ГлавнаяОдеждаСамоцветыСапфир

Сапфир

Сапфир - сафир, так называли его арабы и сирийцы. Это наиболее дорогой и красивый из синих драгоценных камней.

Бусы из сапфира

Ясный глубокий цвет василька во ржи художники часто называют звонким. Именно такой цвет - васильковый - у лучших сапфиров из Таиланда и Бирмы. Кашмирские сапфиры королевского синего цвета отличаются мягким шелковистым блеском. Причина этого шелкового отлива - тончайшие канальцы и трещинки, заполненные жидкостью.

Индийцы в старину, чтобы придать камню шелковистый блеск, под бледно-голубые сапфиры подкладывали лазурные перья павлина.

Иначе выглядят сапфиры Австралии — они тёмные, словно налитые чернилами, иногда отсвечивают зеленью. В них четко виден дихроизм — двуцветность камня: если посмотреть вдоль длинной оси кристалла — он темно-синий, а поперек — зеленый. Недавно подобные зеленовато-синие сапфиры с сильным дихроизмом найдены в Африке.

Сапфиры Урала и штата Монтана в США обычно имеют сероватый оттенок. Они серо-синие, стально-синие, сизо-синие.

В древности сапфир считали камнем созерцания, размышления, символом небесного купола, его особенно ценили служители религии. Греки посвятили сапфир верховному божеству — Зевсу. Упоминание о сапфире встречается и в Библии.

Рубин и сапфир

Кристаллы корунда в породе (Урал)

Рубин и сапфир… Яхонт червленый и яхонт лазоревый — лёд и пламень, и они не столь различны меж собой. Если мысленно отрешиться от цвета — активного и горящего у рубина и спокойного синего у сапфира, очевидно, что в остальном — в блеске, плотности, твёрдости  - эти минералы схожи, как родные братья.

И красный рубин, и синий сапфир — разновидности одного минерала — корунда. Но если рубин окрашен трехвалентным хромом, то причина окраски сапфиров — двухвалентное железо, титан, а иногда (у шелковистых разновидностей) и тончайшие включения титановых минералов.

Бывает, что середина кристалла сложена синим сапфиром, а внешняя часть — красным рубином. Камнерезы для своих работ подбирали зональные кристаллы: в городе Гота (Германия) в музее экспонируется фигурка Конфуция, вырезанная из зонального сапфира: голова выглядит сверкающей и ледяно-бесцветной, охватывающий все туловище халат — нежно-голубым, а ноги (из-под халата) попали в желтую зону кристалла.

Неравномерная пятнистая и полосчатая (поперек удлинения кристалла) окраска очень характерна для сапфира. Встречаются кристаллы с разноокрашенными концами, например с белым и синим. Полоски, пятна, переходы из одного цвета в другой — одна из особенностей корундов.

Астеризм

Главная особенность, изюминка сапфиров - не полихромные зоны и полосы. Его очарование выражает синоним сапфира — астерия (астра — звезда). Сапфиры также называют звездным камнем. Иногда в сапфире, отполированном в форме кабошона, чётко видна светлая сияющая звездочка с тремя, шестью или двенадцатью лучами. Звезды могут быть резкие с острыми, как иголки, лучиками, но чаще лучи слегка расплывчатые, и тогда камень называют жирозоль. Стоит повернуть камень, наклонить его, и звездочка скользит по поверхности камня-полусферы.

 Звездчатый сапфир (Шри Ланка)

Чем же объясняется это чудо - астеризм в камне?

Параллельно грани, лежащей в основании кристалла (донышку кабошона), располагаются три системы вростков — тончайших иголочек минерала рутила, отличающегося сильным блеском; они ориентированы в трех направлениях под углом 120° друг к другу. Сфера кабошона фокусирует все отблески в виде лучистых звезд. Если ориентировка вростков не столь закономерна, блик получается расплывчатый, нечеткий. А если вростки имеются лишь в одном направлении, световая полосочка одна, она тоже перебегает вслед за светом и такие камни называют кошачьими глазами.

Астеризм — привилегия не только сапфиров, но и рубинов. Только звездные и кошачьеглазые рубины встречаются значительно реже, чем такие сапфиры. 

Сапфировые камни

Принято считать, что сапфиры синие камни; самые лучшие и самые красивые из синих. Это так, но... оранжевый восточный гиацинт, золотисто-желтый восточный топаз, фиолетовый восточный аметист, а также редкие зелёные камни - восточный изумруд, восточный хризолит, восточный перидот - все они относятся к сапфирам! Существует среди сапфиров даже восточный александрит: так же как обычный александрит, он зелен при солнце и краснеет при свечах. Эти камни отличаются от своих западных двойников. Они блестят сильнее, и они тверже — не царапают только алмаз. Часто восточные камни красивее западных. Определение восточный для камня все равно что экстра —  самые лучшие камни веками шли с Востока.

Самый красивый из этих сапфировых чудесных камней, ярко-оранжевый, с алым отливом, индийцы назвали падпараджа — царь камней.

Форма рубинов и сапфиров

У рубинов и сапфиров форма часто проявляется нечетко:  большинство месторождений драгоценных корундов Бирмы, Индии, Таиланда, Шри-Ланки, Австралии, США (почти всех стран — главных поставщиков этого камня) представляют собой россыпи, где форма кристаллов сильно сглажена, а чаще просто вообще утрачена.

Рубин в породе (Урал)

Коренные месторождения рубинов очень редки. А. Е. Ферсман мечтал, что и в нашей стране должны быть открыты месторождения рубина. И вот на Полярном Урале долгожданные рубины были действительно найдены в коренном залегании.

Кристаллы обычно имеют форму толстых шестигранных табличек, но их вертикальные грани (не все, а через одну) срезаны косой гранью ромбоэдра. Кристалл завершен плоской гранью; в трех направлениях, под углом 120° к граням ромбоэдра, эта плоская грань несет глубокую штриховку.

Таблитчатый и бочковидный кристаллы рубина

Но такую полногранную форму удается разглядеть редко. Обычно из черной слюды выглядывают лишь головки кристаллов. А головки у них весьма своеобразные. Самые мелкие кристаллики завершены плоской блестящей гранью — базисом, обычно же верхушка кристалла напоминает едва приоткрытый веер: темно-красные пластиночки не толще миллиметра косо, почти параллельно граням ромбоэдра или стопочкой, надвигаются друг на друга. На первый взгляд они даже похожи на чешуйки рубиновой слюды.

Но присмотримся внимательнее: главное отличительное свойство слюды — весьма совершенная спайность (способность расщепляться на тончайшие пластиночки). У рубина же спайности нет. Кажется, что кристаллы разбиты на пластинки, закономерно ориентированные трещины, они составлены из стопки тонких монокристалльных пластиночек. Это явление называется двойникованием. Двойникование и отдельность — самые характерные черты облика рубина. Значительно реже встречаются в окрестностях месторождения длинные кристаллы рубина, вытянутые, словно бочонки. Такая форма гораздо характернее для синих корундов.

Непрозрачные корунды синего, серо-голубого и серо-желтого цвета встречаются в природе гораздо чаще, соответственно и кристаллы подобного некондиционного сапфира и в горных породах, и в собраниях минералов можно увидеть чаще. Они очень характеры и хорошо запоминаются. Зовут их обычно бочонки. Они действительно похожи на высокие бочоночки с маленькими донышками: две пирамиды, соединенные своими основаниями, а верхушки обеих срезаны.

Но чаще такие кристаллы составлены не из двух пирамидок, а из частей нескольких, все более и более круто сужающихся к обоим концам - как составные пирамиды и цветные бочоночки из деревянных колец для малышей. Сверху и снизу, как и у бочонков, они имеют донца. Бывает, что их нет; тогда кристалл заканчивается двухвершинной пирамидкой — бипирамидкой. Двойники у сапфиров проявляются не так резко, как у рубина, но и у него можно увидеть и наблюдать резкую поперечную штриховку или узкие ступеньки.

Происхождение корундов

Кристаллы корунда в породе (Урал)

Ученые называют происхождение таких минералов, как корунд, полигенным, т. е. минерал может образоваться в природе в результате многих процессов.

Корунды встречаются в лавах Австралии и Кампучии и в магматических породах. В корундовых сиенитах их так много, что они становятся породообразующим минералом. Такие породы встречаются в Ильменских и Вишневых горах на Урале, в Канаде, Индии.

Образуются корунды также и в тех участках пород, где гранитная магма внедряется в кристаллические известняки; такие залежи называют скарнами. Так образовались самые знаменитые месторождения Бирмы (Могоу), Таиланда (Чантхабури) и Шри-Ланки.

Корунды могут возникнуть при пропарке горячими парами и газами темных пород основного состава, как в зонах слюдитов в Полярном Урале.

Корунды часто возникают и в мощных толщах кристаллических пород — гнейсов — под воздействием больших давлений и температур, когда эти толщи вовлекаются в грандиозные процессы горообразования. Такие месторождения есть на Украине и в Якутии.

Виды корундов

Корунды - только не рубины или сапфиры.

Мелких, неприглядных породообразующих корундов несоизмеримо больше. Давно известны такие корунды на Урале. В районе Кыштыма из тонкозернистого корунда нередко состоит вся горная порода. Самые важные из подобных пород — наждаки. Вместе с корундом (более 50 %) в них входят магнетит, гематит, а часто и шпинель.

Без наждака мы никогда не увидели бы драгоценные камни в их подлинном блеске: с древних времен наждак применяется при их полировке. Самое старое его месторождение — острова Наксос и Самос (Греция). Испокон веков добывался он в Персии, Афганистане, Индии, на Филиппинах и острове Калимантан, на Урале и во многих других местах.

Наждак самого лучшего качества добывается на острове Наксос, расположенного в Греции, а также в Турции. При изготовлении точильных кругов используется абразивы из искуственного корунда, вытесняя тем самым природный корунд, хотя он все еще и используется (особенно как абразивы и абразивные материалы, нанесенные на основу) в малых количествах для обработки (шлифовки) металлов.

Самое широкое применение наждак получил в производстве нескользких элементов отделки лестничных ступеней, тротуаров и полов.

  • Символы власти, олицетворение богатства и могущества — это драгоценные прозрачные корунды и сапфиры.
  • Незаменимые абразивы для обработки твердых веществ (твердость 9) — простые породообразующие корунды.

Корунды - это и камни в часах, и опоры осей в весах, и даже оптические линзы.

Синтез корундов

Есть у корундов и еще одно замечательное свойство: при всей своей твердости они оказались необычайно податливы на искусственный синтез.

Синтез рубина - первая осуществленная мечта алхимиков. Их получают очень много. Метод Вернейля, например, был открыт еще в 1891 году.

Вкратце суть процесса: химически чистую окись алюминия в виде тончайшей пудры с необходимыми добавками разных хромофоров обрабатывают пламенем гремучего газа. Температура пламени выше +2000 °C. Окись алюминия расплавляется и каплями падает на дно печи, в которое вставлена затравка — маленький, заранее выращенный кристалл корунда. Постепенно, капля за каплей, вырастает длинненький цилиндрик на ножке — булька.

Такие бульки (були - они похожи на бутылочку, стоящую на горлышке) выращивают самых разных цветов:

  • с хромом — рубины,
  • с титаном и железом — сапфиры,
  • с железом и марганцем — оранжевые корунды типа падпараджи,
  • с ванадием и хромом — красивый восточный аметист.
  • добавка кобальта и ванадия дает глубокий зеленый цвет
  • добавка ванадия придает корунду «александритовый» эффект.

Метод Вернейля не получил бы столь широкого развития только ради синтетических самоцветов, если бы не оказалось, что плотная структура корунда, великолепно воспроизводимая синтезом, — идеальная основа для производства лазеров.

В настоящее время производство синтетических корундов поставлено на промышленную основу. Нередко их окрашенные варианты имеют собственные названия. Большая часть синтезированных корундов используется в технике, лишь некоторые такие камни идут для изготовления вставок в ювелирные изделия.

Рубиновые лазеры

Кристалл падпараджи, Шри-Ланка.


Лазеры, или оптические квантовые генераторы - сложные приборы, которые могут быть источниками света очень большой яркости, в них применяются синтетические рубины.

Первые рубиновые лазеры светили ярче миллиона солнц. Учёные могут создавать рубиновые лазеры, которые светят ярче триллионов солнц. Солнце это необычное, оно излучает короткие вспышки только красного цвета,и цвет его очень чистый,  как говорят физики, монохроматический: если пропустить его через призму, то он не превратится в вытянутую красную полоску, с одного края которой будет оранжевый цвет, а с другого - пурпурный, а сам так и останется узкой малиновой полоской.

Другая особенность этого излучения — направленность. Лазер дает направленный луч света, более направленный, чем самый лучший прожектор. Если поставить на пути луча короткофокусную линзу, то в ее фокусе можно получить в воздухе маленькую искру, плавить и испарять любые твердые вещества, даже стал и алмаз.

Прибор, подобный лазеру, описал в 1924 году А. Н. Толстой в  научно-фантастическом романе Гиперболоид инженера Гарина, хотя идея и конструкция прибора оказались отличной от сегодняшнего лазера, общее у них есть — узкий, почти не расходящийся с расстоянием луч света, обладающий огромной энергией.

Главное в лазере — рубиновый стержень, но не всякий рубин годен для лазера. Это должен быть светлый, розовый рубин с незначительной примесью хрома (примерно 0,005 %), абсолютно прозрачный для красного света, и совершенно без примесей. В природе таких кристаллов не найти. Поэтому первой задачей при создании рубинового лазера было получение кристалла с заданными свойствами.

Рубиновый лазер, созданный в 1960 году, был первым твердотельным лазером. Теперь известны десятки различных материалов, позволяющих создавать лазеры, генерирующие в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах спектра. Но рубин — самый лучший твердотельный лазер, излучающий в видимом диапазоне.

Сапфировая оптика

Сапфир оптический.

Лазеры - не единственная специальность синтетических рубинов и сапфиров.

Во времена ал-Бируни сквозь рубиновую линзу разбирали тончайшую вязь рукописных фолиантов; Причард в начале XIX в. применил сапфировую оптику, чтобы глубже внедриться в микромир. Сапфировая оптика вновь входит в жизнь. Хотелось бы вам заглянуть в автоклав, где булькает, движется расплав, где синтез кристаллов происходит при температуре в несколько сот градусов и давлении 20 — 30 атмосфер? Это стало возможным: для этого используется сапфировый глазок — иллюминатор. Масса здесь - не караты и граммы, а 3, 4, 5 кг!

Ученые мечтают о сапфировых иллюминаторах батискафов для изучения океанских глубин. А может быть, на магистралях будущего засверкают сапфировые светильники из синтезированных трубчатых монокристаллов.

В процессе синтеза новых кристаллических веществ оказалось, что многие из них очень красивы — ярко сверкают, а незначительные добавки хромофоров придают им очень чистые и оригинальные окраски.

Так родилось специальное направление физики твердого тела — синтез новых кристаллических веществ, способных конкурировать по красоте с природными самоцветами, — алмазоподобных иттриевых гранатов (гранатитов) и целой радуги фианитов.