• Главная
• Контакты
• Нашёл ошибку
• Прислать материал
• Добавить в избранное

Пятерная ось несовместима с расположением атомов в решетчатых системах и тем самым невозможна в кристаллах.

(И. И. Шафрановский)

Пятерная ось является у мелких организмов своеобразным инструментом борьбы за существование…против кристаллизации, первым шагом которой была бы их «поимка» решеткой.

(Н. В. Белов)

Чуть сойдет снег, и влажная земля улыбнется миру первоцветами. По берегам рек раскроет пятилепестковый венчик лиловато-голубая печоночница, засветятся желтыми баранчиками склоны холмов, а редким счастливчикам встретится нежный и красивый подснежник — медуница, тоже пятигранные бокальчики, синие и лиловые с розоватой полосой.

Вслед за храбрыми первенцами апреля покрываются цветами ветки вишен: пять белых округлых лепестков каждый раз сызнова утверждают вечный закон весны. А чуть осыпется белым конфетти вишня, раскроют венчики розоватые цветы яблонь, холодком и горьковато-сладким запахом наполнит воздух кипенно-белая черемуха. А по лесным полянам и городским пустырям разольет солнечный блеск веселая куриная слепота.

Золотые венчики курослепа как приглашенье к лету. И замелькает на лету «отрывной календарь» лепестков: лазоревая герань, розовый шиповник, голубые незабудки, как метки возле каждого родника, голенастые яркие мальвы, влажные лилии, царящие в лесных озерах и заводях… И всюду от снега до снега разноцветные пятерки (изредка четверки) лепестков.

Геолог А. А. Малахов называет пятерную симметрию симметрией жизни («В мире реальной фантастики», Свердловск, 1965). И верно, ведь та же самая пятерная ось управляет существованием морской звезды и морского ежа. Окаменевшие членики морских лилий, населявших миллионы лет назад теплые моря, по сей день хранят пятилучевую звездочку — дырочку — срединный канал, шедший через весь «стебель» животного.

А почему в море нет шестилучевых звезд? Почему так много на свете пятилепестковых цветов и почти никто из них не «отрастил» шестого?

Но стоит только опуститься на землю зиме, и с неба, словно крошечные ледяные шестеренки, посыпятся шестилучевые звездочки. Почему же у снежинок всегда шесть лучей? «Мы не можем не отметить здесь тот в высшей степени замечательный факт, — пишет известный академик кристаллограф А. В. Шубников, — что среди представителей живой природы, пожалуй, чаще всего встречаются как раз простейшие из невозможных для затвердевшего окристаллизованного «мертвого» вещества виды симметрии (пятерная симметрия)». А почему так? Ответ на этот интересный вопрос можно попытаться найти у крупнейшего советского кристаллохимика Н. В. Белова.

«Кристаллографический запрет 5-ной оси, как известно, определяется невозможностью согласовать ее… с решеткой, с «решетчатым состоянием» кристаллического вещества. И потому можно думать, что 5-ная ось является у мелких организмов своеобразным инструментом борьбы за существование, страховкой против окаменения, против кристаллизации, первым шагом которой была бы их «поимка» решеткой».

В противоположность живым организмам, в мире кристаллов плотная, стабильная упаковка атомов в кристаллической решетке — идеал, к которому «стремится» природное кристаллическое вещество; ведь чем прочнее, симметричнее их структура, чем надежнее уравновешены частицы вещества, тем труднее их разорвать, тем прочнее сам кристалл и больше его кристаллизационная сила, т. е. тем больше повышаются и его шансы на образование и сохранение. Даже самое первое знакомство с минералогией показывает, что шестерная, или, как говорится в кристаллографии, гексагональная, симметрия — неплохой вариант «надежной» кристаллической решетки: более 8 % детально изученных довольно часто распространенных минералов компонуют свои ионы вокруг оси шестого порядка. Это и шестигранные столбики апатита, и утолщенные таблички нефелина, и розетки молебденита или схожего с ним графита. Но самые совершенные, самые красивые и «популярные» из гексагональных минералов несомненно бериллы.

Их стройные вытянутые по шестерной оси кристаллы похожи на граненые колонны или на шестигранные кубки. Горняки любовно называют их стаканчиками. Гексагональная симметрия бериллов начинается на уровне их кристаллической решетки. Основу их структуры составляют кремнекислородные кольца: в каждом кольце 6 атомов кремнезема и 18 кислорода. Поэтому бериллы и называют кольцевыми силикатами. Связанные ионами бериллия и алюминия, одно над одним поднимаются кольца вокруг невидимых осей шестого порядка, выстраиваясь в колонны, точнее, в трубы: серединки этих колонн остаются полыми. Не случайно бериллы напоминают многоцветье цветочных лепестков: голубые, синие, розовые, оранжевые, бледно-желтые, янтарные, зеленые всех оттенков, молочно-белые, едва уловимого цвета оконного стекла и вовсе бесцветные. Бериллы вносят свою характерную, им лишь свойственную гамму в радугу минералов. Их окраски разнообразны, но всегда чисты и спокойны, прозрачность кристаллов позволяет ясно проявиться самым легким оттенкам.

 Кристаллы берилла и аквамарина

Желтые бериллы. Тонкие кристаллы, похожие на граненые бокалы с легким сухим вином. Их называют гелиодорами в честь Гелиоса — бога Солнца. И верно, кристаллы гелиодора словно наполнены светом и теплом солнца. Винно-желтые бериллы издавна составляют славу пегматитов Урала. Иногда можно видеть, что головки гелиодоров венчает не только плоская базальная шестисторонняя грань, как обычно «принято» у бериллов: в том месте, где две грани шестигранной призмы накрываются плоской крышечкой базиса, у гелиодора сверкают изящные треугольники шестигранной пирамидки. Эти кристаллы выросли в идеальных условиях природного автоклава — миароловой пустотки, они совершенны как дерево, свободно раскинувшее ветви на солнечной поляне.

Есть и зеленые бериллы. Можно сказать, что зеленый — любимый цвет пегматитовых бериллов. Он ближе всего легкому цвету листа свежего салата или незрелого яблока. Таковы бериллы Бразилии, Адун-Чолона и незабываемые бериллы Украины. Забыть эти кристаллы невозможно: они отличаются от всего, что вы когда-либо могли видеть. Они прозрачны и чисты, но каждая грань призмы несет неповторимый узор глубоких неровных бороздок, а базис покрыт маленькими пирамидками, подчас вытянутыми в острые шипы. Если кончики кристалла к обоим концам утончаются, словно подтаявшие, их так и называют сосульки. Это травленые или частично растворенные бериллы. Через полость, где росли эти кристаллы, сочились поздние едкие щелочные растворы. Некоторые кристаллы, особенно мелкие, истаяли без остатка, иные превратились в некрасивые кургузые «обсоски». Но многим из них природное травление придало, как ни странно, своеобразие, привлекательную индивидуальность.

 Кристалл берилла

И все же самые типичные из зеленых бериллов не нежные призмочки Урала, не травленые «сосульки» Украины и Адун-Чолона. Самые типичные бериллы — непрозрачные, мутные светло-зеленые бериллы пегматитов. Они бывают от нескольких сантиметров до целых метров, масса их подчас достигает нескольких тонн. В Испании из таких исполинов делали в горных деревушках притолоки дверей и даже целые колонны. В старофранцузской легенде о Тристане и Изольде сказано, что когда король Марк узнал о смерти любящих, он переправился за море и, прибыв в Бретань, велел сделать два гроба: один из халцедона — для Изольды, другой из берилла — для Тристана. Скорее всего, речь идет здесь именно о светло-зеленом пегматитовом берилле. Кстати, эти породы — самая давняя и испытанная руда бериллия.

Голубые бериллы. Этот цвет, не частый в мире минералов, для бериллов не редкость. Голубые бериллы даже имеют свое звучное и точное имя — аквамарины. «Аквамарина» в переводе с итальянского — морская вода. Такое название мог изобрести только человек с живым воображением и влюбленный в синеву моря. Точнее не сказал бы никто. Аквамарин… Тут ощущается не только цвет, но и прозрачность камня, словно наполненного свежей и прохладной морской влагой. Самые светлые аквамарины почти не имеют цвета. Так, слабый намек — море в стакане воды! Положите такой кристалл в чистую морскую воду, и он словно растает. Есть небесно-голубые аквамарины без всякой примеси зелени.

Но если вы хотите представить цвет настоящего аквамарина, вам придется нырнуть в Черное море; и тогда, медленно, с открытыми глазами всплывая сквозь прозрачный слой воды навстречу небу и солнцу, вы увидите свежий, веселый и красивый цвет классического аквамарина, аквамарина Урала!

В копях Мадагаскара или Ройялстоуна (штат Массачусетс, США) встречаются камни самого глубокого и яркого синего цвета — цвета моря на горизонте. Им нет цены! Но сколько бы мы ни пытались передать оттенки разных аквамаринов, светлых и темных, зеленовато-голубых и сине-зеленых, нам никак не отойти от берегов моря!

Видно, поэтому аквамарин в Древней Греции был любимым талисманом моряков и путешественников. Аквамарин выступал и как символ побед в морских сражениях. В Бостоне (США) в Музее истории искусства хранится великолепная резная аквамариновая камея прославленного римского императора Октавиана Августа, «победителя на суше и на море». Октавиан в образе повелителя морей Нептуна отважно правит квадригой гиппарионов — мифических морских коней с летящими голубыми гривами и свитыми в кольца драконовыми хвостами. Сравнительная мягкость аквамарина (его твердость по шкале Мосса 7, такая же, как у кварца) позволила тонко моделировать детали миниатюрного барельефа.

 Аквамариновая камея Октавиана Августа

Есть у аквамарина еще одна особенность. Так как причиной его окраски служат ионы стойкого хромофора — двухвалентного железа, распределенные в его решетке вместо части ионов алюминия, окраска аквамарина обычно очень равномерна. Прозрачные бледноокрашенные аквамарины диаметром 3 — 4 см не столь уж редки. Начиная с античных времен из них, как и из других бледноокрашенных бериллов, шлифовались превосходные линзы для очков, зрительных трубок и иных оптических приборов. И хотя мы не знаем, откуда взялось само греческое слово «бериллос» (так в древности называли берилл), но вот немецкое слово «брилле» — «очки» — ведет начало от берилла. Кстати, от него же образовалось и название элемента № 4 — бериллия, являющегося одним из легчайших металлов.

Как лучше назвать величину кристаллов — свойством, особенностью или характерным признаком? Важно, что именно способность аквамаринов образовывать необычайно крупные кристаллы ювелирного качества выгодно выделяет их в мире драгоценных камней, где счет обычно идет на караты. Парижский ювелир Барбье описывает прозрачный аквамарин в 10 кг! При изготовлении 30-сантиметрового королевского скипетра — красивейшей регалии польских королей — был использован цельный кристалл аквамарина. Этот скипетр можно увидеть в Московской Оружейной палате: после присоединения Польши к Российской империи королевские регалии Польши перешли в сокровищницу Московского Кремля. А самый огромный кристалл-колосс был найден в округе Марамбайя (Бразилия) в 1910 г. Его масса 110,5 кг, а длина 49,5 см. Один этот кристалл, распиленный на множество мелких кусочков, на год заполонил европейский и американский рынки драгоценных камней. И все же прозрачные голубые бериллы — редкость: ведь для этого нужно, чтобы они выросли в исключительных условиях абсолютного покоя, идеального «питания», без «стрессов», без помех соседей; у кристаллов такие условия роста еще реже, чем у людей.

Как правило, кристаллы голубых бериллов замутнены тысячами трещинок, их канальчики забиты пузырьками жидкости и газа, «залечены» кварцем, заросли мелкой слюдкой или другими поздними минералами. Но и такие они бывают красивы! Часто в пегматитах возникают эффектные сростки трех-, четырех-, пятистолбчатых шестигранных кристаллов, параллельных или слегка наклоненных. Можно увидеть и целые «щетки» темно-голубых аквамаринов, заполняющих пустотки в породе.

 Друза кристаллов аквамарина

Но не только красота и величина возводят кристаллы в ранг музейных ценностей. Один из кристаллов аквамарина стал в ряд с самыми блестящими из великолепных сокровищ Ленинградского минералогического музея Горного института благодаря своей необычной судьбе. Преодолев все перипетии нелегкой минералогической судьбы, которую можно прочесть на его гранях, испещренных скульптурой роста, ступеньками срастания нескольких индивидов в одно целое, залеченными трещинками, кристалл вырос большим. Его длина 1,5 м. Как только он был доставлен в 1936 г. в музей, он сразу привлек внимание и вошел в первую десятку музейных уникумов. Дальнейшая его судьба переплелась с судьбами хранивших его людей и всего Ленинграда. На время блокады и жестоких артобстрелов сокровища музея перекочевали в надежное подземное хранилище. Но этот был слишком велик, людям, изможденным голодом, просто не в подъем. Он остался в полупустом зале. И его не пощадила война: осколком немецкого снаряда, пробившего крышу музея, кристалл был опасно, казалось, смертельно ранен. Но сколько волнений и радости доставила тончайшая «хирургическая» реставрация уникального берилла. Теперь он снова занимает свое место среди экспонатов музея, а рядом — извлеченные из него осколки металла. И его облик волнует нас сегодня: это не только ценный научный экспонат, этот кристалл стойко перенес тяготы войны, разделив судьбу героического Ленинграда.

Помимо пегматитов, аквамарины образуются и в грейзенах — месторождениях, возникших при «пропитке», даже лучше сказать, при «пропарке» горных пород горячими растворами и газами. Такие месторождения издавна известны в Сибири и Забайкалье.

Отрицательный кристалл в берилле

Близки к ним и своеобразные аквамарины знаменитых «изумрудных копей» на Урале. Но хотя их тоже называют там аквамаринами, облик их совсем особый. Цвет их можно определить как молочно-бирюзовый. «Стаканчики» этих бериллов невысоки — их длина лишь немного превышает диаметр, а обычный размер 3 — 5 см. Короткая призма завершена обычно с одной стороны плоской и блестящей шестигранной крышечкой. Нередко на ней можно разглядеть своеобразную «скульптуру»: над плоскостью грани (она называется пинакоидом) на 0,5 — 1 мм поднимается еще одна плоская шестигранная грань меньшего размера, иногда даже две или три. Приглядимся внимательнее: аналогичные ступеньки видны и на гранях призмы. Оказывается, что это не просто кристалл, а целый блок-кристалл: он сросся из отдельных призм, хотя на первый взгляд и выглядит как сплошной. Но самое интересное другое. В прозрачных кристаллах вдоль граней призмы в скользящем косом свете можно увидеть легкий серебристый «дождь», исчезающий при повороте. Более крупные «струйки дождя» ювелиры называют «грозди». Тонкие «струйки» могут создавать на гранях кристаллов, особенно на непрозрачных молочно-голубых гранях, узорный перламутровый отлив, подобный отливу муарового шелка. А у головки кристалла нередко видны своеобразные «снежные хлопья». Минералоги выяснили, что у аквамаринов, особенно у образовавшихся в грейзенах, их мельчайшие канальчики — соты — бывают заполнены пузырьками газа или жидкости. Под микроскопом они выглядят как шестигранные полые каналы, называют их отрицательными кристаллами — ведь у них те же грани, только оконтуривают они пустоту!

Обычно аквамарины гранят толстыми табличками, чтобы цвет их мог проявиться во всей красе, но вот такие «шелковистые» камни гранят кабошоном, выбирая угол наклона так, чтобы поймать эффектный лучистый отлив, известный под названием «кошачий глаз».

Ну, а розовые бериллы бывают? Как же! У коллекционеров драгоценностей они котируются весьма и весьма высоко. Недаром кристаллы цвета земляничной мякоти называются морганитом — по фамилии одного из финансовых королей США. Почти одновременно с калифорнийским и африканским морганитом в нашей стране был найден нежно-розовый берилл, который назвали в честь безвременно и трагически погибшего талантливого геолога В. И. Воробьева воробьевитом.

Морганиты и воробьевиты отличаются от других бериллов не только розовым цветом. Они возникают в специфических пегматитах при большой концентрации щелочных элементов — натрия, рубидия, цезия и их частого спутника — марганца, и окружают их не топазы и морионы, а мелкие розовые и зеленые литиевые турмалины, сиреневая литиевая слюда — лепидолит, белесый или светло-зеленый литиевый пироксен — сподумен. Розовый цвет этих бериллов ученые связывают с вхождением в его решетку хромофора марганца. Габитус этих кристаллов необычен. Если голубые аквамарины и желтые гелиодоры образуют тонкие призмы, а изумруды и сопутствующие им бериллы — короткие столбики, то у розовых бериллов диаметр кристаллов вообще превышает их длину. И на них так же, как на гелиодорах, нередко можно увидеть косо-поставленные грани пирамидок, притупляющие грани призмы. От такой формы кристаллов всего лишь шаг до бесцветных таблитчатых бериллов ростеритов, шестигранные таблички которых кристаллизуются на заключительной стадии пегматитового процесса, образуя эффектные сростки или усеивая мелкой «сыпью» кристаллы более ранних минералов, например, таких, как микроклин.

Но бесцветные кристаллики не всегда можно называть ростеритом — в этот термин включена и таблитчатая форма. Если в пустотках грейзенов на месте ранних разрушенных растворами бериллов возникает новое поколение тончайшие прозрачные иголочки, их лучше называть просто поздними бериллами. Среди бледно-голубых встречаются характерные агрегаты: столбчатые сростки толщиной в целые метры, «струйчатые» — узкие внизу и расщепляющиеся по мере роста «фонтаны». В этих же пегматитовых телах обычны и вовсе не имеющие кристаллической формы сплошные плотные массы берилла в окружении пластинчатого голубого альбита — клевеландита и слегка жирноватого на вид фосфата лития и алюминия — амблигонита. Хотя вид такого берилла неказист, это ценная сплошная руда. Но ее узнать еще труднее, чем породы с мелкой, но густой вкрапленностью берилла. Чтобы не пропустить такую руду, геологи применяют особый прибор — бериллометр.

Бериллиевая руда — дефицитное, важное сырье. Ведь бериллий — один из самых современных металлов. Он вдвое легче алюминия, теплостойкий и прочный, как лучшие сорта сталей. Бериллий полностью оправдал надежды замечательного минералога и геохимика, энтузиаста освоения минеральных богатств нашей Родины А. Е. Ферсмана: «Бериллий — один из самых замечательных элементов огромного теоретического и практического значения… Мы уже предвидим, что в помощь современным металлам авиации — алюминию и магнию — придет и бериллий».

Сегодня бериллий нашел широкое применение в авиации и космической технике. Именно из него были сделаны носовая часть корпуса и днище кабины космического корабля «Френдшип-70»; в каждом современном самолете свыше 1000 деталей сделаны из бериллиевой бронзы, не знающей усталости (до 20 млрд. циклов нагрузки выдерживают «вечные» пружины из бериллиевой бронзы!).

Атомные реакторы еще один из основных потребителей бериллия. Создание их стало возможным лишь после того, как человек научился управлять потоками частиц, извергающихся при сгорании ядерного топлива. И именно элемент бериллий оказался способным замедлить скорость тепловых нейтронов, отразить их и возвратить в активную зону реактора.