Александрит- драгоценная разновидность хризоберилла. Be(Al,Cr)2O4
История открытия и изучения
Хризоберилл BeAl2O4 был определен в 1790 году как новый минерал А.Г. Вернером (1749 - 1817). До этого времени его принимали за хризолит – цветную разновидность оливина. Само же название "хризоберилл" имеет очень древнее происхождение: еще во времена Плиния Старшего так называли золотистый берилл.
Первое сообщение об уральском хризоберилле принадлежит профессору Д. И. Соколову. Цитируем принадлежащие его перу дополнительные страницы «Руководства по минералогии»: «Учёному Вельможе, ревностному любителю наук Двора Его Императорского Высочества Гофмейстеру и сенатору Л. А. Перовскому обязаны мы ещё одним любопытным открытием в нашем богатом Урале. Во время его посещения Уральских изумрудных копей открыт в сей самой горе хризоберилл, кристаллами необыкновенной величины». Часть коллекционного материала Л. А. Перовский передал Ф. И. Верту, который установил принадлежность этого материала к хризобериллу. Затем последует целая серия исследований, поскольку уральский хризоберилл не только принадлежал к очень редким минералам, но имел в высшей степени замечательные оптические свойства и был отличен от всех известных в то время хризобериллов.
В "Горном журнале" (1840) появилась заметка Г. Розе с описанием уральского хризоберилла: "В слюдяном сланце, содержащем в Урале красивые кристаллы изумруда и фенакита, найден в новейшее время еще новый драгоценный камень, который встречается здесь с столь замечательными свойствами, что по всей справедливости заслуживает особого описания". Г. Розе первым измерил и вычертил кристалл уральского хризоберилла. Это ему удалось, благодаря любезности обер - бергмейстера А.Б. Кеммерера, который во время кратковременного посещения Берлина, демонстрировал Г. Розе замечательные по величине и прекрасно образованные кристаллы. А.Б. Кеммерер также обратил внимание немецкого профессора минералогии на исключительный дихроизм уральского хризоберилла. Впрочем, на страницы "Горного журнала" название "александрит" еще не пришло (Козлов, 2003).
В отличие от других хризобериллов, минерал из Изумрудных Копей обнаруживает сильный дихроизм - "александритовый эффект". Вследствие этого, прозрачные кристаллы или ограненные вставки александрита днем темно - зеленые, почти изумрудные, а вечером, при искусственном освещении - фиолетовые с красным оттенком подобно аметисту.
Позже, в 1862 году Н. И. Кокшаров восстановил исторические моменты того времени: "...те дни (
Кристалломорфология
Индивиды хризоберилла - александрита могут быть тонкопластинчатыми, толстопластинчатыми, ромбобипирамидальными и короткопризматическими. Во всем многообразии кристаллов выделяются два основных морфологических типа: собственно хризоберилловый и александритовый. К хризоберилловому типу относятся тонко- и толстотаблитчатые одиночные кристаллы и двойники срастания. В морфологическом типе александрита преобладают кристаллы ромбобипирамидальные и короткопризматические. Как правило, это тройники прорастания. Реже встречаются одиночные кристаллы и двойники срастания. При этом двойники срастания александритового типа отличаются от двойников прорастания хризобериллового типа изометричным обликом, отсутствием штриховки и огранения.
Тройники александрита часто образуют друзовые агрегаты, срастаются в группы, состоящие из 5 - 10 индивидов. Самый большой сросток, добытый Н.И. Кокшаровым, состоял из 22 прекрасно образованных тройников, отдельные кристаллы в нем достигали
Физические и химические свойства
Черта белая, прозрачен или просвечивает, блеск стеклянный, в изломе - жирный, спайность ясная по призме {011}, несовершенная по пинакоиду {010}, слабая по пинакоиду {100}. Излом раковистый или неровный. Твердость 8,5; плотность 3,63 - 3,83 (для хризоберилла) – 3,64- 3,66 (для александрита) - высокая, если учитывать, что минерал сложен легкими элементами, отражает плотнейшую упаковку атомов (Андерсон, 1983).
Диагностика
При диагностике хризоберилл можно спутать с зеленым андалузитом, золотистым бериллом, зеленым сапфиром, скаполитом, шпинелью, топазам, турмалином, цирконом. Цимофан - с кварцевым кошачьим глазом. Бесцветный или желтый хризоберилл можно спутать с белым или желтым сапфиром (Козлов, 2003). Александрит – с гранатом, сапфиром и турмалином, обладающими «александритовым эффектом». В отличие от сапфира хризоберилл имеет меньшее светопреломление, дополнительными признаками, позволяющими идентифицировать хризоберилл, являются более сильный дихроизм и меньшая плотность. Для природного александрита типичны газово-жидкие включения (рис.1а), в то время как для александрита, полученного флюсовым методом характерны включения флюса (рис.1б).
|
|
а) |
б) |
Включения в александрите: а) газово-жидкие (А - СО2г, Б - СО2ж ) включения в природном александрите, б) включения флюса в синтетическом александрите. |
Оптические свойства
Анизотропный, двуосный, оптический знак - положительный, угол оптических осей от 10° до 70° . Показатели преломления: nр = 1,732 – 1,747, nm = 1,734 – 1,749, ng = 1,741 – 1,758. Хризоберилл может немного плеохроировать: по Ng изумрудно - зеленый, до светло - бутылочно-зеленого, по Nm светло-желтый, зеленовато-желтый до бесцветного, по Np светло - желтый, светлый зеленовато - желтый, фиолетово - красный (александрит). Двупреломление 0,008 - 0,012, дисперсия 0,015 (Минералы, 1967).
Окраска
Цвет хризоберилла в зависимости от содержания железа и хрома изменяется от бесцветного (весьма редкого у природных образцов) до желтого (рис.2а), зеленовато-желтого, коричневато-желтого для железосодержащих хризобериллов и от светло-зеленого, голубовато-зеленого (рис.2б), травяно-зеленого и изумрудно-зеленого у хромсодержащих разностей. У переходных разностей (бедных хромом) смена окраски может быть менее резкой - от зеленой до серой. Бесхромовые хризобериллы по цвету нередко напоминают некоторые цветные разности хризолита (перидота), берилла, граната — демантоида.
|
|
а) |
б) |
Различная окраска образцов, в зависимости от содержания примеси Cr2O3: а) желтый хризоберилл Танзании, б) голубовато-зеленый александрит Бразилии. |
Окраска хризоберилла Изумрудных копей золотисто-желтая, зеленовато-желтая до бесцветной (в мелких выделениях), изумрудно-зеленая, синевато-фиолетовая. Установлена зависимость окраски хризоберилла от вариаций содержаний элементов - примесей. Так, лиловый хризоберилл содержит W, V, Cr и в меньших количествах - Ti; бледно-лиловый - Ti, Cr, W, Ni; бледно-розовый - Ti; бесцветный - Ti, Pb, Ni; бледно-голубой - V, Ti, Cr, Ni. Разноокрашенные природные хризобериллы различаются по содержанию железа (в мас. %): в сине-зеленых - 2.07, в лиловых - 1.88, в желтых - 1.56, в сиреневых - 0.94. Наименьшее количество примеси железа (0.2-0.6 мас.%) характерно для образцов серых и светло-зеленых тонов (Левченко и др., 2002). Распределение окраски в кристаллах может быть равномерное, зональное, и пятнистое. Согласно спектроскопическим исследованиям и данным ЭПР, ионы Fe3+ ответственны за желтую окраску хризоберилла. Голубовато-зеленая (V), бирюзово - зеленая (Ni), фиолетовая (Ti) окраска связана с ионами V3+, Ni3+, Ti3+ в позиции Al3+ (Родионов, Новгородцева, 1988).
Одна из разновидностей хризоберилла имеет изумрудно-зеленую окраску при дневном свете и фиолетово-красную при электрическом (рис.3). Такая разновидность хризоберилла называется александритом. В александрите часть Al3+ замещается на Cr3+. Александрит обладает заметным плеохроизмом. Наименьшему, среднему и наибольшему показателю преломления соответствуют фиолетово - красный, оранжево - желтый и изумрудно - зеленый цвета. Все они четко различаются, особенно первый и третий. Уральские александриты, открытые в
|
а) б) |
Рис.3. Ограненный александрит, р. Токовая, Урал, Россия: а) при искусственном освещении, б) при дневном свете (по данным Галереи «ЭЛГЕМ»). |
Способность александрита изменять окраску в зависимости от характера освещения – «александритовый эффект» - следствие строго определенного положения полос в спектре поглощения. Спектр поглощения александрита характеризуется двумя окнами пропускания – в зеленой и красной областях. Зависимость окраски александрита от падающего на него света связана с природой источника света. Спектр дневного (солнечного) света имеет максимум интенсивности в зеленой области; «окно» в зеленой области спектра (между полосами поглощения ~ 415 нм и ~ 500 нм) александрита пропускает эти зеленые лучи, и минерал кажется зеленым. В спектре искусственного освещения максимум интенсивности приходится на более длинноволновое излучение. Но в спектре александрита есть и «окно», соответствующее длинам волн более 600 нм, оно и пропускает красные лучи, из-за чего окраска меняется с зеленой на красную (Киевленко, 2001).
Месторождения
Хризоберилл в природе сравнительно редок. Встречается главным образом в гранитных пегматитах как чистой линии, так и линии скрещения.
Хризоберилл - полигенный минерал с четко проявленным типоморфизмом. Само его присутствие типоморфно для определенных условий образования. Хризоберилл, благодаря особенностям химического состава, является индикатором высокой глиноземистости и низкой кремнекислотности. Поэтому он распространен в месторождениях, залегающих в породах, обедненных кремнием или обогащенных глиноземом, - в известняках, доломитах, породах повышенной основности, силлиманитовых и гранат - силлиманитовых сланцах. В этих условиях рудоносные растворы обогащаются алюминием по сравнению с кремнием, о чем свидетельствует появление в минеральных ассоциациях с хризобериллом таких высокоглиноземистых минералов, как амезит, топаз, маргарит, диаспор, корунд, силлиманит, ставролит (Типоморфизм минералов, 1989).
Все известные типы месторождений хризоберилла представляют постмагматические образования, генетически связанные с поздними стадиями пегматитового или различными этапами гидротермально-пневмалитового процесса.
В пегматитах чистой линии ассоциируется с кварцем, мусковитом, альбитом, бериллом, колумбитом, турмалином и другими. В Кемском районе (Карелия) встречен в краевой части пегматитового тела вместе с кианитом, ставролитом, хлоритом. В Кондаковском месторождении (Якутия) наблюдался в виде включений в мусковите в сопровождении кварца. В пегматитовом поле в Средней Азии хризоберилл обнаружен в ассоциации с мусковитом в кварце. Отмечен в щелочных пегматитах Мегринского района (Армения) в ассоциации с нефелином, содалитом, феррогастингситом. Наряду с бериллом и фенакитом хризоберилл является одним из основных месторождений изумрудов «сланцевого» геолого-промышленного типа – Франкейра (Испания) (Martin-Izard, et.al, 1995), Изумрудные Копи (Россия) (Власов, Кутукова, 1960), Хабахталь (Австрия) (Grundmann et al., 1989) и др. В Изумрудных копях (Свердловская обл.) выделения хризоберилла приурочены к реакционным зонам десилицированных пегматитов (флогопитовым и хлоритовым), реже хризоберилл встречается в центральных плагиолазовых частях жил; он ассоциирует с изумрудом, фенакитом, флюоритом, апатитом, молибденитом, турмалином; в зонах десиликации – с маргаритом; александрит приурочен к флогопитовым зонам; совместно с фенакитом не встречается, сопровождается бериллом и изумрудом (Жернаков, Каинов, 1993). Краткая геологическая характеристика Малышевского месторождения приведена в работах (Козлов, 2003).
Помимо Изумрудных Копей хризоберилл установлен в «пегматитах линии скрещения», например, Липовское месторождение на Среднем Урале, месторождения Бразилии, Мадагаскара, грейзенизированных скарнах месторождения Люппико в Карелии.
Хризоберилл обнаружен во многих пегматитах зарубежных стран. В Иттерби (Швеция) – в виде неправильных выделений среди полевого шпата в ассоциации с хлоритизированным биотитом и фергусонитом. В пегматитах Уэкфилда (штат Нью – Гэмпшир, США) – с бериллом, синим турмалином, гранатом, апатитом, полевым шпатом, в Гринфилде (штат Нью – Йорк, США) – в пегматитах, секущих гнейс, в ассоциации с турмалином, гранатом, апатитом, полевым шпатом и мусковитом; в гранитных пегматитах около Голдена (штат Колорадо, США) – в виде крупных двойников в массивном кварце и одиночных кристаллов, ассоциируется с полевым шпатом или кварцем и мусковитом; в Хартфорде (штат Мэн, США) представлен двойниками, редко тройниками и одиночными кристаллами; в Хадаме (штат Коннектикут, США) – с колумбитом, турмалином, ганитом, бериллом и самарскитом. В Крейгмонте (Онтарио, Канада) сопровождается корундом, скаполитом, шпинелью, молибденитом; в пегматитах Велтпина близ Сондало (Италия) встречен вместе с брукитом, анатазом, турмалином и дюмортьеритом; отмечен в пегматитах Ривер-дю–Пост (Квебек, Канада); в Минас – Жерайс (Бразилия) – с топазом, эвклазом, бериллом, гематитом, рутилом. Обнаружен во флогопито–биотитовых породах Новелло Клаймс (Южная Родезия) вместе с фенакитом и бериллом. Найден в пегматитах Мальгашской республики, Мадраса, Раджастана (Индия), в турмалинсодержащих аплитах близ Хельсинки (Финляндия) и в других местах (Минералы, 1967).
Отмечен в своеобразных десилицированных грейзенах слюдисто–флюоритового состава на Дальнем Востоке. Наблюдался в двуслюдяных, частично альбитизированных и грейзенизированных гранитах Восточной Сибири в виде включений в плагиоклазе и микроклине (Киевленко, 2001). Во флюоритизированных скарнах и карбонатитах находится в ассоциации с флюоритом, гранатом, везувианом, магнетитом (Казахстан, Средняя Азия). В Нигерии установлен в кварцево – силлиманитовых жилах с кварцем, гранатом андалузитом, касситеритом, ганитом, в Комполунго (Сен-Готард, Швейцария) – в доломитовых мраморах с корундом, в гнейсе близ Немчи (Польша) – вместе с красным андалузитом. Хризоберилл гидротермального происхождения установлен во флюорит - кальцитовом прожилке из среднезернистых корундсодержащих мраморов в верховьях реки Каменки (Кочкарский район). Встречается в россыпях р. Санарки (Челябинская область), в Сибири, в алмазоносных песках Южной Родезии, Бершеа–Су в Гане, в галечниках на Цейлоне, Шри-Ланке, в Бирме, Японии. Обнаружен среди кластических минералов «красковых руд» Криворожского железорудного бассейна.
Александрит известен в Бразилии (штат Минас-Жерайс), Шри-Ланке, на юге Индии, на Мадагаскаре и в США. В Танзании встречается во всех месторождениях берилла в основном россыпного типа. Месторождения, генетически связанные с гранитными пегматитами содержат хризоберилл в виде монокристаллов и сростков, что важно для ювелирной промышленности.
Бразилия является наиболее важным поставщиком хризоберилла. Второе по значению место в добыче хризоберилла занимает о. Шри-Ланка, где его извлекают из галечников. Хризоберилл здесь представлен разновидностями желтого и зеленого цвета, а также цимофаном и александритом (камни достигают 20 карат и более) (Корнилов, Солодова, 1983). Значительное количество камней поставляет также Индия, Россия, Мадагаскар.
Методы синтеза
Впервые кристаллы хризоберилла BeAl2O4 были получены в лабораторных условиях сплавлением в платиновом тигле шихты BeO, Al2O3 и CaCO3 в присутствии H3BO3 (Минералы, 1967). В справочнике (Минералы, 1967) сообщается и о синтезе этого минерала в графитовом тигле при нагревании до белого каления смеси BeF2, AlF3 и B2O3, а также при твердофазных реакциях Al(OH)3, BeOH и BeO, Al2O3 при температуре около 14000С, а в случае модификаций α - Be(OH)2 и γ - AlOOH синтез осуществлялся при 12000С.
В настоящее время искусственные александриты в коммерческих масштабах выращивают, в основном, методом Чохральского, окраску придают ионами хрома. Полученные таким способом кристаллы, содержат газовые пузырьки и случайные твердофазные включения треугольных и шестиугольных очертаний. В лабораторных условиях александрит также получают из раствора в расплаве V2O5 + PbO с добавлением натурального берилла и оксида хрома (Букин и др., 1978). В Массачусетском технологическом институте, например, кристаллы хризоберилла и александрита выращивались при медленном охлаждении раствора – расплава на основе литий – молибдатного плавня, однако их размер не превышал
Геммология
Бериллиевая группа драгоценных камней очень широко используется в ювелирных изделиях. Наиболее востребованными являются камни 1 группы (согласно геммологической классификации Киевленко). Кристаллы александрита высоко ценятся (рис.4) из-за своей редкости, уникальной красоты и разнообразия цветовой гаммы ограненного материала.
Рис.4. Гистограмма стоимости на драгоценные камни круглой огранки 1 группы (цены приведены по состоянию на сентябрь – октябрь, 2010 года, The Gem Guide).
В настоящее время александрит наиболее востребован и популярен на всех международных выставках: г. Туссон (США), г. Мюнхен (Германия), г. Бангкок (Тайланд), в Сент - Марио - Минь (Франция).
В приложении из каталога выставки Туссон – 2002, самой крупной за последние 40 лет, приведены 40 фирм, которые выставили на продажу коллекционные ювелирные образцы. Общий объем выставленных ограненных образцов александритов в сумме составлял примерно 1000 - 1200 карат. Если количество представленных на выставке в Туссоне - 2002 фирм по продаже александритов было максимальным, то объем продаж был ниже примерно в пять раз по сравнению с Туссоном – 1996, когда впервые за последние 50 лет в продаже александритов участвовало 6 фирм и александрит как минерал еще считался исчезнувшим минералогическим видом. Причем в 1996 году большой объем продаж был вызван продажей Россией уральских александритов Малышевского месторождения (Zeicher, 1996). В 2002 году основную долю продаж составляли бразильские александриты и хризобериллы. Желтые кабошоны одной из разновидностей хризоберилла с эффектом «кошачьего глаза» - цимофана очень редки и на ярмарке Туссон – 2002 их цена достигала 5000$США за карат при весе камня примерно 3 карата. Цены на ограненные образцы колебались в пределах, указанных в каталогах Михельсона и Друккера (США). Максимальная цена доходила до 40000$США за карат при весе образца 5 карат. Коллекционные образцы (кристалл на породе) или чистый кристалл – тройник – достигала в цене 8000$ за образец. В первую очередь продавались образцы с ограночной зоной, обладающей сильным «александритовым эффектом» (Козлов, 2003).
Наиболее предпочтительными видами огранки александрита ранее считались полная ступенчатая и полная смешанная со скошенными углами (Синкенкес, 1989). В последнее время максимальной цветовой игры камня и наиболее яркого проявления «александритового эффекта» достигают, задавая при огранке углы наклона между шипом и основанием по специально разработанным ТУ бриллиантовых огранок («маркиз», «овал» и др.) (Козлов, 1994), цимофан шлифуют кабошоном, что выявляет и усиливает эффект кошачьего глаза.
Крупные кристаллы александрита встречаются довольно редко, а кристаллы хорошего качества и густого цвета – камни уникальные. Один из самых крупных хризобериллов массой
Коммерческая цена александрита.
Александрит относиться к дорогим камням. Цена на ограненные александриты сильно зависит от насыщенности основного тона и степени проявления «александритового эффекта» (Miller, 1994). Обычно при оценке александрита выделяют четыре степени насыщенности основного тона и четыре группы чистоты. «Александритовый эффект» не означает, что при изменении освещения цвет полностью меняется с одного тона на другой. На самом деле «александритовый эффект» может быть выражен от «очень сильно» до «очень слабо», когда изменение цвета происходит на 90 и 10% соответственно. При сильном изменении цвета остается незначительный нацвет первоначального тона, при слабом - появляется незначительный нацвет нового тона.
Цены на ограненный хризоберилл и александрит различны, в зависимости от цвета, чистоты и массы. По данным The Jem Guide на сентябрь – октябрь
Хризоберилл, Шри Ланка, желтый, 1 -2,99 карата: 70-85 $/карат (VIII-X качество);
Александрит, 1-2,99 карата: 5500-9000$/карат (VIII-X качество) (The Jem Guide, 2010);
Синтетический александрит: 35 $/карат (Козлов, 2003).
Цены (в $ США за карат) на хризоберилл и александрит, ограненные круглой огранкой, по состоянию на 2010 год приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Стоимость хризоберилла и александрита в зависимости от качества и веса
(The Jem Guide, 2010).
Вес камня (карат) |
Качество и цена образцов ($ США за карат) |
|||
I-IV |
IV-VI |
VI-VIII |
VIII-X |
|
Хризоберилл |
||||
1,00 - 2,99 |
5-20 |
20-40 |
40-60 |
70-85 |
3,00 - 4,99 |
10-25 |
25-50 |
65-110 |
110-125 |
5,00 - 9,99 |
10-40 |
40-90 |
90-140 |
140-275 |
10,00 - 14,99 |
10-50 |
50-135 |
135-225 |
225-400 |
Александрит |
||||
0,25 - 0,49 |
100-425 |
425-2000 |
2000-3000 |
3000-4000 |
0,50 - 0,99 |
150-575 |
575-2200 |
2200-4000 |
4000-6000 |
1,00 -1,99 |
200-800 |
800-2800 |
2800-5500 |
5500-8000 |
2,00 - 2,99 |
400-1500 |
1500-3300 |
3300-6500 |
6500-9000 |
3,00 - 4,99 |
600-2500 |
2500-4500 |
4500-7500 |
7500-13250 |
Автор: Н.А. Громалова, кандидат геолого-минералогических наук