Минералы семейства кремнезёма

Минерал и драгоценный камень ОПАЛ

 

 """""""~-~-~-~"~&~"~-~-~-~"""""""     

     Опал - минералоид семейства кремнезёма, водосодержащий коллоидальный оксид кремния глобулярного строения, с физической точки зрения гидрогель двуокиси кремния, представляет собой продукт затвердевания и эволюции геля кремнезёма. Название происходит от древнего санкритского слова upalah через латинское opalus и буквально переводится как ╚драгоценный камень╩, что указывает на то, что опал впервые попал в Европу из Индии. Опал - минералоид, но обычно рассматривается как минерал по историческим причинам, - опалы не являются минеральным видом в общепринятом смысле этого слова, ибо состоят либо из кристобалита и/или тридимита, либо из аморфного кремнезёма. Химическая формула опала имеет вид SiO2 × nH2O, содержание воды обычно в пределах от 1 до 5 %, но иногда доходит до 20 % и максимально (редко) до 34 %. Часть воды все опалы теряют при высыхании. При нагревании одни разности опалов отдают главную часть воды до 100╟С, другие - выше этой температуры. Глобулы кремнезёма в опалах имеют размер 150-400 нм, редко более. При раскристаллизации переходит в агрегат субмикроскопических кристаллитов: а-кристобалита, b-тридимита и их смесь - KT-опал. Содержит примеси оксидов Al, Fe, Mn, Mg, щелочей и органических веществ, обусловливающих собственную окраску опалов. Глобулярное строение опалов порождает опалесценцию - рассеяние света. Благородный опал отличается радужной игрой цветов (опализацией), причиной которой является дифракция света на пространственной решётке, образованной регулярно расположенными одноразмерными глобулами. Цвет радужной иризации определяется диаметром глобул (при d = 150-200 нм фиолетовый, до 400 нм зелёный, свыше - красный). Как показали микроскопические и рентгеновские исследования, опал построен из полимеризованных нитей аморфного кремнезёма с фрагментами более правильной структуры кварца, а нередко также тридимита. Нити свёрнуты или собраны в глобулы - шаровидные образования выдержанного размера диаметром порядка 1000 Å. Глобулы в свою очередь регулярным образом уложены в упаковку, по конфигурации близкую к плотнейшей кубической, иногда - гексагональной; в промежутках между глобулами размещается вода, которая их дополнительно связывает. Получающаяся регулярная структура по масштабу периодичности отвечает длинам волн видимого света и способна вызывать интерференционные явления, обеспечивающие столь ценимый в ювелирно-поделочных опалах эффект опалесценции.
   По окраске выделяют разновидности опала: белый опал - светлый с иризацией в голубых тонах; чёрный опал - с тёмно-фиолетовой, синей или чёрной корпусной окраской и иризацией в красных и зелёных тонах; арлекин - с мозаичным рисунком; огненный опал - оранжевый с "огненной" иризацией; джиразоль - голубая или белая прозрачная разновидность и др. Маточный опал - вмещающая порода с прожилками благородного опала. Наиболее распространены обыкновенные опалы и полуопалы, не имеющие иризации. К ним близки опаловые ониксы (с чередованием слоёв опала и халцедона различной окраски); древесный опал - окаменелое дерево (псевдоморфоза по древесине); кахалонг опаловый - белая фарфоровидная непрозрачная разновидность; гиалит - бесцветный водяно-прозрачный опал; празопал - яблочно-зелёный; гидрофан - светлоокрашенный или белый, просвечивающий, содержащий до 32% воды.
     Опал очень хрупок, растрескивается при дегидратации. Твердость 5-6,5. Плотность 1.85-2.3 г/см3. Блеск стеклянный, иногда перламутровый или восковой. Игра света в иризирующих опалах является следствием интерференции. Если поместить опал под микроскоп, можно увидеть его внутреннюю структуру, представляющую собой расположенные в определенном порядке (наподобие пчелиных сот) в массе кремниевого геля мелкие одинаковые шарики кремнезема. Именно такая структура и обеспечивает радужную игру цветов, изменяющуюся с поворотом камня.

 ╚Благородный опал╩
     То, что благородный опал в древности вызывал глубочайшее восхищение, явствует из описания этого камня, сделанного Плинием: ╚Из всех драгоценных камней именно спал вызывает наибольшие трудности при описании. Для него свойственна острая игра света карбункула, фиолетовый отблеск аметиста, аквамариновые тона изумруда - смешанные все вместе и сияющие с неописуемой яркостью╩. Из дальнейшего описания следует, что мошенники даже в те далекие дни были хорошо знакомы с возможностью изготовления поддельных опалов из стекла. Плиний предлагает испытание, позволяющее отличить настоящий опал от поддельного, которое, однако, нельзя считать надежным: ╚Нет камня, который мошенники подделывали бы с большим искусством, чем этот. Единственным средством, позволяющим выявить обман, является солнечный свет. Если поддельный опал, изготовленный из стекла, взять большим и указательным пальцами и позволить лучам солнца падать на него, то он обнаруживает одну и ту же окраску по всей поверхности камня и не излучает сияния. В то же время истинный опал излучает последовательно различные яркие лучи, окраска его постоянно меняется и он отбрасывает яркие отблески на пальцы╩.
     Благодаря процветавшему в прошлом глупому суеверию, которое не изжито еще и поныне, и предвещавшему несчастье тому, кто носит опалы, этот драгоценный камень долгое время вызывал недоверие, которое начало понемногу рассеиваться только тогда, когда в Австралии открыли чёрный опал. Действительно, восхитительное малиновое сияние, пробегающее временами по куску чёрного, как ночь, опала, было одним из тех замечательных явлений, которые мог предложить мир драгоценных камней.
     Выделяются две разновидности благородного опала - белый и чёрный. Оба этих термина употребляются в более широком смысле, чем можно было бы ожидать из точного значения этих слов. Собственный цвет белого опала всегда светлый, но он может отличаться от белого - быть, например, желтоватым. Настоящий чёрный опал очень редок, и большая часть образцов этой разновидности имеет тёмно-серую или синюю окраску. То, что окраска этих камней не связана с обычным поглощением света, следует из того факта, что проходящий и отраженный лучи имеют дополнительную окраску. Например, синий камень, если лучи света проходят сквозь него, выглядит жёлтым. Во многих образцах чёрного опала иризирующие участки слишком малы
для того, чтобы их можно было обработать по отдельности, и вся пятнистая масса обрабатывается, шлифуется и продаётся как опал (opal-matrix).
     Опалы могут легко растворяться в щелочной среде. Собственный цвет опалов в основном зависит от примесей, содержащихся в камне. Для классификации опалов учитывается степень блеска камня, его прозрачность и цвет. Обязательно обращают внимание на твёрдость камней и наличие разного рода примесей.
     Благородный опал принадлежит к драгоценным камням; лучшие образцы ценятся очень дорого. Крупнейший Опал Нониуса - величиной с большой орех. Чтобы лучше проявилась цветовая игра благородных опалов, им придают круглую или овальную форму кабошонов или другие выпуклые формы, в зависимости от конфигураций исходного сырья. Если хранить опалы в условиях низкой влажности, то из-за потери влаги они могут потрескаться и помутнеть. Поэтому ювелирные изделия с опалами следует носить как можно чаще, так как этот драгоценный камень может брать необходимую ему влагу из воздуха или от кожи и пота человека-носителя. Рекомендуется время от времени погружать образцы опала в чистую воду.

 Искусственный синтез, имитации и подделки
     Как было известно еще во времена Плиния, опал можно имитировать, нагревая стекло и затем быстро его охлаждая, в результате чего оно покрывается трещинками. Поскольку эти
трещинки заполнены воздухом, а не твердым материалом, получающиеся имитации весьма посредственны. Так как благородный опал часто встречается в виде тонких плёнок, довольно распространены опаловые дублеты, в которых пленка опала искусственно скреплена с какой-либо подложкой. Последней может служить низкокачественный опал, чёрный оникс или чёрная паста. В опаловом триплете опаловая пленка покрывается обработанным в виде кабошона кусочком горного хрусталя, который предохраняет опал от повреждений, но видоизменяет его блеск и иризацию. Часто можно столкнуться с имитацией чёрного опала, получаемой путём пропитки низкокачественного опала раствором сахара с дальнейшей обработкой его серной кислотой.
     Процесс образования опалов в природе может длиться порядка 100.000 лет. В Австралии, где были найдены самые большие месторождения благородных опалов, ученые задались вопросом, можно ли каким-либо искусственным методом воспроизвести процесс образования опалов?  Для решения этой задачи в 60-х годах двадцатого века были начаты углублённые лабораторные исследования в данном направлении. Детальное изучение свойств и структуры природных опалов привело к научным открытиям, сделавшим возможным синтез опалов в лабораторных условиях. Самым первым вопросом, на которые ученые постарались найти исчерпывающий ответ - происхождение ярких оттенков, присущих структуре самых красивых видов опалов.
     Основным инструментом исследований стал электронный микроскоп, позволяющий делать снимки предметов, которые в сотни раз меньше тех, что можно разглядеть в обычном оптическом микроскопе. Особенности этого прибора значительно усложняли процесс исследования. Обычные образцы опалов было невозможно использовать в качестве основного предмета рассмотрения. Ввиду этого была разработана методика, благодаря которой было налажено исследование свойств опала с помощью т.наз. ╚реплики╩, представляющей собой тонкую пленку углерода, полностью повторяющую поверхность природного материала.
     В результате таких исследований было установлено, что структура опала представляет собой соединением мельчайших прозрачных частиц в форме шариков, размером в 0,2 мкм. Причем эти ╚шарики╩ укладываются в строгом геометрическом порядке относительно друг друга. Эти особенности строения камня и делают возможным появление множества ярких цветов. Строгая геометрическая последовательность упаковки частичек опала является важнейшей особенностью трёхмерной дифракционной решетки. Таким термином физики обозначают явление, когда появляются все цвета спектра при прохождении параллельного пучка света сквозь серии тонких близко расположенных линий. Выяснилось, что игра цвета в камне зависит от размеров мельчайших частичек. В самых красивых благородных опалах размер частиц варьируется от 0,15 мкм до 0,3 мкм. Если частицы окажутся больше или меньше, то большого количества ярких цветов наблюдаться не будет. Такой опал считается обычным.
     Для образования благородного опала с достаточно правильной геометрической формой расположения частичек или сфер необходимы постоянные климатические условия. Важно, чтобы на протяжении долгого времени не менялось давление, концентрация вещества и температура. Такие условия встречаются в природе крайне редко, что является причиной редкости нахождения благородного опала в природе. На основании полученных данных, была разработана методика производства искусственных опалов. В лабораторных условиях опалы синтезируются значительно быстрее, чем в природе, благодаря возможности создания и поддержания нужных условий. Впервые искусственный опал был синтезирован в 1964 году австралийскими экспериментаторами А. Гаскином и П. Дарре. В 70-х гг. прошлого века синтез благородных опалов был освоен советскими учёными в бывш. CCCP.
     Процесс искусственного синтеза благородного опала сложный. Исходным материалом является раствор силиката
Na. Его используют для получения шариков кремнезема нужного размера. Эти шарики образуются в результате нагревания силикатного раствора с ионообменными смолами в течении 30-100 часов. После применения некоторых методов, ученые получают осадок, в котором присутствует слой, содержащий шарики кремнезема одинакового размера. Единственное отличие этих шариков от природных заключается в том, что в их составе присутствует гораздо больше воды.
     Для того, чтобы извлечь лишнюю воду, шарики подвергаются длительному нагреванию при температуре 100╟C. В случаях, когда требуется чтобы этот процесс произошел быстрее шарики нагревают до температуры 600╟С. Для соединения шариков друг с другом применяется специальное связующее вещество - полиметиловый метакрилат.
     Со временем ученые научились добиваться того, чтобы шарики нужного размера плотно соединялись, друг с другом без примеси клеящего вещества. В одном из методов, осевшие частички образовывали ╚конгломерат╩, которые в последствии подвергался тепловой обработке 900╟C. Жёсткое твёрдое тело, получаемое в результате, отличается наличием цветовых эффектов, схожих с теми, что наблюдаются в природном опале.
     С течением времени методика изготовления прозрачных глобул кремнезёма и их соединения друг с другом претерпела изменения. В 1971-1972 гг. было опубликовано сообщение о том, что благородный опал, весьма похожий на природный, синтезировал французский ученый Пьер Жильсон. Позднее появился еще один метод производства камней, схожих по своим характеристикам с опалами: в 1976 г. созданный по иной технологии искусственный аналог опала стал известен как камень Слокума, - кремниевое стекло с добавками кальция и магния, при изготовлении которого в массе материала появляются тонкие параллельные слои, являющиеся причиной иризации. Но несмотря ни на что, никакие синтетические аналоги и имитации опала не оказалась достойными вполне конкурировать с природными камнями.
     Распространены также примитивные имитации и подделки опала, главным образом за него выдают специально изготовляемое опалесцирующее стекло. В настоящее время широко производятся синтетические опалы, в том числе в России.

 Происхождение и месторождения
     Опалы образуются как в эндогенных, так и в экзогенных условиях, но главным образом в экзогенных при разложении силикатов в процессе выветривания самых различных по составу горных пород, чаще ультраосновных. Кремнезём, освобождающийся при распаде кристаллических структур силикатов, переходит первоначально в золь, при коагуляции которого выпадает в зоне элювия в виде желваков натечной формы или отлагается метасоматическим путем, часто совместно с гидроокислами железа, алюминия и других элементов, заполняя трещины или замещая участки различных коренных горных пород. Типичный минерал коры выветривания, но может иметь и гидротермальное происхождение. В значительном количестве образуются в миндалинах некоторых эффузивных пород и в связи с деятельностью гейзеров и горячих источников, отлагающих кремнистые натёки (гейзерит). Огромные массы опалового вещества возникают биогенным путём в результате жизнедеятельности организмов, имеющих кремниевый скелет (диатомит, трепел).
     При старении опал теряет часть своей воды и превращается в халцедон. Опал - главный компонент кремнистых туфов (гейзеритов), слагает скелеты губок и радиолярий, отлагается в узлах стеблей бамбука, хвощей и некоторых других злаков. Оолит выполняет трещины и миндалины в эффузивных породах, слагает прожилки и натёчные агрегаты в корах выветривания на ультрабазитах. Благородный опал образуется из истинных или коллоидных растворов в близповерхностных частях зоны гипергенеза (месторождения кор выветривания) или при поствулканических гидротермальных процессах (месторождения в эффузивах и туфах). Благородный опал - драгоценный камень. Кахалонг, древесный опал и др. красиво окрашенные разности опала - поделочные камни. Благородный опал считается одним из самых ценных драгоценных камней семейства кремнезёма. 
     Встречается опал на всех континентах, однако на месторождения Австралии приходится около 97 % всей мировой добычи. Эндогенные месторождения благородного опала - Либанка и Симонка (Чехия), Керетаро и др. (Мексика), Харт-Маунтин (США), Спрингшуэ и др. (Австралия); экзогенные - Лайтинг-Ридж, Уайт-Клифс и др. (Австралия). Благородный черный опал находят в шт. Новый Южный Уэльс, где он чаще всего встречается от темно-серого цвета до чёрно-голубого; он составляет также 5% от общего количества опалов, добываемых в Австралии. Большая часть благородных опалов добывается в Австралии, Мексике, Бразилии, Чехии, США (Невада), незначительные проявления известны в России (Камчатка) и на Украине. Обыкновенные и огненные опалы часто находят в Мексике (шт. Идальго и Керетаро), Бразилии, Гватемале, Гондурасе, США, Турции, Казахстане.  
     Древнейшие копи, которые вплоть до последнего времени были единственным крупным месторождением благородного опала, расположены в районе Червенци в Чехии (раньше этот район входил в состав Венгрии, отчего этот материал назывался венгерским опалом). Благородный опал встречается здесь вместе с марказитом, пиритом, стибнитом и баритом в андезитах. Главными месторождениями являются горы Либанка и Симонка. Вероятно, все опалы, известные древним римлянам, происходили из этого района. Образцы опала всегда были небольшими, крупные образцы весьма редки. Месторождения района Червенци не могли конкурировать с богатыми месторождениями Нового Южного Уэльса, открытыми в 1877 г. Как это часто бывает, крупное месторождение Уайт Клиффс было открыто случайно. В 1889 г. охотник, выслеживая раненого кенгуру, подобрал красиво окрашенный опал. Если бы не эта находка, богатые скопления опала могли бы еще долго оставаться неизвестными; они расположены в безводном и труднодоступном районе. Опал приурочен здесь к породам мелового возраста. Он выполняет полости в базальтах или песчаниках, трещины в ископаемой древесине, а также замещает древесину, кости пресмыкающихся и игольчатые кристаллы, возможно глауберита. В 1905 г. еще более замечательная площадь распространения опалов была открыта севернее, на границе Квинсленда и Нового Южного Уэльса. Здесь обнаружили опалы столь темные, что их назвали чёрным опалом в противоположность светлоокрашенным камням, которые только и были известны ранее. Чёрный опал встречен также в хребте Лайтнинг-Ридж в Новом Южном Уэльсе. Песчаники, в которых он обнаружен, обогащены железом - этот факт, без сомнения, объясняет густую тёмную окраску встречающихся здесь камней. Богатая белыми опалами площадь Кубер-Педи открыта в 1915 г. в Южной Австралии. Здесь опал встречается в ассоциации с гипсом и алунитом в песчаниках и аргиллитах верхнемелового возраста. Пятнадцать лет спустя в Южной Австралии открыли другое крупное месторождение в хребте Андамука; обе эти площади одно время обеспечивали почти всю мировую добычу благородного опала. Опалы из Кубер-Педи обычно красные, оранжевые и белые, тогда как опалы из хребта Андамука - зелёные и голубые. Месторождения Уайт-Клиффс и Лайтнинг-Ридж сейчас не разрабатываются в сколько-нибудь значительных масштабах. На последнем из них продолжают добывать некоторое количество чёрных опалов. В Квинсленде имеется нёсколько меньших площадей, как, например, рудник "Хейрикс" близ Квилпи. В небольших количествах опал найден в вулканических породах в Квинсленде и в Новом Южном Уэльсе. Опал ╚Девоншир╩ - великолепный чёрный опал из месторождения ╚Лайтнинг-Ридж╩, обладающий чудесной блестящей окраской, является собственностью герцога Девонширского. Этот слабо выпуклый камень имеет овальные очертания; размер 5 х 2,5 см и весит приблизительно 100 каратов. Когда королева Елизавета II посетила в 1954 г. Австралию, правительство Южной Австралии подарило ей ожерелье с опалом весом 203 карата из месторождения хребта Андамука.
     Крайне интересен генезис австралийских опалов. Этот камень встречается в верхних горизонтах реликтовых столовых гор. На остаточной поверхности этих гор была развита древняя нора выветривания. Опал формируется в нижних горизонтах коры выветривания. Однако благородный опал образуется только в том случае, если выделение опала идет медленно и равномерно. В коре выветривания имеются выделения глин или железной руды, в трещинах которых и встречаются жилки благородного спала.
     Опал является главной составной частью некоторых живых организмов, слагая панцири диатомей, сникулы губок, скелеты радиолярий, отчасти некоторых фораминифер и мшанок, для которых коллоидные растворы (золи) кремнезёма служат пищей. Благодаря наличию кремнезема скелеты этих организмов в большинстве случаев прекрасно сохраняются в ископаемом состоянии даже в древнейших отложениях. В 2008 г. НАСА объявила, что обнаружила опалы на Марсе.

Литература:
 Банк Г. -В мире самоцветов. М: ╚Мир╩, 1979
 Барсанов Г.П., Яковлева М.Е. Минералогическое исследование некоторых поделочных и полудрагоценных разновидностей скрытокристаллического кремнезёма. // Новые данные о минералах. М. 1981. Вып.29
 Смит Г. -Драгоценные камни. М: ╚Мир╩, 1980
 Ферсман А.Е. -Очерки по истории камня, т.1(1954) и т.2 (1961) //М, изд. АН СССР


 

 Опаловая конкреция, 6.5 см. Халиловское м-ние, Оренбургская обл., Россия. Фото: ╘ В. Слётов

Опаловая конкреция 5 см. Халиловское м-ние, Оренбургская обл., Россия. Фото: ╘ В. Слётов


Огненный опал. Кара-Агач, Сев. Казахстан. Мин. музей им. А.Е. Ферсмана РАН (╧64871, Спиридонов Э.М., [1963]). Фото ╘ А. Евсеев


 

Благородный опал, 12 см. Фото: ╘ О.Лопаткин


Благородный опал, заполняющий трещины усыхания (усадки, синерезиса) внутри конкреционных стяжений опалово-лимонитового состава. Длина нижней конкреции 9 см. Австралия. Фото: Hannes Grobe


Опал по раковинам гастропод. М-ние Кубер-Педи (Coober Pedy), Южн. Австралия. Гемма-2010, фото ╘ А.А. Евсеев


Псевдоморфозы опала по рострам белемнитов. М-ние Кубер-Педи (Coober Pedy), Южн. Австралия. Фото: Gunnar Ries


 Также на сайте:
 
Оптические эффекты в драгоценных камнях 
 
О генезисе силицитов и путях образования кремнёвых конкреций
 ∙ Про магические и целебные свойства драгоценных камней


  Проект Рисуя Минералы, Copyright 2006-2013. При цитировании гиперссылка на сайт http://mindraw.web.ru обязательна

На Главную Rambler's Top100

Повезло, когда вы зашли на наш сайт. Решите делать ставки на реальные деньги в placemont.ru!