содержание   ..  1  2  3   ..

2 КЛАССИФИКАЦИЯ ЦВЕТНОГО КАМНЯ И ЕГО СВОЙСТВА

1. КЛАССИФИКАЦИЯ

   
    

   Существуют различные методы классификации самоцветов и цветного камня: по условиям образования (осадочные, магматические или метаморфические породы), химическому составу, цвету (красные, зеленые, белые и т. п.).

   Обычно классификацию камней связывают с критерием их редкости или ценности. Таких классификаций разработано много.

   В СССР стала традиционной классификация, разработанная академиком А. Е. Ферсманом в 1920 г., по которой камни делятся на ограночные (камни-самоцветы) и поделочные (цветные). Классифицируются камни по их ценности.

   В настоящее время в Советском Союзе принята классификация, предложенная в 1973 г. Е. Я. Киевленко. Развивая общую

   классификацию драгоценных и поделочных камней, разработанную А. Е. Ферсманом, Е. Я. Киевленко предлагает выделить три группы цветных камней по области их применения:

   ювелирные (ограночные); поделочные (камнерезные); декоративно-облицовочные.

   Ювелирные камни делятся на четыре класса:

   1. класс — алмаз, изумруд, рубин, сапфир (синий);

   2. класс — александрит, сапфир (оранжевый, или подпараджа, желтый, зеленый), благородный черный опал, благородный жадеит;

   3. класс — благородная шпинель, демантоид, аквамарин, топаз, турмалин красный, благородный белый и огненный опал, лунный камень (адуляр);

   4. класс —турмалин синий, зеленый, розовый и полихром-ный, благородный сподумен (кунцит, гидденит), циркон, берилл (желтый, золотистый гелиодор, зеленый и розовый воробьевит), бирюза, хризолит, аметист, хризопраз, пироп, альмандин, цитрин.

      Поделочные камни (камнерезные) делятся на два класса:

      1. класс —дымчатый кварц (раухтопаз), гематит или кровавик, янтарь, горный хрусталь, жадеит, нефрит, лазурит, малахит, авантюрин;

      2. класс — агат, цветной халцедон, кахолонг, родонит (орлец), амазонит, гелиотроп, розовый кварц, иризирующий обсидиан, опал, Лабрадор, беломорит и другие непрозрачные иризирующие полевые шпаты.

      Декоративно-облицовочные камни: яшма, письменный гранит, окаменелое дерево, мраморный оникс, гагат, флюорит, агальматолит, гипс (селенит), обсидиан и некоторые горные породы с красивой расцветкой или рисунком — цветной мрамор, джеспелит, листвинит, полосчатый скарп и др. Но существующие классификации не в одинаковой степени отвечают требованиям геологов, обработчиков и торгующих организаций.

      Классификация цветных камней по области их применения нестабильна, особенно в настоящее время, когда камень все шире применяется в различных областях промышленности (для технических, декоративных и ювелирных целей). : При создании изделий прикладного искусства, в частности ювелирных, тот же камень в зависимости от воплощения его в художественное произведение имеет различную художественную ценность.

      Можно изготовить сто брошей с яшмой в одинаковой металлической оправе, но они будут все разные. Их художественная ценность будет зависеть от цвета и рисунка каменной вставки в сочетании с металлической оправой.

      Для художественной промышленности, которая изготавливает изделия из цветных камней, самой удобной классификацией является минералогическая шкала твердости, предложенная еще в 1822 г. австрийским минерологом Ф. Моосом. Она представляет собой набор стандартных минералов для определения относительной твердости методом царапания эталоном испытываемого минерала. За эталон приняты следующие 10 минералов, расположенные в порядке возрастания твердости: 1 — тальк, 2 — гипс, 3 — кальцит, 4 —флюорит, 5 —апатит, 6

      —ортоклаз, 7 —кварц, 8 — топаз, 9 — корунд, 10 — алмаз.

      По шкале твердости Мооса все камни делятся на три группы:

      I —мягкие породы камня твердостью от 1 до 3, II —средние твердостью от 3 до 5 и III —твердые твердостью от 5 до 10.

      Эти группы характеризуются не только относительной твердостью, но, что самое важное, технологией обработки.

      Мягкие породы камня, например, обрабатывают режущими инструментами, изготовленными из инструментальных сталей, и абразивными инструментами из естественных материалов.

      Средние породы камня обрабатывают твердосплавными, абразивными и алмазными инструментами. Абразивные инструменты изготавливаются из искусственных материалов.

      Твердые породы камня обрабатывают в основном абразивно- алмазными инструментами и алмазными пастами. Применяются твердые абразивные материалы — карбид бора, карбид кремния, эдектрокорунд.

      Все минералы и горные породы, применяемые для изготовления ювелирных и других художественных изделий, можно условно разделить на самоцветы и цветные камни (поделочные).

      Как считает А. Е. Ферсман, строгого различия между самоцветами и цветными камнями нет. Все они обладают яркостью красок, блеском. Большинство из них устойчивы к кислотам и естественному выветриванию.

      К самоцветам, по Ферсману, относят прозрачные или полупрозрачные минералы, обладающие высокими оптическими свойствами и идущие преимущественно в огранку (алмаз, рубин, сапфир, изумруд, топаз и многие другие). Твердость самоцветов 6—10 по Моосу.

      К цветным (поделочным) камням относят здшералы и горные породы

      — красиво окрашенные непрозрачные или просвечиваю

      щие, обладающие необходимыми технологическими и декоративными свойствами, например малахит, нефрит, яшмы, агат и др. Твердость их не превышает 7 по Моосу.

      Особую группу представляют органогенные материалы, т. е. органические вещества, применяемые в ювелирной промышленности (жемчуг, янтарь, гагат, кораллы).

      При классификации камней следует учитывать и их назначение.

      Как было указано выше, одни и те же самоцветы и цветные камни могут быть ювелирными, техническими или облицовочными.

      Характерным примером является рубин — один из популярных камней в ювелирных изделиях, широко применяемый также и в технике. Всем известно, что из рубина изготавливают камни для часов. Технология изготовления граненых рубинов для ювелирной и часовой промышленности совершенно различна.

      Лабрадорит — один из известных облицовочных камней, при- меняемых в строительстве. В то же время лабрадорит можно широко применять для ювелирных и других художественных изделий.

      Халцедон (агат) — прекрасный материал для изготовления художественных и ювелирных изделий. В то же время из халцедона изготавливают ступки и другую техническую продукцию для химических лабораторий. В этом случае халцедон рассматривается уже как технический камень.

      Естественно, что технология обработки изделий из одного и того же камня в зависимости от их назначения меняется. Но для каждого камня неизменным остается инструмент и вспомогательные материалы для его обработки.

2. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

   Твердость. Под твердостью минерала принято понимать его сопротивляемость механическому воздействию или, точнее, способность одного тела (минерала) царапать другое, менее твердое.

   Твердость минералов может быть установлена несколькими способами. Но особенно прочно в минералогию вошел склеро- метрический, который позволяет определить твердость путем царапания данного минерала острием из другого минерала. Соотношение твердостей по способу царапания различных материалов выражается, например, известной шкалой Мооса.

   По методу Мартенса царапание острием эталонного образца производится не вручную, а специальным прибором, который

   называется склерометр Мартенса. Существуют и другие конструкции склерометров; но. в основе их единый метод определения либо величины нагрузки на алмазное или стальное острие, необходимое для получения царапины требуемой ширины, либо ширины, получаемой при заданной нагрузке.

   Способ вдавливания применяют для определения микротвердости минералов. Микротвердость определяет величину деформации в поверхностном слое материала под влиянием нагрузки на индентор в виде алмазной пирамидки и выражается в Н/м2 по отношению к площади поверхности в месте контакта пирамидки с контролируемым материалом. Микротвердость цветных камней определяют на приборе ПМТ-3. По величине диагонали получаемого отпечатка алмазной пирамидки на

   поверхности материала судят о его твердости.

   Величины микротвердости некоторых минералов приведены ниже, Н/м2:

   Тальк 23,54 х 106 Полевой шпат 7808,76 х 106

   
    

   Гипс 353,16 х 106	Кварц	10987,2 х Ю6
   Кальцит 1069,29 Х106	Топаз	13998,87 X 106
   Флюорит 1854,09 X Ю6	Корунд	20208,6 Х Ю6
   Апатит 5258,16 X 106	Алмаз	99081 Х 106

   Хрупкость. Способность твердых тел разрушаться при механических воздействиях без заметной пластичности называется хрупкостью.

   Большинство цветных камней является хрупким материалом. Их хрупкость можно определять также прибором ПМТ-3. Хрупкость определяют по величине нагрузки, вызывающей появление первой видимой на глаз трещины, которая называется числом хрупкости.

   Упругость и пластичность. Упругостью называется способность тела деформироваться под влиянием внешних сил и восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия этих сил.

   Пластичностью называется способность тела сохранять деформацию после прекращения действия деформирующих сил.

   Знание этих свойств имеет большое значение для определения рациональных режимов обработки цветного камня.

   Плотность. Плотностью называется отношение массы тела к его объему в г/см3.

   Плотность является одним из основных свойств, отражающих химический состав и распределение атомов в структуре минерала. Плотность минералов, применяемых в ювелирной промышленности, от 0,8 до 6 г/см3,

   Обычно минералы по плотности делятся на четыре группы:

   легкие —ниже 2,5; средние —2,5—3,3; тяжелые —3,4—6,0; и очень тяжелые —свыше 6 г/см3.

   Спайность. Под спайностью подразумевают способность минералов раскалываться при ударе по определенным кристаллографическим направлениям, образуя так называемые плоскости спайности.

   Степень спайности подразделяют на:

   весьма совершенную; в этом случае минерал способен расщепляться на тончайшие параллельные листочки (например, слюда);

   совершенную — разлом происходит преимущественно по плоскости спайности (например, алмаз, топаз);

   среднюю, когда при разломе наблюдаются плоскости спайности и излом (например, александрит);

   несовершенную — у таких минералов поверхность излома неровная, спайность наблюдается с трудом (например, кварц, берилл).

   Отдельность. Способность минерала раскалываться по опре- деленным направлениям вне зависимости от его кристаллической структуры называется отдельностью.

   Отдельность является следствием неоднородностей в структуре кристаллов, и раскол происходит в местах искажения кристаллической решетки, вызывающего понижение связей.

   Излом. Поверхность минерала, образовавшаяся при его рас- калывании не по спайности, называется изломом.

   Существуют следующие виды изломов: рваный (неровный), имеет поверхность, относительно близкую к плоскости, ступенчатый, занозистый (характерен для волокнистых агрегатов), раковистый (напоминает излом стекла) и зернистый (с мелкими впадинами и выступами).

   
    

3. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Цвет, или окраска цветного камня — одно из важных свойств, имеющее особое значение при изготовлении художественных изделий. Окраска камня зависит от поглощения и отражения лучей белого цвета и в основном связана с особенностями и тем расположением электромагнитных клубков, которые мы называем атомами.

Цвет камня в большой степени определяет назначение изделия и его ценность. От разнообразия цветов или окраски зависит и расширение ассортимента изготавливаемых изделий.

Палитра цветных камней очень разнообразна.

Необходимо различать: цвет — оттенок; тон — интенсивность окраски; цветовой рисунок. Причины окраски минералов еще не вполне изучены и зависят от сочетания многих факторов.

Только небольшая часть минералов имеет всегда определенный цвет. Эта окраска как бы неотъемлема от данного химического соединения — это его собственная, или так называемая идиохроматическая окраска (от греческих слов «идиос» —собственный, «хрома» —цвет, окраска); таким примером может служить малахит.

В других случаях окраска изменчива и не связана непосредственно с химическим составом минерала. Эта окраска аллохроматическая (от греческого слова «аллос» — иной, чужой). В данном случае окраска вызвана примесями — красителями, которые называются хромофорами. К ним относятся в первую очередь железо, хром, медь, никель, титан, ванадий, марганец, кобальт и др. Помимо хромофоров имеются и другие причины окраски камня. А. Е. Ферсман предложил выделять следующие типы окраски минералов.

1. Идиохроматическая, обусловленная хромофорами.

2. Стереохроматическая, зависящая от структурных особенностей кристаллической решетки минерала.

3. Энергохроматическая, связанная с изменением энергетического состояния атомов под влиянием радиоактивного излучения.

4. Аллохроматическая, образуемая посторонними включениями и примесями другого минерала.

5. Псевдохроматическая, обусловленная рассеянием и интер- ференцией световых волн от поверхности и внутренних неоднородностей бесцветных кристаллов.

По наблюдениям А. Е. Ферсмана, чаще всего встречаются самоцветы зеленые, желтые, красные, реже фиолетовые и синие.

Из цветных камней самыми разнообразными по своей окраске являются яшмы, сочетающие в себе все цвета, кроме синего. Зато лазурит, само название которого происходит от слова «лазурь», как бы вобрал в себя все тона синего и голубого цвета.

Большую роль для восприятия цвета камня играет обработка его поверхности. Этим и объясняется особое значение полирования цветного камня, придающего обработанному изделию не только блеск, но и яркость цвета и рисунка. Часто окраска минерала зависит от освещения. Так называемый «дневной свет» (электрический) меняет окраску камня.

Блеск — не менее важное свойство цветного камня, имеющее практическое значение при изготовлении художественных изделий и часто являющееся критерием качества обработанного

изделия. Интенсивность блеска минерала зависит в основном от его показателя преломления.

Характер блеска зависит не только от степени отражения света от поверхности камня, но и от поглощения и преломления света во внутренних областях минерала. Эти свойства зависят также от химического состава и характера его кристаллической структуры. Для непрозрачных камней блеск определяется отражательной способностью. Сложный характер этого явления объясняет разнообразие типов блеска. Различают металлический и неметаллический блеск.

Металлический блеск (коэффициент преломления 2,6—3) характерен для непрозрачных блестящих минералов (гематит).

К неметаллическому блеску относятся:

алмазный блеск, характерный для прозрачных минералов с большим преломлением света (алмаз, фианит, циркон); коэффициент преломления таких минералов обычно 1,9—2,6;

стеклянный блеск, которым обладает группа прозрачных, полупрозрачных и непрозрачных минералов и горных пород со средним преломлением света (яшма и др.); коэффициент преломления 1,3—1,9;

перламутровый блеск (жемчуг);

шелковистый блеск, характерный для материалов с тонко- волокнистым строением (селенит).

Различают также жирный, матовый и другие типы блеска.

Иризация (от латинского слова «ирис» — радуга) возникает под влиянием внутренних трещин в кварце или кальците, а также в некоторых разновидностях сероватого халцедона за счет полосчатости, уподобляющейся дифракционной решетке.

Белый луч, преломляясь на трещинах и полосах, разлагается на все цвета радуги, например у радужного агата. Частными случаями иризации является опалесценция опала —голубовато-белое мерцание поверхности камня, вызываемое интерференцией световых волн на мельчайших тонких пластинках натриево-кальциевого полевого шпата, присутствующих в пиритовых вростках щелочных полевых шпатов.

К популярным цветовым эффектам относится переливчатость или волнистое мерцание. В некоторых случаях они обусловлены ориентированными полыми каналами или игольчатыми образованиями. Аналогичный эффект вызывают и волокнистые агрегаты, как, например, у соколиного глаза серо-синего цвета и коричневато-золотистого камня тигрового глаза.

Прозрачность — способность минерала или горной породы пропускать свет. К таким минералам относятся, например, горный хрусталь, янтарь, слюда.

26 Контрольные вопросы

1. Классификация камней.

2. Шкала Мооса.

3. Твердость камня.

1. Основные физико-механические свойства цветного камня.

2. Спайность минерала.

3. Основные типы окраски минералов.

7. Основные оптические свойства минералов.

содержание   ..  1  2  3   ..