Природные кристаллы

Среди различных горных пород встречаются кристаллические (обычно магматические и вулканические породы) и некристаллические (обычно осадочного происхождения). Особый интерес представляют кристаллические горные породы (или природные кристаллы), о которых и пойдёт речь.

Среди выставленных в магазинах на показ драгоценных и полудрагоценных камней (представленных в виде природных кристаллов или осадочных пород) у некоторых из них имеется табличка "натуральный камень". Это означает, что такие камни найдены в природе, обработаны и выставлены на продажу. А что тогда представляют остальные камни без табличек? Это минералы и камни выращены на заводе! (или искусственные кристаллы). Можно выращивать аметисты, цитрины, морионы, которые не будут уступать естественным минералам. Но вот себестоимость таких минералов и камней будет гораздо ниже! (конечно это относится не ко всем минералам, выращиваемым искусственным путём)

Выращивание искусственных кристаллов интересовало людей ещё в IX веке. И прежде всего интерес представляли драгоценные минералы: рубин и сапфир. Сейчас такие минералы производятся миллионами карат ежегодно!

Искусственные кристаллы камней производят из расплавов, из растворов, из газа, но конечно, для каждого минерала существует свой способ получения, своя технологическая особенность. (С этой особенностью связано такое разнообразие минералов в природе!). Например, кристаллы кварца (горный хрусталь, аметист, морион) растут в водных растворах природных минерализаторов. Об этом свидетельствует химический состав кварца. Для выращивания искусственного кристалла камня природные условия моделируются также искусственно!

Интересен вопрос о скорости роста. Здесь нет однозначного ответа. Скорость роста искусственных кристаллов камней зависит от условий роста, глубине залегания породы и давления, концентрации природного раствора, какие породы окружают растущий кристалл и многое другое. Если учесть то, что в самом среднем случае рост минералов может происходить годами и веками, то создавая искусственные условия выращивания кристаллов камней, получили почти "космическую" скорость - сравнимую со скоростью роста волос у человека! Если кратко описать процесс искусственного выращивания кристаллов камней, то исходное сырьё (например некрасивый, разрушенный кварц) разрушается в щелочи до молекулярного состояния и затем из молекул кремнезёма (SiO₂) создаётся идеально правильный прозрачный кристалл. Делается это с помощью специальных затравок. Затравки для выращивания искусственных минералов - прозрачные тонкие вытянутые в длину пластинки, изготавливаемые из тех же синтетических кристаллов. При этом обязательно контролируется соответствующая температура, давление, концентрация раствора. Малейшие отклонения от заданных параметров - и кристалл будет безнадёжно испорчен! Ещё одним важным условием выращивания искусственных камней - это перепад температур внизу и вверху ёмкости где они растут. При этом происходит перенос молекул в растворе и поступление их к затравкам.

Искусственные кристаллы аметистов

Искусственные драгоценные и полудрагоценные камни, например, аметисты, выращенные на заводе, ничем не отличаются от своих знаменитых уральских и бразильских собратьев: ни внешне, ни по структуре.
Удивляет не богатство разновидностей кристаллов, их цветовых оттенков, а сам размер! такие драгоценности увидишь не часто! Лимонно-жёлтый цитрин, нежно-голубой и ярко-синий перунит, фиолетовый аметист, дымчатый раухтопаз, почти чёрный морион, голубая бирюза, аквамариновые бериллы, янтарно-коричневый топаз, - смотришь и не можешь наглядеться!

Ещё в древности камням приписывали самые удивительные свойства. Аметист с давних времён считался амулетом против опьянения и отравления, отгонял от владельцев дурные мысли, делал человека добрым и разумным. Женщины особенно ценили его как средство от морщин и веснушек. В средние века аметист дарили только любимым. Аметист носят те, кто родился в феврале.

Известность аметиста объясняется его фиолетовым цветом разной густоты и оттенков. Долго не могли понять природу окраски камня. Сначала предполагали, что эту окраску придаёт камню марганец. Но воспроизвести искусственным путём - не получалось. Позже стало известно, что аметистовая окраска кварца (а аметист - это кварц) вызвана наличием ионов четырёхвалентного железа. Эти ионы входят в кристаллическую решётку и замещают в ней кремний.
В ходе экспериментов обнаружено то, что если ионы железа займут иное положение, то получится другая окраска кристалла. Многое зависит от концентрации раствора, в котором растут искусственные кристаллы. Слабее концентрация - примеси железа окрашивают кварц в бурый цвет, сильнее концентрация - цвет становится зелёным. Цветом можно играть и выбирать самые выразительные оттенки!

Но технология окрашенного кварца не получила распространения. Во-первых, соли металлов, входящих в природный минерал, не "хотели" растворяться в щелочах; во-вторых, растущие кристаллы "стремились отторгнуть от себя" примеси (то есть все цветовые добавки). Именно поэтому во многих странах технология выращивания искусственных кристаллов камней так и не налажена.

Разработаны новые методы и сегодня известны 2 технологии. Аметисты выращивают кристаллизацией из раствора в автоклавах. Технологический цикл роста длится 2 месяца. Аметисты получаются совершенно бесцветными и почти ничем не отличаются от самого обычного кварца. Для проявления окраски выращенные искусственные аметисты подвергают гамма или рентгеновскому облучению (все естественные горные породы облучались, благодаря радиоактивным вкраплениям). Кстати, месторождения природных кристаллов аметистов расположены в тех зонах, где имеется повышенный уровень радиоактивности.

Цена аметистов в значительной степени зависит от цвета камня. Бледно-лиловые или светло-фиолетовые минералы обычно в десятки раз дешевле, чем густо-фиолетовый. Минералы, выращенные на заводе имеют густой фиолетовый цвет.

Удивительно, что в одних и тех же условиях получают разные минералы - и аметисты, и цитрины. Вот, где рождаются россыпи самоцветов! Всё зависит от ориентации затравочных пластин и от того, в каком направлении идёт рост. Например, для аметиста берут пластины с параллельными гранями. В зависимости от ориентации платсин примеси химических соединений входят к кристаллическую решётку по-разному. В итоге - разные минералы, разный цвет! Тёмно-дымчатая, почти чёрная окраска мориона объясняется наличием алюминия, кроме того, выращенные кристаллы обязательно облучают.

Очень красив кварц голубого цвета (перукнит). Его окраска объясняется наличием ионов кобальта. Возможно получить оттенки от нежно-голубого до ярко-синего василькового. Но в природе такая разновидность кварца ещё не найдена.

Из жёлтых или жёлто-зелёных бериллов после нагревания получают кристаллы дивной красоты с голубоватой или голубовато-зелёной окраской. После такой обработки камень называют аквамарином.