Собственный цвет — идиохроматическая окраска[править | править вики-текст]

Собственная окраска, связанная с внутренними свойствами минерала, как правило свойствами ионов примесей, внедрившихся в кристаллическую решетку.

Аллохроматическая окраска, вызванная примесями хромофоров[править | править вики-текст]

Аллохроматическая окраска не связана напрямую с природой минерала, и определяется окрашенными примесями — хромофорами (ионами или более крупными частицами). Хромофоры придают интенсивную окраску минералу даже в небольших концентрациях (например, окраска яшмы и агатов). Такая окраска свойственна многим горным породам и минералам. Аллохроматическая окраска может быть вызвана механическими примесями - включениями окрашенных минералов, пузырьков жидкостей, газов и т.п.

Псевдохроматическая окраска[править | править вики-текст]

Вызывается интерференцией падающего света в прозрачных и полупрозрачных минералах, возникающей при отражении от внутренних поверхностей, трещин спайности (например, иризация лабрадорита — от синего и зелёного до жёлтого и красного; опал, лунный камень, перистерит). Псевдохроматическая возникает при дифракции света и интерференции отражённых лучей, при рассеянии, преломлении или полном внутреннем отражении белого света, связанном с особенностями кристаллического строения минерала.

Псевдохроматическая окраска нередко возникает при окислении поверхностного слоя кристаллов (побежалость — характерны радужные плёнки на пирите,халькопирите, ковеллине.

Цвет черты[править | править вики-текст]

Цвет черты — один из старых способов идентификации минералов. Он основан на том, что черта камнем на «бисквите» (неглазурованном фарфоре) для многих минералов имеет очень характерный цвет. Цвет черты часто не соответствует цвету большого агрегата или кристалла, например, пирит даёт зеленовато-чёрную черту.

Изменение цвета минералов[править | править вики-текст]

Цвет драгоценных и поделочных камней — важная характеристика для облицовочных, ювелирных и поделочных камней.

С давних пор стремились "облагородить" менее ценные камни, сделав их цвет подобным редким минералам. Дымчатый горный хрусталь обжигали, запекая в хлеб, пористые минералы (бирюза) — подкрашивали разными красителями, алмазы — облучали в реакторе, для получения жёлтого цвета, и.т.д.

Прозрачность минералов и горных пород

Под прозрачностью понимается светопроницаемость кристаллов, т.е. их способность пропускать сквозь себя световые лучи, не рассеивая и не поглощая их.

Разумеется, идеально прозрачных кристаллов не бывает; любой кристалл хоть в малой степени да поглощает какие-то световые волны видимого спектра, и после прохождения через него их интенсивность несколько ослабевает. Тем не менее, существуют минералы, чьи кристаллы кажутся совершенно бесцветными и водяно-прозрачными, так что, по первому впечатлению, они не поглощают и не задерживают никаких видимых световых лучей (разве только лучи невидимой части спектра — например, инфракрасные).

Пожалуй, самый наглядный пример такого рода — кристаллы горного хрусталя (оптического кварца), сквозь которые можно четко различать любые окружающие предметы. Другой аналогичный пример — уже знакомый нам бесцветный исландский шпат(оптический кальцит). Абсолютно прозрачными, как вода, кажутся кристаллы бесцветного оптического флюорита, бесцветноготопаза, апофиллита, бесцветного галита, гипса ("марьино стекло"), мусковита и ряда других минералов.

Но ведь и сама-то вода (или лед), как известно, в толстом слое имеет ясный голубоватый либо голубовато-зеленоватый оттенок, т.е.избирательно поглощает (абсорбирует) лучи красного конца видимого спектра. А некоторые минералы (кристаллы), почти не поглощающие видимых световых лучей, весьма чувствительны к световым волнам невидимых частей оптического диапазона, т.е. непрозрачны для них и селективно абсорбируют, например, длинноволновое инфракрасное (тепловое) излучение, или, наоборот, короткие волны, лежащие в ближней ультрафиолетовой области (а иногда — и те, и другие).

Если такое избирательное поглощение (абсорбция) световых волн видимого диапазона проявлено сильнее, то кристалл минералаприобретает окраску: он окрашивается в цвет, дополнительный к цвету абсорбированной световой волны. При этом, однако, он, если его окраска не слишком густая (интенсивная), может сохранять высокую прозрачность для всех других световых лучей видимого диапазона; вот только, если сквозь такой кристалл бросить взгляд на окружающий мир, то он предстанет окрашенным в тот же цвет, который имеет и сам кристалл.

Скажем, при взгляде сквозь изумруд, диоптаз, зеленый берилл все вокруг будет казаться зеленым, при взгляде сквозь аквамарин — голубовато-зеленым или голубым.

Подобные прозрачные окрашенные минералы составляют большинство драгоценных (вообще ювелирных) камней, подвергающихсяогранке (ювелирные разновидности берилла, корунда, турмалина, шпинели и многие другие). И в минералогии их тоже обычно считают прозрачными, хотя некоторые специалисты предпочитают относить такие минералы к разряду полупрозрачных.

Но действительно полупрозрачными являются густо-окрашенные минералы с высокими показателями преломления — такие, как маложелезистый сфалерит или киноварь, реальгар или аурипигмент, многие гранаты, светлоокрашенный касситерит, манганотанталит и т.д. Полупрозрачны также аморфные минералоиды — опал, янтарь.

Наряду с полупрозрачными часто выделяют в особую группу минералы просвечивающие, в том числе просвечивающие в тонких листочках (биотит), краях зерен или осколках (рутил). Подчас такие минералы кажутся на первый взгляд совсем непрозрачными, но при ближайшем рассмотрении выясняется, что они все-таки частично пропускают свет, т.е. просвечивают (таков, например, гематитFe₂O₃ , в тонких осколках просвечивающий красным, или хромит Fe₂CrO₄, просвечивающий коричневым; даже золото в тончайших листочках просвечивает зеленым).

Совершенно непрозрачно абсолютное большинство рудных минералов — сульфидов и их аналогов (за исключением некоторых обманок, подобных сфалериту или киновари): все колчеданы (пирит, арсенопирит, халькопирит и т.д.), блески (галенит, молибденит и др.), блеклые руды и близкие к ним сульфосоли, а также многие оксиды железа (магнетит, ильменит и др.), самородные металлы и некоторые неметаллы (графит).

Вообще с повышением показателей преломления прозрачность кристаллов в целом уменьшается; тем не менее, бесцветные высокопреломляющие минералы (алмаз, циркон, ряд синтетических кристаллов, имитирующих алмаз) в минералогических справочниках безоговорочно именуются водяно-прозрачными. Минералы с высокими показателями преломления отражают или рассеивают значительную, а то и большую часть падающего на них света, т.е. в большинстве своем являются полупрозрачными или просвечивающими.

Непрозрачны большинство минералов, в кристаллической структуре которых доминирует металлическая связь; если же она играет подчиненную роль по отношению, например, к ковалентной, минералы чаще оказываются полупрозрачными или просвечивающими.

Изредка встречаются минералы, прозрачные в каком-либо одном кристаллографическом направлении и полупрозрачные или просвечивающие во всех других. Пример подобного минерала — борат натрия и кальция улексит, образующий параллельно-волокнистые агрегаты: он прозрачен вдоль волокон и малопрозрачен в поперечном направлении, т.е. ведет себя как своего рода природный световод; за это ему было в США присвоено название "TVstone" ("телевизионный камень").

Обычно ограничиваются качественной оценкой степени прозрачности минералов, относя их к одной из трех категорий: прозрачные, полупрозрачные, непрозрачные; часто между полупрозрачными и непрозрачными включают четвертую категорию —просвечивающие минералы, но многие предпочитают объединять их с полупрозрачными.

Между тем, степень прозрачности допускает в принципе и возможность количественной оценки, хотя на практике в минералогии к ней почти не прибегают. Такая оценка может быть дана в форме коэффициента прозрачности — отношения интенсивности (яркости) света, прошедшего сквозь слой кристаллического вещества толщиной 1 см (I), к первоначальной интенсивности света, измеренной на входе в кристалл (Io). Это отношение (I / Io) всегда меньше единицы, но чем оно к ней ближе, тем прозрачнее минерал.

Особо следует сказать о тонко- и мелкокристаллических минеральных агрегатах: они, как правило, сильно рассеивают и отражают свет, вследствие чего кажутся непрозрачными или малопрозрачными, даже если состоят из зерен прозрачных в принципе минералов (хороший пример — известняк или мрамор, сложенный беспорядочно ориентированными мелкими зернами кальцита — того самого, крупные кристаллы которого часто бывают так прозрачны). Подобным агрегатам, не поглощающим, а лишь рассеивающим свет, обычно свойственна молочно-белая окраска.

Излом минералов и горных пород

Кристаллы, лишенные спайности (либо отдельности) или обладающие несовершенной спайностью, а также имеющие ясную или даже совершенную спайность в одном-двух направлениях, но несовершенную (вплоть до отсутствия спайности) — в других, при ударе молотком раскалываются по неровным поверхностям, называемым в минералогии изломом.

Характер этих поверхностей, т.е. характер излома, у разных минералов различен и может служить одним из диагностических признаков; хотя у некоторых минералов отмечается до двух-трех видов излома (в разных направлениях — в зависимости от структурного состояния, степени упорядоченности структуры и других факторов), все же их набор ограничен и не снижает значения излома как диагностического признака.

Чаще всего этот признак используется в сочетании с другими, прежде всего — с блеском, в более редких случаях — с окраской, а также с твердостью.

В процессе определения минерала по физическим свойствам важно установить не только, какой у него излом, но и какой цвет и блеск на свежем изломе, т.е. на невыветренной поверхности, и какая твердость по Моосу.

Есть много минералов, у которых блеск на гранях один, на свежем изломе — другой; встречаются и минералы, имеющие в свежем изломе одну окраску, а по прошествии небольшого времени меняющие ее на другую (обычно выцветающие, блекнущие).

Например, минерал ферробрусит — железистая разновидность брусита состава (Mg, Fe)(OH)₂ — в свежем изломе бесцветный или белый, но на воздухе вскоре (за несколько дней) сперва желтеет, затем буреет, теряя при этом прозрачность; а манган-брусит — марганцовистая разновидность того же брусита — на воздухе постепенно чернеет. Причина — окисление железа или марганца, входящего в состав минерала.

Чернеет с поверхности и самородное серебро.

Содержащая серу разновидность минерала содалита — гакманит — в свежем изломе розовый, но быстро, буквально на глазах, обесцвечивается на свету.

Можно привести и другие примеры изменения первоначальной окраски минерала на воздухе и/или на свету. Но получить и внимательно изучить свежий излом минерала важно и в других отношениях — например, для того, чтобы выяснить, какие изменения претерпел минерал после своего образования, подвергался ли он растворению и замещению другими минералами и т.д.

Различают следующие виды излома (их названия характеризуют внешний вид поверхности свежего излома):

• ровный,

• неровный,

• ступенчатый,

• раковистый (в том числе мелкораковистый),

• полураковистый,

• шероховатый,

• крючковатый,

• занозистый,

• зернистый,

• скорлуповатый,

• землистый.

Ступенчатый излом характерен для минералов с ясно выраженной спайностью (особенно в двух или более направлениях) и часто комбинируется с шероховатым либо неровным (ступенчато-неровный излом) или раковистым (ступенчато-раковистый излом).

Занозистый излом присущ волокнистым, игольчатым и т.п. минеральным агрегатам, землистый типичен для слабосцементированных землистых и мучнистых масс, зернистый — для зернистых агрегатов, ровный или полураковистый — для некоторых плотных тонко- и мелко-кристаллических агрегатов (родонит, каолинит, смектиты, малахит и др.), раковистый — длякварца, метамиктных минералов, стеклоподобных аморфных минералоидов (опала, аллофана, янтаря), скрытокристаллических (серпентин, халцедон) и фарфоровидных агрегатов (палыгорскит, сепиолит, иногда альбит), скорлуповатый — для оолитов или сферолитов с концентрическим внутренним строением, крючковатый — для ковких и тягучих самородных металлов (меди, серебраи др.)

Если диагностическое значение часто встречающихся видов излома (ступенчатого, неровного, ровного, шероховатого, землистого, зернистого) в целом невелико, то менее распространенные и более специфические его виды (раковистый, полураковистый, занозистый, крючковатый, скорлуповатый) служат ценными диагностическими признаками (в сочетании с другими).

Цвет черты минералов и горных пород.

Выше(цвет) было подчеркнуто непостоянство окраски очень многих минералов, что существенно уменьшает значение их цвета как диагностического признака. Гораздо более постоянным и мало зависящим от примесей, т.е. отражающим собственную окраску чистого минерала, является цвет тонкого порошка минералов, обычно определяемый как цвет черты, оставляемой минералом на матовой поверхности пластинки неглазурованного фарфора-бисквита (если такой пластинки под рукой нет, можно с успехом заменить ее, например, осколком фарфорового корпуса электрического изолятора или разбитой фарфоровой посудой).

Для многих минералов с изменчивой окраской цвет черты является хорошим диагностическим признаком. Особенно это относится к непрозрачным или малопрозрачным густоокрашенным минералам с твердостью не выше 6-6,5 (более твердые минералы не дадут черты, а лишь будут царапать бисквит).

В очень многих случаях цвет черты совпадает с цветом самого минерала (магнетит, лазурит, малахит, азурит, киноварь, аурипигменти т.д.), так что для их диагностики цвет черты дает мало.

Большинство прозрачных и полупрозрачных минералов, независимо от их собственной окраски, оставляют бесцветную или белую черту, которая, стало быть, тоже практически не способствует их определению.

Но есть целый ряд минералов, черта которых достаточно резко отличается по цвету от их кристаллов и агрегатов.

Например, латунно-желтый пирит оставляет черную черту. А у халькопирита, который иногда по цвету можно спутать с пиритом (особенно в мелкокристаллических агрегатах), черта тоже черная, но если растереть ее пальцем, то она зеленеет, т.е. приобретает явственный зеленый оттенок, "выдающий" высокое содержание меди в минерале (надежный способ отличить халькопирит от пирита).Гематит, собственная окраска которого варьирует от черной (в кристаллических агрегатах типа железного блеска) до ярко красной (в тонкокристаллических, порошковатых и натечных агрегатах), всегда дает вишнево-красную черту, безошибочно его идентифицирующую. У гётита кристаллы темные красно-бурые, почти черные, а мелко и скрыто кристаллические агрегаты или землистые массы — бурые либо охристо-желтые; зато черта у него неизменно красновато-коричневая до оранжево-желтой; и т.д. (конкретные примеры — в описаниях отдельных минералов).

Понятно, что цвет черты обычно ближе всего к окраске наиболее тонкодисперсных (землистых, порошковатых и т.п.) агрегатов соответствующих минералов.

Особые оптические свойства минералов и горных пород

• Прозрачность

• Цвет (окраска) минералов

• Цвет черты

• Плеохроизм (поглощение света)

• Поглощение (абсорбция) световых волн минералами — векторное свойство, т.е. вдоль разных кристаллографических осей очень многие окрашенные кристаллы средних и низших сингоний избирательно абсорбируют световые волны разной длины.

• Это проявляется в изменении их окраски в зависимости от направления в кристалле, причем меняться может интенсивность основного цветового тона, его оттенок, а иногда и он сам. К оптически изотропным кристаллам кубической сингоний сказанное, разумеется, не относится. А вот многие прозрачные кристаллы с более низкой симметрией кажутся окрашенными по-разному (или с разной интенсивностью), если поглядеть на них, например, сверху или сбоку.

• Блеск

• неметаллический блески минералов.

• Металлический блеск имеют самородные металлы, интерметаллиды и сплавы, графит, многие непрозрачные сульфиды и их аналоги, а также некоторые непрозрачные оксиды (магнетит, отчасти ильменит и др.); кристаллические решетки всех этих минералов характеризуются существенной или даже преобладающей ролью металлической связи.

• В решетках минералов с полуметаллическим блеском металлическая связь также играет заметную роль (обычно наряду с доминирующей ковалентной или ионной).

• Неметаллические блески подразделяются на несколько разновидностей, которые выделяются прежде всего в зависимости от величины показателей преломления минералов

• Люминесценция

• Люминесценция — свойство вещества излучать свет при любом (механическом, химическом, радиационном, термическом) воздействии на него.

• Если люминесценция вызывается световыми волнами оптического диапазона (обычно наиболее короткими и энергичными — ультрафиолетовыми), ее называют фотолюминесценцией; свечение при нагревании именуется термолюминесценцией, свечение при растирании или дроблении материала — триболюминесценцией, свечение под воздействием рентгеновских или катодных лучей — соответственно рентгено- или катодолюминесценцией. Только свечение при температуре красного или белого каления не является люминесценцией.

Оптические свойства минералов подразделяются на кристаллооптические, связанные с поляризацией света при прохождении сквозь кристаллы, и собственно оптические, такие как прозрачность, цвет, блеск, люминесценция минералов.

Конечно, обе группы свойств тесно связаны между собой (например, блеск прозрачных минералов непосредственно обусловлен их светопреломлением), но в минералогической практике, когда речь идет о визуальном, макроскопическом определении минералов, шире используются свойства второй группы и основанные на них диагностические признаки.

Дело в том, что для определения кристалло-оптических свойств необходима специальная аппаратура (прежде всего — поляризационный микроскоп), а также набор иммерсионных жидкостей для измерения показателей преломления, рефрактометры и т.д., — но всем этим располагают только специалисты. Поэтому мы ограничимся здесь тем, что дадим в самом сжатом виде общее представление о кристаллооптических свойствах и более подробно остановимся на таких оптических свойствах минералов, как прозрачность, цвет (включая плеохроизм), цвет черты и блеск.

Люминесценцию же минералов нельзя определить без специального осветителя с ультрафиолетовым излучением, и соответственно о ней говорится очень кратко.

В описаниях конкретных минералов из всех кристаллооптических свойств приводятся только максимальные значения показателей преломления и в отдельных случаях дисперсии света, которая играет важную роль при характеристике некоторых драгоценных камней (прежде всего — алмаза и его имитаций).

Минералы (точнее, их кристаллы) разделяются на две большие группы: оптически изотропные и оптически анизотропные.

К первой группе относятся минералы кубической сингонии. В высокосимметричных кристаллах кубической сингонии атомы, ионы и другие составляющие их частицы равномерно распределены в трех взаимно перпендикулярных направлениях, и потому световой луч распространяется в них во все стороны с одинаковой скоростью. Соответственно эти кристаллы имеют один показатель преломления, представляющий собой величину, обратную скорости распространения светового луча в какой-либо среде.

Показатель преломления любой оптически прозрачной среды измеряется по отношению к показателю преломления воздуха, равному 1,0003 и обычно без особой погрешности принимаемому за единицу — показатель преломления пустоты. Поэтому определяемые экспериментально значения показателей преломления прозрачных сред, в том числе и кристаллов, практически можно считать абсолютными.

Помимо кристаллов кубической сингонии оптически изотропными являются аморфные вещества, включая опал, янтарь, аллофан и другие минералоиды, а также стекла. Они тоже характеризуются одним показателем преломления.

Ко второй группе оптически анизотропных минералов — относятся все представители средних и низших сингоний, т.е.абсолютное большинство минералов. Оптически анизотропные кристаллы обладают способностью поляризовать естественный свет, т.е. строго упорядочивать и ориентировать в пространстве направление его колебаний. Эта их способность есть ответная реакция атомов (ионов), слагающих кристалл, на воздействие, которое оказывает на них электрическое поле световых волн: ведь свет, как известно, — один из видов электромагнитных колебаний.

Световые лучи создают электрическое поле с очень высокой частотой колебаний: в диапазоне (4-7,5) * 10¹⁴ колебаний в секунду. При столь высокой частоте энергетический импульс световых волн слишком мал, чтобы сдвинуть с места тяжелые ядра атомов; они остаются неподвижными, зато электронные оболочки атомов деформируются, поляризуются. Такая поляризация атомов называется электронной.

Основные виды огранки.

Круглый бриллиант

Круглые бриллианты из всех форм огранки наиболее популярны, возможно, благодаря их сильной "игре" и большему возврату белого света к наблюдателю, чем в других огранках. При создании круглой огранки выход годного из алмаза значительно меньше, чем в случае других огранок. Это, наряду с высокой популярностью круглых бриллиантов, - две основных причины достаточно высокой стоимости этих камней. Круглая огранка устанавливает стандарты для других форм и составляет более 75% всех проданных на сегодняшний день бриллиантов. Эта 57 (58)-гранная форма состоит из короны (верхняя часть), рундиста (самая широкая часть) и павильона (низ). Для достижения максимальной игры в круглом бриллианте необходимо строго выдерживать определенные пропорции.

Маркиз Маркиз – клиньевая огранка в форме лодочки. Маркизы часто выбираются женщинами, позиционирующими стиль независимости. Это удлиненная форма создает эффект длинных и узких пальцев.  Огранка восходит к временам Короля Солнца, Луи XIV. Король, желавший жениться на Маркизе Де Помпадур, приказал создать бриллиант, похожий на улыбку Маркизы. Огранка эффектно смотрится в солитерах, а также в окружении маленьких бриллиантов. 

Груша  Груша – клиньевая огранка в форме капли. Эти привлекательные бриллианты часто используются в подвесках и серьгах. Многие из наиболее крупных когда-либо найденных камней были огранены в груши. В форме груши гранятся как крупные так и мелкие бриллианты. Крупный одиночный бриллиант в форме груша закрепленный в кольце, визуально удлиняет пальцы рук. 

Овал  Овал – клиньевая огранка имеющая контур овала. Чаще эта форма используется для огранки крупных бриллиантов для закрепки в кольца, серьги и подъвески. Крупный одиночный бриллиант в форме овала закрепленный в кольце, визуально удлиняет пальцы рук. 

Принцесса  Принцесса – клиньевая квадратная или прямоугольная огранка с острыми углами. Огранка обладает очень хорошей игрой и высокой степенью бриллианции.  Эта относительно новая огранка с большим количеством сверкающих граней часто используется как одиночые вставки в кольцах, серьгах и подъвесках. Нередко принцесса в кольцах сопровождается триллиантами по обеим сторонам. Для увеличения игры камня необходимо значительное увеличение глубины павильона до 70-78%.  Большинство из квадратных и прямоугольных огранок не могут сравниться по своей игре (сверканию) с круглым бриллиантом, принцесса была специально разработана таким образом, чтобы приблизиться по этому параметру к круглой огранке. При покупке изделия с бриллиантом, ограненным принцессой, необходимо убедиться, что закрепка защищает четыре угла камня, наиболее подверженных сколам

Изумруд  Изумруд - это ступенчатая прямоугольная огранка с усеченными углами, имеющая восьмиугольный контур. Бриллиант, ограненный изумрудом, может быть совершенно великолепным. Эта огранка обладает меньшей игрой, однако, более широкими и яркими вспышками света. Утонченная, элегантная, эта форма часто используется для оправы в кольцах. Из-за "открытости" огранки трещинки, низкая цветность и невысокое качество огранки становятся заметны даже невооруженным глазом, поэтому при покупке бриллианта в форме изумруда чрезвычайно важно уделять внимание качеству камня. Изумрудная огранка для бриллиантов не такая традиционная, как круглая, и не такая модная, как принцесса, что делает стоимость на бриллианты изумрудной огранки не столь высокой (по сравнению с другими огранками). В последние годы более популярными становятся бриллианты квадратной изумрудной огранки. 

Ашер  Огранка ашер – разновидность изумрудной огранки, имеющая форму квадрата и больше ярусов. Ашер позволяет владельцу выглядеть элегантным и величественным. Стиль этой огранки Арт-деко совмещает старомодный шарм с современными ограночными технологиями для формирования ослепительной бриллианции. Предпочтительными являются ашеры с равными длиной и шириной. Это отношение не должно превышать 1.1:1.

Радиант  Это клиньевая огранка квадратной или прямоугольной формы, имеющая восьмиугольный контур. Радиант совмещает элегантность изумруда с бриллианцией и игрой круглого бриллианта. Для достижения большей игры камня приходится увеличивать глубину павильона при огранки, что в свою очередь влечет за собой увеличение массы камня. Огранка в форме радианта чаще используется для огранки одиночных крупных камней. Форме радиант способна улучшить цвет бриллиантов фантазийных цветов. 

Сердце  Сердце – клиньевая форма огранки имеющая контур в форме сердца, основного символа любви. Это, по существу бриллиант в форме груши, расщепленный со стороны головки (см. Элементы огранки). При покупке такого бриллианта следует обращать внимание на ровность и четкость очерчивающей линии, поскольку красоту данной огранки, как ни одной другой, напрямую зависит от квалификации огранщика. Сердца обычно имеют равные длину и ширину.