текст: Полина Тютина
фото: Евгений Лихацкий
Все экспонаты в витринах Минералогического музея А. Е. Ферсмана в Москве невозможно объять за один визит. А в хранилищах музея, бывшего некогда манежем и бальным залом, образцов в десятки раз больше. Они до сих пор изучаются и помогают делать научные открытия. Мы попросили специалистов музея сопроводить нас в путешествии по огромному залу. И узнали, как древнее животное превратилось в ювелирное украшение, а мышка — в камень и как алмаз доставляет воду с глубины в 660 километров.
Алмазная коллекция
В Минералогическом музее Ферсмана есть коллекция алмазов из разных уголков мира и эпох. Это алмазы, найденные еще в XIX веке на уральских россыпях, кристаллы, добытые заключенными в лагерях на реке Вишере в Пермском крае в 30–40-е годы XX века, легко узнаваемые африканские ярко-желтые «кубики», находка начала прошлого века — алмаз в кимберлите с легендарного месторождения Кимберли, идеальный прозрачный октаэдр с зеленовато-голубоватым оттенком и семейка розовых кристаллов из якутских месторождений. Алмаз с заметным включением пиропа и шпинелевый двойник с иглами травления из Якутии. Все эти экземпляры подлинные. «Мы подбирали в коллекцию алмазы с включениями и другими интересными особенностями. Ведь они играют огромную роль для науки, — объясняет главный хранитель, научный сотрудник музея Михаил Генералов. — Например, осенью прошлого года международные ученые рассказали о том, что обнаружили в бриллианте из Ботсваны включения рингвудита, помимо прочего, состоящего из воды. На основе включений специалисты сделали вывод о том, что алмаз образовался на глубине более 600 километров, в переходном слое между нижней и верхней мантией, и в присутствии воды. Это подтверждает, что в экстремальных условиях мантии содержится огромное количество воды, больше, чем на поверхности. Хотя эта вода имеет другие свойства и не течет, как настоящий океан, она, вероятно, играет важную роль в уровне вязкости мантии, динамических процессах.
Алмаз — вещь в земных условиях довольно нежная. Есть очень много мест, где алмазы первоначально были, а при движении кимберлитового материала к поверхности — сгорели. На некоторых алмазах, которые все же „увидели свет“, по следам травления, характеру поверхности можно изучать, как долго и упорно они эволюционировали, меняли природную огранку, местами останавливались в росте, начинали растворяться. По этим особенностям можно также предсказать, чего ожидать от данного месторождения», — отметил сотрудник музея.
Каменные звери и тапки
Впрочем, алмазная витрина — вовсе не самая большая и заметная в музее. Гигантские самородки, малахитовая ваза, шкафчик XIX века с панно из цветных камней тонкой флорентийской мозаики, флуоресцирующие минералы, коллекция цветных камней и не завершенные работы мастерской Карла Фаберже (к ним мы еще вернемся). Но к большинству экземпляров стоит присмотреться и изучить, чтобы понять, что перед нами.
Этот «кастет» — из халцедона, поделочного камня, одной из разновидностей которого является всем известный агат. Как образовалась такая форма? В глинистом образовании (конкреции) в результате его усыхания появлялись трещины. Они заполнялись минеральными растворами, которые постоянно мигрируют под землей. В нашем случае в трещинах задержался раствор, из которого кристаллизовался халцедон. Мягкая глина со временем выветрилась, а халцедон сохранил такую причудливую форму.
А здесь раковины растворились, а ядра ископаемых заместились халцедоном.
Такие превращения называются псевдоморфозами. Одна из самых удивительных — замещение минералами тела живого организма, например мыши. «Эта мышка была замещена халькантитом и атакамитом, — объясняет специалист по работе с посетителями Артем Казаков, — мягкие ткани и «начинка» мышки прекрасно заместились минералами, от нее осталась лишь форма, кератиновые чешуйки и волоски.
Идеальные условия для подобных превращений можно найти, например, в турецком Памуккале и у нас на Камчатке. Там из термальных источников при температуре около 40 °С выпадают травертины — тонкозернистый агрегат кальцита и арагонита. Достаточно нескольких месяцев, чтобы тело мыши или землеройки, попав в такой источник, превратилось в камень — то есть заместилось минералами. Само тело разлагается и замещается на агрегат кристаллов, который весьма полно повторяет форму зверя.
Рядом на витрине легко заметить каменный тапок, но, в отличие от мышки, кристаллы наросли корочкой поверху. Такие образования называются псевдоморфозами облекания.
Псевдоморфозы могут быть пригодны и для ювелирного дела. «У нас есть замечательные биоморфозы (псевдоморфозы по остаткам животных и растений) благородного опала из Квинсленда, — показывает Артем. — Здесь опал заместил ростр — часть внутренней раковины древнего моллюска — белемнита, внешний облик которого можно сравнить с кальмаром. Белемниты появились в конце палеозоя и вымерли в начале кайнозоя, были особенно распространены в юрском периоде. Эти моллюски имели в строении тела внутреннюю раковину, оканчивающуюся ростром, похожим на сигару. И вот эта часть тела животного дошла до наших дней в виде минерального агрегата. Из опалового ростра белемнита и без обработки может выйти прекрасный довольно прочный кулон».
Здесь родохрозит — поделочный камушек — образовал псевдоморфозу по раковине.
Самые разнообразные минералы могут замещать животных, ветки деревьев и т. п. Как правило, это минералы кремнезема, потому что низкотемпературный кварц и его разновидности являются самым распространенным минералом в земной коре. «Даже в Подмосковье можно найти красивые псевдоморфозы пирита по древесине юрского возраста — идите в Домодедовский карьер и присоединяйтесь к студентам, которые ловят находки в жирных юрских глинах», — говорит Артем Казаков.
В Австралии находили косточки древних рептилий, замещенных на опал. «Если опал как таковой растет быстро, то благородный опал образуется медленно. Скорость отложения благородного опала на австралийских месторождениях, по оценке П. Даррага, составляла 1 сантиметр за 200 000 лет», — замечает специалист.
Истории соседей
Привычные спутники бриллианта в украшении — изумруд, рубин, опал и сапфир — имеют абсолютно непохожую историю появления на свет. Алмазы образовались в среднем на глубине 150 километров (если не вспоминать о сверхглубоких алмазах), в то время как опал может образоваться буквально под ногами и в пределах сотнях метров вглубь от поверхности земли. Опалы чрезвычайно разнообразны по форме и свойствам. «Благородный опал не требует специальных условий хранения, а вот некоторые другие виды опалов стоит хранить буквально в аквариуме, чтобы избежать иссушения, потери прозрачности и эффектного облика», — поясняет Артем Казаков.
Возраст некоторых алмазов оценивается в несколько сотен миллионов лет, некоторых – в миллиард лет, а некоторых – возрастом старше 3,5 миллиарда лет (недавно ученые заявили, что обнаружили алмаз возрастом 3,6 млрд лет из трубки «Удачная» компании АЛРОСА), тогда как благородному опалу около 30–40 миллионов лет. «Будь он очень древним, сотни миллионов лет, он бы уже перекристаллизовался в более устойчивую модификацию кремнезема — халцедон. Спустя еще сотни миллионов лет перешел бы в зернистый агрегат обычного низкотемпературного кварца», — говорит Артем. Возраст благородного опала сравним с возрастом некоторых янтарей.
Изумруды значительно древнее. «Наши уральские изумруды образовались в конце палеозоя — начале мезозоя, то есть более 200 миллионов лет назад», — отмечает Артем Казаков. Процесс их формирования шел на глубине первых километров от земли.
Михаил Генералов: редкость алмаза и изумруда — разной природы. Алмаз редок потому, что он пришелец из мантии. А изумруд — потому, что в нем собирается химия двух противоположных сред. Изумруд — это разновидность берилла. Минералы бериллия обычно связаны с гранитами, породами континентальной коры, а хром, который окрашивает изумруд, связан чаще с породами океанической коры. Есть очень немного мест в мире, где все это замешивается так круто, что они встречаются. Одно из таких мест — знаменитые Изумрудные копи на Урале. Изумруд в основном рос в сплошной среде, где кристаллам приходилось замещать чужую породу. Это значительно уменьшает вероятность найти изумруд ювелирного качества.
Рубин — одна из самых ценных разновидностей распространенного минерала — корунда. Но чтобы он был прозрачный и хорошо окрашенный хромом, то есть приобрел знаменитый красный цвет, должно сойтись много условий. «Так что в природе хорошие природные большие рубины — огромная редкость. Зато рубин легко синтезировать. Большие синтетические рубины были распространены уже в XIX веке», — заметил Михаил.
Самые известные рубины из месторождений Памира, Юго-восточной Азии обычно сформированы в метаморфических породах, первично осадочных карбонатных с глинистым материалом, которые под действием высокого давления и температуры преобразовались в мрамор с силикатными и оксидными минералами. Рубины находятся в слоях, которые неравномерно распределены в окружающем мраморе. Драгоценные корунды (рубины и сапфиры) образуются и в обогащенных алюминием, но бедных кремнеземом базальтах. Древнейшими рубинами на Земле считаются рубины из месторождения в Гренландии. Их возраст оценивается примерно в 2,5–3 миллиарда лет.
Сапфиры — те же корунды. Наличие таких элементов, как титан, железо, хром, ванадий, в кристаллической решетке объясняет различные оттенки сапфиров — синий, желтый, зеленый, розовый, пурпурный.
Фанатам космоса нельзя пропустить витрину с метеоритами. Один из экземпляров — метеорит Новый Урей — содержит микроскопические кристаллы алмаза. Выяснили присутствие алмазов таким образом: начали пилить кусок метеорита, но он активно сопротивлялся резке. Более глубокое изучение показало наличие алмазов космического происхождения, сформированных далеко за пределами нашей планеты
Наследство Фаберже
В Минмузее Ферсмана можно увидеть и сравнить минералы в их природной форме и уже в ограненном виде, а также их синтезированные аналоги. Большой вклад в пополнение коллекции музея внес сын знаменитого Карла Фаберже Агафон. Сегодня посетители музея могут увидеть незавершенное произведение Фаберже — пасхальное яйцо. Также в витрине Фаберже — цветные топазы, бериллы, александриты, фенакит, который когда-то был очень популярен и занимал центральное место в роскошных ювелирных украшениях.
Лабораторная работа
Специалисты постоянно возвращаются к старым образцам, а также изучают новые поступления. Музей начал создавать коллекцию еще при Петре I, будучи частью Кунсткамеры. В середине XVIII века поступающие в музей минералы описывал и изучал Михаил Васильевич Ломоносов.
С освоением новых технологий появилась возможность по-новому взглянуть на веками и десятилетиями хранящиеся в фондах образцы. «Часть исследований проводится здесь, у нас есть лабораторный корпус с высокотехнологичным оборудованием, — рассказывает Михаил Генералов. — Многие минералы, открытые в последние десятилетия, были собственно открыты и описаны с участием сотрудников музея. Нам как национальному музею передается образец всякого нового исследованного минерала, даже если он был изучен в других институтах.
Недавно я исследовал платиновые минералы, которые поступили в музей от очень известного человека — графа Алексея Александровича Стенбок-Фермора — больше 100 лет назад. Среди платиновых минералов нашлись такие, которые раньше не были представлены в коллекции. Например, самородный рутений», — рассказал Михаил. По его словам, иногда минералы оказываются не тем, за что их принимали.
Сейчас в распоряжении специалистов есть методы изучения, которые позволяют увидеть то, что невозможно было распознать раньше. «Например, мы используем электронный зонд. Очень тонкий поток электронов попадает на поверхность минерала и каждое вещество в его составе за счет торможения электронов в нем отзывается своим спектром рентгеновского излучения. Эти спектры воспринимает прибор. Сегодня таким образом можно узнать состав малюсенького зерна размером с микрон».
Также проводятся рентгеноструктурные исследования, которые позволяют определить кристаллическую структуру минерала. «По мере появления новых приборов мы узнаем что-то новое», — отмечает Михаил Генералов.
