Группа минералов Берилл

Группа минералов Берилл

Группа Берилла

Что общего между некоторыми живыми элементами природы и окаменелыми полезными ископаемыми? И те и другие имеют схожее строение кристалла – основную ось и лучи, равноудаленные от нее. Но существует одно важное различие. Живой цветок чаще всего имеет 5 лепестков, морская звезда также обладает формой с 5 концами. Такую пятерную симметрию некоторые геологи называют симметрией жизни. Ведь для поддержания равноудаленности каждого лучика необходимо приложить немало усилий, а значит, в организме должна быть энергия, которую мы называем жизнью. В то же время неживые снежинки, которые мы видим каждую зиму, имеют 6 лучей. Большинство камней, создаваемых природой в течение миллионов лет, также имеют кристаллическую решетку в форме шестигранника. В науке его называют гексагональной симметрией. Именно такое шестиконечное упорядочивание атомов позволяет создать очень прочное сцепление друг с другом. Шансов на получение живого организма в таком варианте не существует.

Группа минералов Берилл

Одним из красивейших представителей равноудаленных шестигранников выступают минералы группы бериллов, которые образуются в пустотах горных пород. Идеальные по форме кристаллы горняки часто называют «стаканчиками» (рис. 1). По внешнему виду, окрасу и фактуре эти камни напоминают цветы, вот только они имеют 6 лучей. Самородкам приписывают огромное количество целебных и магических свойств. Итак, разберемся подробнее, что же представляют собой эти великолепные кристаллы?

Химический состав и строение бериллового кристалла

Каждый минерал берилла, вне зависимости от своего цвета, имеет следующую формулу: Al₂[Be₃(Si₆O₁₈)]. Следовательно, в состав камня входит оксид бериллия (около 14%), оксид алюминия (до 20%) и диоксид кремния (около 66%). В качестве дополнительных включений выступают железо, марганец, хром и другие химические элементы. Некоторые виды бериллов также содержат щелочные составляющие, которые придают розовый окрас. Например, воробьевит, содержащий цезий и щелочь, имеет красивый розовый оттенок. Твердость по шкале Мооса составляет 7,5-8 баллов.

Кристаллы берилла могут быть представлены как в единичном состоянии, так и объединенные в друзы. Гексагональная симметрия минерала прослеживается уже на молекулярном уровне. В основе лежат 6 атомов кремния, окруженных 18 частицами кислорода. Получившиеся кремнекислородные трехгранники создают идеальный шестиугольник, внутренняя часть которого остается полой. Такая жесткая спайка обеспечивает круговое сцепление, создающее особенную плотность. Именно поэтому бериллы называют кольцевыми силикатами. Кремниевые кольца размещаются один над другим и связываются между собой оксидами бериллия и алюминия.

кристаллическая решетка берилла

Описываемые самородки нечасто можно встретить в природе, поэтому ученые пробовали создать синтетический камень. Первый образец был получен в 1848 году. Необходимая термохимическая реакция элементов возможна при соблюдении необходимых условий:

  • Обеспечение высокого давления в месте формирования минерала;
  • Соблюдение определенных температурных перепадов;
  • Наличие всех необходимых составляющих в виде растворов и расплавленных состояний металла, обеспечивающих необходимую вязкость на первых этапах.

Создаваемые идеальные лабораторные условия позволяли наращивать около 1 мм кристалла в месяц. Не сложно догадаться, что в природе эти сроки исчисляются тысячелетиями. Следует отметить, что современные технологии значительно ускорили период кристаллизации синтетического берилла, сегодня он составляет около 0,5 мм в сутки.

Виды минералов берилловой группы

В зависимости от наличия дополнительных химических элементов камень получает определенный окрас и степень прозрачности. Все минералы берилловой группы можно разделить на следующие виды, каждый из которых имеет свои особенности:

  1. Изумруд – камни зеленых оттенков. Самые ценные бериллы, они относятся к группе драгоценных камней. Травянистый окрас появляется благодаря наличию ионов хрома, которые заменяют в кристаллической решетке алюминий. Чем больше нехарактерных для берилла частиц присутствует в самородке, тем более насыщенный болотный цвет он имеет. Иногда встречаются изумруды, имеющие неравномерную цветовую палитру, которая не меняется в зависимости от освещения и температуры.
  2. Аквамарин – это голубой берилл, который часто сравнивают с цветом Карибского моря в солнечную погоду. Видимо неспроста именно здесь можно найти самые красивые экземпляры аквамарина. Синие тона образуются благодаря положительно заряженным ионам железа. Иногда внутри минерала можно увидеть твердые вкрапления белого цвета, их называют «хризантемами», или игольчатые виды кристалла. Впервые голубой берилл был обнаружен в 1917 году в Бразилии. При этом, оказалось, что камень боится света. При длительном нахождении под лучами солнца самородок потерял свой великолепный бирюзовый окрас и стал желтеть.
  3. Розовые и красные бериллы – такие самоцветы также имеют собственное название: воробьевит (добывается в Европе) и морганит (месторождения находятся в США). Нехарактерный для данного минерала окрас получен, благодаря примесям марганца и цезия, а также щелочным веществам. При ультрафиолетовом освещении воробьевит отсвечивает фиолетовыми красками.
  4. Желтые и золотистые бериллы – данный вид берилла также называют гелиодор. Кристаллы отличаются чрезвычайной прозрачностью и чистотой. При нагревании до температуры 4000 градусов камень обесцвечивается.
  5. Бесцветные бериллы – самые редкие экземпляры берилла, называемые ростеритами. Они не имеют большой ювелирной ценности и пользуются спросом только у коллекционеров, чаще в первозданном виде.

Основные месторождения бериллов

Украшения с изумрудными камнями и аквамарином были популярны еще несколько тысяч лет назад. Об этом свидетельствуют древние писания и сохранившиеся элементы нарядов. При этом официально берилловая группа минералов была открыта в 1798 году французским химиком Луи Вокленом.

Камни формируются в основном в пегматитах, для них не характерен натечный вид образования. Также существуют материнские породы берилла, имеющие магматическое происхождение. При этом в Южной Америке, например, его можно обнаружить в глинистых горных породах, берущих свое начало еще в меловом периоде.

В Древнем Египте изумрудные камни очень ценились. Их можно было обнаружить в Северной части страны. В последние несколько веков эти рудники несколько раз пытались развить, однако качество добываемых экземпляров значительно уступает мировым стандартам.

В 1830 году местный житель Уральских гор в России случайно обнаружил залежи необычных прозрачных камней зеленого цвета. Спустя несколько лет на этом месте работало полноценное предприятие, которое через 20 лет закрылось после полного истощения местности.

Добыча бериллов

Сегодня на Урале зафиксировано несколько месторождений берилловой группы, которые добывают кустарным образом. Так, на рисунке 3 изображены современные шурфы вблизи Копи Князя Мещерского. Именно здесь можно увидеть, как кристаллы образуются в жеодах.

Всего в мире существует несколько крупных рудников, которые и обеспечивают ювелирную промышленность этими великолепными самоцветами. Это в первую очередь Бразилия (Минас-Жейрас), остров Мадагаскар и Россия. Менее крупные залежи расположены на территории некоторых европейских стран, в Индии, США, ЮАР и других.

Обыкновенные прозрачные бериллы, которые не представляют особой ценности, чаще всего встречают в Германии и Франции.

В 50-х годах прошлого века советские ученые разработали метод поиска берилловых образований в земной коре, называемый бериллометрия. С помощью этого устройства геологи смогли определить усредненное содержание берилла в горных породах – оно составляет 3,8 г/т. В местах, которые определены как потенциально богатые минералом, его доля достигает 0,7%.

Драгоценные самородки часто встречаются в сцепке с альбитом, арсенопиритом, кварцем, полевыми шпатами, топазом, турмалинами и прочими минералами.

Применение берилла

Бериллы первой категории – изумруды и аквамарины, применяются в ювелирной промышленности. Многие музеи мира хранят у себя уникальные экземпляры обработанных камней и исходных окаменелых кристаллов.

Также бериллы используют в ядерной энергетике, их применяют при производстве рентгеновских аппаратов и лазеров.