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

Ценность его заключается в прозрачности и сходстве с двумя основами жизни — водой и воздухом

(Ал-Бируни, XI в.)

Рассвет, спускаясь с небес, не достиг еще Нового Кома. Спят домочадцы, рабы, животные. В смутной мгле неведомая птица уверенно возвещает приход нового дня. Часы между ночью и рассветом, первые часы после короткого сна, Плиний любит больше всего. Некогда бесстрашный военачальник, признанный тактик кавалерийской атаки, прокуратор Иберии и Сирии, прославленный историк, Кай Плиний Секунд занят сегодня естественной историей. 37-й том. Минералогия. Глава о «кристаллус», этих удивительных созданиях, что встречаются высоко в горах, там, где льды не тают никогда. О них писал великий Аристотель: «Из воды рождается кристаллус, когда она полностью утрачивает теплоту». В этом убежден и Плиний. «Кристаллус возникает, пишет он, — в результате замерзания жидкости в условиях сильного мороза, подобно тому как образуется лед. Это подтверждается присутствием кристаллуса лишь в тех местах, где выпадает снег и бывают жестокие морозы. Таким образом, можно определенно утверждать, что он представляет собой в действительности лед и ничего более. В связи с этим греки дали ему название «кристаллос», что означает «лед»… В Европе добывают замечательный кристаллус, причем исключительно на вершинах Альп».

Удивительное дело! Везде, где бы ни встретился горный хрусталь, а встречается он повсюду, догадка о его близости льду возникала всегда: «Хрусталь зарождается в самой середине ледяных гор», — считали эскимосы Аляски; «ледяным камнем» назвало его одно из племен североамериканских индейцев; сходного мнения придерживались и по другую сторону Тихого океана — в Китае и Японии. Хрусталь — «это снег, ставший твердым за многие годы», — писали в манускриптах ученые-европейцы в XIV в. Догадка, возникшая из чисто внешнего сходства, силой векового авторитета превратилась в почти азбучную истину.

Однако рано или поздно в науке всегда находятся живые умы, склонные к проверке азбучных истин. Эта держалась особенно долго, только в XVII в. физик Р. Бойль усомнился в тождестве льда и хрусталя. Измерив их удельные веса, он выяснил, что вещества эти абсолютно разные.

Но и после того как вековое заблуждение было опровергнуто, традиционное название «хрусталь» — «лед» осталось за прозрачной разновидностью минерала, а за непрозрачной, молочно-белой, серой или буроватой укрепилось название «кварц». Впервые появилось оно в Рудных горах от подобного немецкого термина «кверклюфтерц» (руда секущих жил), короче — «кверерц», а еще короче — «кварц». Есть и другое, немного смешное объяснение: если растирать крупинки кварца, раздается скрежет: «кварр-кварр-кварр» («кварр» по-немецки — скрежет, кваканье). Почти готовое слово «кварц». Иногда корень ищут в славянском слове «твердый» (у древних славян оно звучало «твруду», а у их западных родичей, часто работавших в Саксонии рудокопами, и вовсе похоже на кварц — «кварду»). Истинно одно — появилось это слово у горщиков в рудных горах, и не случайно.

Не только здесь, в Рудных горах, — повсюду в рудных жилах минералы различных металлов тесно связаны с кварцем. Словно бесчисленные грузовые лифты, поднимают горячие кремнекислые растворы соединения металлов из земных недр. Растворы движутся в горных породах по трещинкам, раздробленным и пористым зонам. Постепенно температура их падает, и металлы оседают в виде различных рудных минералов: молибденита, вольфрамита, галенита и многих, многих других. Тем временем превращается в твердое минеральное вещество и кремнезем растворов; в виде сплошного сливного кварца он слагает тело рудных жил, а в пустотках и открытых трешниках, там, где пространство позволяет кристаллам расти свободно, возникают «хрустальные погреба» — полости, сплошь заросшие щетками островерхих призмочек кварца и красивыми сростками-друзами. Такие погребочки изредка встречаются и в пегматитах, а гораздо чаще в специальных хрусталеносных жилах.

Кристаллы горного хрусталя

Название «хрустальный погреб» пришло из Швейцарских Альп, где еще в 1719 г. был описан один такой погребок в оловорудных кварцевых жилах. Оттуда среди других извлекли кристалл кварца в 800 кг. Огромные кристаллы-обелиски длиной до 7 м известны на Мадагаскаре. В Музее имени А. Е. Ферсмана хранится кристалл темного кварца с Урала; многие помнят его фотографию в книге А. Е. Ферсмана «Занимательная минералогия»: девочка лет шести обнимает кристалл одного с ней роста.

Выходит, именно кварц подготовил для нас многие месторождения ценнейших металлов: золота и олова, вольфрама и висмута, бериллия, свинца, цинка, ртути. Его серые с жирноватым блеском зернышки можно разглядеть в граните и в застывшей лаве — кварцевом порфире, в песчанике и кварците, в полосчатом гнейсе и слюдистом сланце и в самом простом речном песке. В вулканическом стекле — обсидиане, в пестрой яшме, роговике и разноцветных кремнях зернышек кварца не увидеть, но и эти породы больше чем на 90 % сложены кремнеземом и состоят в ближайшем родстве с кварцем, несмотря на их совсем несхожее обличье. Минералы группы кварца повсюду. И не удивительно — ведь построены они из распространеннейших на Земле элементов — кремния и кислорода (SiO₂).

И вместе с тем кварц — один из самых необычных минералов. Это становится понятным при первом же внимательном взгляде на его кристаллы, те самые, наверняка, знакомые шестигранные призмы, отточенные по концам, как карандаши. Шестигранные? Значит, подобно бериллу, кварц компонует свои грани вокруг шестерной оси? Не будем торопиться. Внимательно рассмотрим заостренную, как пирамидка, головку кристалла. Обычно грани ее не равны: чередуются большие и маленькие. Большие чаще семиугольные и блестящие, маленькие — треугольнички с тусклым блеском. Кристаллографы, тщательно изучив огранку, установили, что головка кварца формируется двумя ромбоэдрами. Один разросся свободнее, вольнее, а второй оказался несколько «зажатым». (Изредка, правда, одинаковыми бывают все шесть граней головки; тогда они внешне совсем похожи на шестигранную пирамидку.)

Левый и правый кристаллы кварца

Но не только головка состоит из пары различных ромбоэдров, не вполне одинаковы и грани шестигранной призмы. Все они несут поперечную штриховку, но на трех гранях (опять-таки через одну) бороздки под головкой редкие, а на трех промежуточных тонкие и частые. Перебрав с десяток кристаллов кварца, вы непременно найдете, хотя бы на одном из них, на стыке призмы и ромбоэдров совсем маленькие блестящие грани: косо поставленные ромбики или трапеции. На идеальном кристалле кварца каждой из таких граней по три на верхней головке и по три на нижней. Когда смотришь на кристалл прямо (вот так, как он показан на рисунке), эти маленькие грани оказываются в левой или реже в правой части верхней головки. Соответственно и кристаллы кварца называют «левый» и «правый». Но раз одинаковые грани повторяются, как вы заметили, не шесть, а только три раза, значит, и ось симметрии у кварца не шестерная, а только тройная.

Но у кристаллов кварца редко сохраняются оба конца. Гораздо чаще один кончик прирастает к материнской породе, к стенке полости или трещинки. Поэтому кристаллы кварца обычно напоминают граненые карандаши, отточенные с одного конца, или остроконечные обелиски. К тому же кристалл растет не в одиночку, со всех сторон его окружают соседи. Срастаясь, они образуют друзы, похожие то на старинные замки, то на колючие щетки.

Такой облик кристаллов кварца, как и всех других минералов, продиктован строением его кристаллической решетки: решетка кварца напоминает объемную кружевную спираль, благодаря винтовым осям она может закручиваться слева направо или справа налево. И как раз это спиралевидное внутреннее строение обусловило такие важные для технического применения свойства кварца, как пиро- и пьезоэлектричество, т. е. появление на поверхности кристаллов кварца электрических зарядов при механическом давлении (пьезоэффект) или изменении температуры (пироэффект). Особенно важно для технического использования обратное явление: возникновение стабильных механических колебаний в кристаллах, помещенных в электрическом поле. Это свойство кварца широко используется при стабилизации частоты электромагнитных колебаний.

Множество разных условий определяют рост кристаллов: температура растворов, их концентрация, давление, под которым они поступают к месту кристаллизации, количество и характер минералов-соседей, наконец, само положение кристалла в полости, где он растет. В разных условиях кристаллизации вырастают кристаллы совершенно различной на первый взгляд огранки. Но стоит приглядеться, выясняется, что в них присутствуют одни и те же грани. Все дело в соотношении их размеров, оно и меняет облик кристалла до неузнаваемости.

Псевдоморфоза кварца по амфиболу — кошачий глаз

Минералоги заметили, что из горячих гидротермальных растворов чаще всего вырастают удлиненные шестигранные призмы с пирамидальной головкой: оба ромбоэдра образуют здесь равноценные треугольнички, но господствует при таком облике кристаллов шестигранная призма. В хрустальных погребах пегматитов и кварцевых жил хрусталь принимает свой классический вид: с большим ромбоэдром чередуется маленький, нередко развиты оба конца и длина призмы в 3 — 4 paза больше ее толщины. В некоторых пегматитах, например, на Волыни ромбоэдры такие острые, а призмы такие длинные, что весь кристалл вытягивается как обелиск. Их так и называют обелисковидные, тем более что цвет таких кристаллов темно-коричневый или черный. Зато в пегматитах Карелии встречаются почти кубические кристаллы кварца: призма вовсе «выпала» из их огранки и шесть разросшихся граней одного ромбоэдра придают таким кристаллам необычный для этого минерала вид кубика.

Особняком стоят хрустальные диаманты — мелкие, не больше 5 мм, водяно-прозрачные кристаллики, искрящиеся на солнце множеством блестящих граней. Призмы в их огранке тоже почти нет — сохранился лишь узкий поясок, зато равномерно развитые с обоих концов ромбоэдры превращают кристаллы в аккуратные дипирамидки, не нуждающиеся в огранке. Это одни из тех немногих камней, которые можно поставить в оправу прямо такими, какими они выросли в природе. Диаманты! В серых неказистых материнских породах — сланцах, известняках, песчаниках, где они выпадают в трещинках из остывающих, почти холодных растворов, они горят и сверкают как настоящие бриллианты. Поэтому везде, где бы их ни находили, — в Венгрии, во Франции, в Германии, Англии или Америке — их называли диамантами, но с соответствующей географической приставкой: мармарошские, алансонские, бристольские, корнуэльские, штольбергские, шаубергские, арканзасские и многие другие. Есть такие диаманты и у нас — в Карпатах и в Крыму, возле Бахчисарая.

А как много значит в жизни кристаллов их положение во время роста! Ведь каждый из них, так же как и все остальные бесчисленные живые и неживые предметы на Земле, всегда находится в поле земного тяготения. И если он торчит или висит вертикально в полости хрустального погребка, сила тяжести направлена вдоль длинной оси и кристалл питается равномерно и может выявить всю заложенную в его структуре симметрию. Причем, если он висит головкой вниз, грани вырастают чистыми и блестящими, а если торчит с «пола» миаролы вверх, на его гранях собирается масса «сора»: мелкие обломки кварца, чешуйки и иголочки более поздних минералов, новая генерация мелких кристалликов кварца. Если эти разные кристаллы видны на боковых гранях, тогда по положению этой «компании» кристаллов-малышей на гранях можно определить ориентировку кварца в процессе роста. Когда длинная ось кристалла направлена наклонно или горизонтально, питающие растворы обтекают его неравномерно, в кристалле вырастают не все возможные грани, он получает лишь одну плоскость симметрии.

Бывает и так, что температура растворов сильно снизилась, а их приток все продолжается. И тогда в этой же полости на старых длиннопризматических кристаллах, как на ножках грибов, нарастают новые кристаллы. Они похожи на царские скипетры да так и называются — скипетровидные.

О формах кристаллов кварца можно было бы говорить еще очень и очень много: они разнообразны и прекрасно изучены. Именно на кварце датский анатом и геолог XVII в. Н. Стенон впервые установил один из важнейших законов кристаллографии — постоянство углов в любом кристалле, принадлежащем определенному минералу. Всех форм выделений кварца в природе нам здесь даже не перечислить. Мы лишь вкратце упомянем еще несколько самых важных и интересных: «рыбки» — ихтиоглипты кварца в письменном граните (еврейском камне), которые в точности напоминают древние письмена и возникли при одновременной кристаллизации кварца и полевого шпата в полости пегматита. Или удивительно похожие на елочку скелетные кристаллы кварца, выросшие при дефиците питания. Очень часто кварц образует двойники кристаллы-близнецы, сросшиеся так тесно, с полным соответствием ориентировки их главных кристаллографических направлений, что увидеть в этом многогранном произведении природы сросток, а не единый кристалл сможет лишь искушенный глаз.

 Рутиловое «солнце» в кристалле кварца

Обязательно надо упомянуть и о кристаллах кварца, развивающихся прямо по другим минералам, принимая их форму. Так возникают, например, хрупкие конструкции замещения кварцем тонких листочков бумажного шпата-кальцита или замечательные переливчатые ювелирные камни: тигровые, кошачьи или соколиные глаза. Кварц в таких «глазах» замещает тонковолокнистый минерал амфибол. Шелковый отлив остается от амфибола, но появляется твердость кварца и способность принимать и сохранять полировку.

К этим переливчатым «глазастым» камням близки излюбленные коллекционерами кварцы с включениями — кристаллы, захватившие при кристаллизации мелкие кристаллики других минералов. Самые рас пространенные — иголки и нити рутила. Медно-красные, толстые, как штопальная игла, «стрелы Амура», подчас расходящиеся венчиком, или золотисто-соломенные, тончайшие «волосы Венеры» (на Востоке их считали священными волосками из бороды Пророка). Но «волосатики», так зовут подобные кварцы на Урале, могут включать не только рутил, но и тонкие, нежные иголочки гетита, серебристого антимонита или козалита, зеленые нити хлорита, шелковистые асбеста. Мелкие чешуйки слюды или гематита превращают кварц в мерцающий золотистый или зеленоватый авантюрин (в прошлом веке такие камни, бывшие в моде, называли салонным именем «собрание любви»). Необыкновенно красиво выглядят в прозрачном кварце и раухтопазе мелкие золотинки или правильные кристаллики пирита. А может быть, в связи с кварцем вы слышали таинственные слова «голубые лучи»? Эти хитрые лучи видны не всегда: они блещут лишь при определенном угле наклона. Их природу установили сравнительно недавно: выяснилось, что эффект сияющих, как тончайшие дождевые струи, лучей создают каналы, заполненные газом или жидкостью, своеобразные эффектные дефекты кристалла, расходящиеся веером от твердых включений, или создающие сеточку тончайших трещин при выпадении из состава высокотемпературного кварца некоторых примесей.

Кристаллики пирита внутри кристалла дымчатого кварца

А какого цвета бывают кварцы? Основные для них два: белый, включающий все цвета спектра, и черный, словно поглотивший радугу. В водяно-прозрачном хрустале радуга нет-нет да и проглянет — то сверкнет цветными искрами в камне, ограненном бриллиантовой розой, то переливается тонкими пленками внутри трещиноватой глыбы хрусталя. Изобилие таких с волос толщиной трещинок наполняет весь объем маленькими спектрально-чистыми радугами, и такой кварц получил название радужного. А есть и такая разновидность: вы, наверное, видели в осеннем лесу изогнутые паруса паутины, сплошь покрытые каплями росы: точь-в-точь, как роса, выглядят серебристые пузырьки жидкости и газа, покрывающие волнистые поверхности трещин внутри хрустальных глыб, — это тоже своеобразные включения. А если мельчайшие пузырьки заполняют весь объем, кварц становится молочно-белым. Именно так выглядит обычный кварц рудных жил. Реже он бывает молочно-розовым, как кисель с молоком. Розовый кварц всегда непрозрачный и лишь неравномерно просвечивает на отдельных участках. Его нежная легкая окраска быстро выцветает на солнце.

Черный кварц — морион — в изломе напоминает вар, а в кристаллах выглядит траурно, приводя на память кладбищенские обелиски в миниатюре. Между черным и белым есть все переходы разнообразных коричневых тонов. В них всегда заметен оттенок серого, оправдывающий общее название таких кварцев — дымчатый кварц, раухтопаз. При осторожном и медленном нагревании до +300 — 320 °C серый оттенок исчезает, «улетучивается» как дым, цвет кристаллов теплеет, становится золотистым, солнечным, кварц становится похожим по цвету на топаз. Превращать морионы в «топазы» на Урале умели издавна, осторожно запекая кристаллы в хлебе.

Изредка встречаются в пегматитах и природные кристаллы желтого цвета. В честь лимона их назвали цитрины. Ювелиры называют его иногда просто «желтый кристалл». Цитринам свойственны все оттенки желтого цвета: винные, медовые, золотистые и розовато-желтые. Впрочем, розовые и красные оттенки встречаются лишь у «облагороженных» камней. Эти камни претерпели двойное превращение: в природе они возникли лиловыми или сиреневыми (такие кварцы называются аметистами), затем, так как золотистые камни более редки и дороги, чем бледно-лиловые, их прокалили в специальных печах при температуре +575 — 75 °C и превратили в красивые яркие цитрины. Но в продажу они поступают под еще более эффектным именем — топазы. Конечно, как всегда в подобных случаях, топазы с приставкой: «мадейра-топазы», «пальмейра-топазы», «золотые топазы». Все это уругвайские и бразильские аметисты, лучшие из них — «золотые топазы», полученные из аметистов Риу-Гранди-ду-Сул. Интересно, что тон камней после обжига получается различный у аметистов из разных месторождений. Камни Мадагаскара, например, имеют после прокаливания красноватый оттенок, а аметисты Монтесумы (Бразилия) приобретают необыкновенно красивый золотисто-зеленый цвет, похожий на цвет волынских бериллов или демантоидов. Они даже имеют специальное название — празиолит. Мутные непрозрачные аметисты нагревают еще сильнее, и тогда они становятся молочно-голубыми и опалесцируют как лунные камни.

Золотые, оливково-зеленые, лунно-голубые камни получают, прокаливая аметисты при различных температурах. Но и природный, непрокаленный аметист остается одним из самых популярных камней, издавна известных и любимых.

Оттенки аметистов разнообразны: бледно-сиреневые и ярко-лиловые, иногда с отчетливой примесью дымчато-коричневого, иногда цвет их приближается к лавандово-синему или пурпурному. Красновато-лиловому цвету, похожему на цвет разбавленною красного вина, видимо, и обязан минерал своим названием («аметистос» по-гречески — непьяный).

Ограненный таблицей кристалл раухтопаза

Еще с античных времен этот камень был символом трезвости, амулетом, охраняющим от опьянения. Считалось, что если пить вино из аметистового сосуда, то вино не охмеляет. А в старинном русском лечебнике об аметисте сказано так: «Сила этого камня такова: пьянство отгоняет, мысли лихие удаляет, добрым разумом делает и во всяких делах помещен. Аще кто этого камня изопьет, то неплодного плодным делает и окорм гасит, воинских людей от недугов оберегает и ко одолению приводит, и к ловлению зверей диких и птиц добре есть помощен. Аметист не допускает того, кто его носит, в памяти отходить».

Друза кристаллов аметиста (Урал)

Окраска в кристалле аметиста почти всегда распределена неравномерно — часто кончик кристалла темный и прозрачный, а основание белесое и мутное. Можно видеть внутри кристаллов более темные полосы — зоны, параллельные граням ромбоэдра или сек тора, расходящиеся косыми клиньями от центра. Но неравномерность окраски не всегда портит камень, иногда она даже придает ему своеобразие: таковы темные фантомы — кристаллы-приведения внутри более светлых — свидетели перемен в, казалось бы, без мятежной и недвижной жизни камня.

Есть у аметистов коварное свойство: их цвета, глубокие и живые, при солнечном свете, при электричестве блекнут и мертвеют. Это исключительно дневные камни — в этом отчасти кроется причина и переделки их на золотистые цитрины. Но бывают исключения из этого правила: А. Е. Ферсман, особо выделяя красоту уральских аметистов, писал: «Аметисты всех других месторождений при искусственном освещении теряют игру, красоту и сочность тона; аметисты Среднего Урала сохраняют свой блеск, а камни Тальяна или Санарки загораются кровавыми отблесками».

По времени образования аметист — это один из поздних кварцев. Образовался он при низких температурах растворов в занорышах — полостях пегматитов в самые поздние моменты их образования, в хрусталеносных кварцевых жилах. Именно здесь можно встретить аметистовые скипетры — лиловые головки, наросшие на более ранние тонкие призмочки кварца. Самые темные и красивые аметисты, в том числе уральские и родезийские, возникли в трещинах, рассекающих гранитные массивы: щетки и друзы густо-фиолетовых кристаллов бипирамидального облика растут в зияющих щелевидных пустотах, выстилая их стенки. В вязкой белой или зеленоватой глинке, заполняющей полости в самой середине приоткрытых пустот, можно найти кристаллы с двумя целыми острыми кончиками.

Аметисты Бразилии тоже образуются из низкотемпературных растворов, но природа их совсем другая. Колоссальный по площади покров базальтовой лавы занимает бассейн реки Параны. Его площадь около 1,5 млн. км², а толщина базальтового слоя до 800 м. И на всем его протяжении верхняя часть гигантского лавового плаща переполнена закристаллизованными пузырями газов и паров — агатовыми и халцедоновыми миндалинами. Серединки этих миндалин — жеоды — устланы кристаллами горного хрусталя и аметиста. В 1900 г. в Бразилии была вскрыта гигантская миарола, целая пещера длиной 10 м и шириной 5 м, все стенки которой сверкали крупными и темными кристаллами аметиста. Но облик этих аметистов совсем иной — столбчатый или обелисковидный. Обычно аметисты Бразилии бледно-сиреневые, пятнистые или зональные. Естественно, что запасы этих месторождений очень велики, но аметисты не всегда качественные. Их-то и принято «облагораживать», превращая в золотистые «топазы». Там же введен и еще один способ быстрой и дешевой обработки: кристаллы и их обломки окатываются в специальной машине, похожей по конструкции на шаровую мельницу, таким образом, что окатыши приобретают совершенно гладкую и блестящую поверхность, но форма их выглядит как форма природной гальки. Такой способ обработки называется галтовкой.

Но не только крупные кристаллы, пригодные для огранки или украшающие витрины минералогических музеев, вызывают наше восхищение. Кто из ребят, увлекающихся минералогией, не любовался аметистовыми щетками? Маленькие кристаллики, иногда не больше 2 — 3 мм, а то и еще меньше, так тесно прижаты друг к другу, что торчат лишь их остроугольные головки да поблескивают треугольнички граней. Чаще всего такие щетки возникают там, где толща горных пород, скажем песчаников, разбита сетью трещин. По этим трещинам сочатся растворы. Выщелачивая кремнезем из окружающих пород, эти едва теплые растворы осаждают в трещинах хрусталь и аметист, словно инкрустируя всевозможные пустоты покрывалом островерхих мельчайших кристаллов. Иногда площадь щеток аметиста достигает десятков и сотен квадратных сантиметров, например, на месторождении Мыс Корабль на побережье Кандалакшской губы Белого моря.

Множество прекрасных, подчас уникальных свойств отличает кварц. И пожалуй, ни одно из них не осталось неиспользованным, начиная с самого внешнего — гармоничной, торжественной формы кристаллов. У жителей острова Мадагаскара, где кристаллы кварца с незапамятных времен собирали в руслах рек и на поверхности гранитного массива, с глубокой древности существовал обычай водружать на могилах предков крупные кристаллы кварца. При посещении могилы родственники как поминальный дар приносили кристаллики и куски хрусталя. Не обходились без хрусталя и ритуальные празднества в честь Луны. Хрусталь был посвящен Луне, и, так как именно отсюда, с Мадагаскара, он вывозился в страны Азии и Средиземноморья, на карте Птолемея Мадагаскар назывался островом Луны.

 Сростки кристаллов аметиста

Но не только население Мадагаскара верило в магические свойства хрусталя. Известно, какую большую роль играл культ умерших в Египте. Особенно важным считалось сделать точное изображение покойника, чтобы его душа могла поселиться в этом пристанище после гибели тела. И вот глаза погребальных статуэток и масок нередко инкрустировались аметистом и хрусталем. Из хрусталя вытачивалась радужная оболочка, покрывавшаяся изнутри смолой.

Ритуальные магические предметы выполнялись из хрусталя и у американских индейцев. А. Е. Ферсман упоминает об очень древнем изображении черепа из горного хрусталя, найденного в Мексике и окруженного религиозным почитанием местных жителей. Но особенно подробно и интересно Александр Евгеньевич пишет о таинственных хрустальных шарах. Эти «читающие» шары известны в Греции и Риме. Они использовались как увеличительные линзы и… как зажигательные стекла — огонь жертвенников, курильницы с фимиамом (священными благовониями) возжигались при помощи хрустальных шаров. Среди античных текстов имеется, например, такой (перевод И. И. Шафрановского):

В руки возьми ты кристалл, несравненный сияющий камень —
Отблеск небесных лучей в камне таком отражен.
Радует сердце богов его неземная прозрачность.
Если с кристаллом в руке к храму приблизишься ты,
Просьбе смиренной твоей никогда небеса не откажут.
Слушай теперь и узнай камня священного мощь.
Хочешь ли пламя извлечь, не боясь разрушений пожара?
Установи же кристалл перед смолистой корой.
Падает луч на кристалл, отражаясь от жаркого солнца,
И, проходя сквозь него, светит сперва на кору.
После и луч и смола, вместе сойдясь, образуют
Дым, а затем — огонек, а затем — всепобедный огонь,
Дивное пламя сошло к нам из высот первозданных.

Хрустальные шары так красивы и приятны в руках, что постепенно из чисто религиозных, культовых предметов они перешли в быт: римские патрицианки и японские вышивальщицы шелком любили охлаждать ладони хрустальными шарами «ввиду их освежающей прохлады». Изготовление таких шаров — дело нелегкое и кропотливое, раньше на него тратились годы. В XIX в. мода на эти шары сохранялась. Ведь как справедливо утверждает Гёте, «в мире минералов самым прекрасным является самое простое». Так как для таких шаров нужен идеальный прозрачный кварц, шары диаметром 15 см и больше были баснословно дороги. Самый крупный хрустальный шар находится в Национальном музее США в Вашингтоне. Его диаметр 33 см, а масса 48,5 кг. Стоит такой шар не меньше четверти миллиона долларов!

Возжигание огня на жертвеннике с помощью хрустального шара

Предметом роскоши, незаменимым материалом для изготовления ваз, кубков, небольших скульптур, изображающих животных и людей, горный хрусталь стал еще в античные времена. Некоторые из этих предметов дошли до наших времен и украшают музеи мира. В 60-х годах уникальнейшие находки были сделаны археологами в окрестностях Микен. Одна из гробниц, Омикрон, даже получила название «Хрустальная гробница». Здесь была погребена девушка, среди ее украшений — серег, диадем, браслетов — имелись булавки с хрустальными головками. Но самой великолепной вещью была плоская чаша из горного хрусталя, сделанная в форме птицы, тело которой образует основную емкость чаши, хвост — слив, а изящно повернутая головка и шейка — ручку сосуда. Ученые датируют возраст находки XVI в. до н. э.

Хрусталь веками оставался незаменимым материалом для сверкающих сосудов и светильников. В конце XVIII и начале XIX в. особенно модны были хрустальные подвески на подсвечниках и люстрах, рассыпавшие цветные искры в дворцовых и бальных залах, великолепных торжественных кабинетах. Увлечение этими нарядными и пышными изделиями не кончилось и по сей день, Но начиная с XIX в. хрусталь в этих изделиях вытеснило высококачественное стекло. И слово «хрусталь» без эпитета «горный» стало означать именно такое стекло. Не уступая по красоте природному хрусталю, чешский «богемский хрусталь» во много раз дешевле.

Однако чистый прозрачный кварц нашел сегодня применение в технике, здесь открылись его самые ценные качества.

Современная техника использует глубоко спрятанные свойства кварца: оказывается, этот минерал прозрачен не только в видимой, но и в инфракрасной и ультрафиолетовой области спектра. Он находит применение во многих оптических приборах в качестве призм, линз, спектральных окон.

Физические параметры кварца почти не зависят от внешних условий: он имеет малые коэффициенты линейного и объемного теплового расширения, мало изменяющиеся константы упругости. Эти качества, а также высокая однородность и химическая стойкость кварца, пьезоэлектрические свойства сделали кварц незаменимым при создании стабильных кварцевых генераторов. Такие генераторы по своему назначению аналогичны обычным, используемым в радиотехнике. Основа генератора — колебательный контур. В кварцевом генераторе колебательный контур состоит не из катушки и емкости, а из кварцевой пластинки. При деформации пластинки на ее поверхности появляются заряды, и, наоборот, подведение электрических зарядов к поверхности кристалла вызывает механическую деформацию. Механические колебания сопровождаются колебаниями величины электрического заряда на поверхности пластинки, так же как на пластинах конденсатора в обычном колебательном контуре. Особенность контура, использующего кварцевую пластинку, в том, что он настроен на строго определенную частоту, зависящую от размеров пластинки. Вот тут особенно важно, что физические параметры кварца очень стабильны: кварцевые генераторы обладают высокой стабильностью частоты.

 Печатки из хрусталя

Легко представить, как нужны такие генераторы в радиотехнике, радиолокации, радионавигации… и для измерения времени. Вспомним, что основа часов — маятник, который совершает колебательное движение. В кварцевых часах использовано колебание электрических зарядов. Еще недавно, примерно 20 лет назад, такие часы обладали наибольшей точностью хода. Они позволили обнаружить неравномерность суточного вращения Земли, влияние притяжения Луны на ход эталонных маятниковых часов. Хотя сейчас наиболее точными эталонами времени являются квантовые стандарты частоты с пучками атомов цезия, кварцевые часы являются по-прежнему важнейшим элементом службы времени: их ход, сверенный с квантовыми часами, отмечает точное время.

Идеальный блок природного горного хрусталя, прозрачный, без пузырьков и трещинок, да к тому же достаточного для использования в радиотехнике или оптике размера, — большая редкость и ценность. С ним давно и успешно конкурируют кристаллы кварца, выращенные из обычного кварца в автоклаве на природных затравках.

Есть и другие важные области применения кварца. Во многих отраслях техники используется специальное кварцевое стекло (плавленый кремнезем). Такое стекло получается при расплавлении чистых разновидностей кварца, таких, в которых сумма посторонних примесей не должна превышать тысячные доли процента. Это может быть горный хрусталь — жильный зернистый кварц, искусственно выращенные кристаллы кварца.

Кварцевое стекло наследует у минерала множество важнейших свойств: термостойкость и огнеупорность, прозрачность для волн различной длины, стойкость к химическим реактивам и радиации, очень маленький коэффициент объемного и линейного расширения. Потребителей этого высококачественного сырья очень много. Как увидеть процессы, протекающие в металлургических печах или атомных реакторах? Это позволяют сделать кварцевые «глазки» смотровые окошечки из кварцевого стекла. Неизбежно шаг за шагом продвигается человек в глубь Вселенной. Океанское дно и космос — два новых необозримых пока материка. Встретиться лицом к лицу с космосом и океаном позволит лишь тонкая прозрачная переборка кварцевого стекла: окна подводных лабораторий, люки батискафов и летательных космических аппаратов, начиная от исследовательских многотонных станций и кончая миниатюрными метеорологическими спутниками.

Изучение атмосферы Венеры и ландшафтов Марса стало доступным благодаря кварцевым элементам измерительных приборов. Немало дел у кварцевого стекла и совсем рядом с нами, в нашей ежедневной жизни. Лампы из кварцевого стекла, пропускающие ультрафиолетовые лучи, позволяют загорать и лечиться. Есть специальные стекла с избирательным поглощением световых волн. Часть таких стекол изготовляют как бактерицидные: свет, прошедший сквозь них, убивает бактерии. Но можно по этому же принципу приготовить лампы противоположного действия: их свет благотворно влияет на полезные для человека микроорганизмы, способствуя их ускоренному развитию. В оптике применяются специальные многокомпонентные стекла с микродобавками различных металлов: алюминия, цинка, магния. Эти стекла резко улучшают качество микроскопов, биноклей и необходимых многим людям очков. Но прозрачность не всегда нужна стеклу.

Массовый потребитель кварцевых стекол — химическая промышленность: перегонные трубы, крупные емкости и качественная химическая посуда — без этих простых вещей химия не продержится и дня. Именно кварцевая порода необходима для получения еще одного уникального детища кварца — чистого кремния, кремния с шестью девятками, т. е. такого, в котором на 999999 «хозяйских» атомов имеет право присутствовать лишь один чужой атом! Такой кремний обладает превосходными полупроводниковыми свойствами. Чистый металлический кремний — основа полупроводниковой промышленности. Кремниевые солнечные батареи используют для аккумуляторов питания электронной аппаратуры спутников и космических кораблей, в производстве транзисторов и диодов для кибернетики и радиотехники.