дальнего востока — Японии, Китае, Корее, Вьетнаме — перламутр занимает важное место, им инкрустируются ширмы, шкатулки, веера, гребни, различные панно.

В наши дни перламутр также применяется в косметологической промышленности, инкрустаций у музыкальных инструментов (в частности, электрогитар).

В Древнем Риме перламутр являлся символом власти и мудрости, считалось, что он приносит счастье.

а

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/92550-urok-po-teme-mineraly