Берилл

Геологический факультет

Кафедра общей геологии и геодинамики

Реферат по теме

«Берилл»

Новочеркасск 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Берилл

2. Разновидности берилла

2.1 Изумруд

2.2 Аквамарин

2.3 Розовые и красные бериллы

2.4 Жёлтые и золотистые бериллы

2.5 Бесцветные бериллы

3. Синтетический изумруд

Заключение

Литература

Введение

С древнейших времён камень привлекал внимание человека. В самом начале своего развития первобытный человек в трудной борьбе за существование был вынужден сначала искать орудия труда и защиты, а чуть позднее и создавать их. Острый кусок твёрдого камня являлся незаменимым орудием для охоты и защиты от врагов.

Постепенно у человека стало развиваться чувство красоты. На неолитических стоянках рядом с каменными орудиями находят украшения из цветной гальки, кристаллов различных минералов и раковин. А.Е.Ферсман писал: « Яркие краски речной гальки, прозрачность горного хрусталя, красота самоцвета не могли не привлечь внимания человека. Появился новый стимул для изучения камней, и человек начинает предпринимать далёкие странствия в поисках их».

1. Берилл

Берилл представляет собой островной силикат бериллия и алюминия - Be3Al2[Si6O18] . В качестве примесей могут присутствовать щелочные элементы; Na, K, Li, Rb, Cs, Cr, Vg, Ca, Sc, Mn, Ti, V, Ga, Ge, B, P. Берилл относится к гексагональной сингонии дигексанально-бипирамидального класса симметрии. Структура берилла состоит из колец [Si6O18] соединённых через атомы Be и Al . Кольца образуют вытянутые вдоль оси шестого порядка колонки. Колонки из колец [Si6O18] связаны бериллиево-кислородными тетраэдрами и алюмокислородными октаэдрами. Каналы могут вмещать молекулы воды, ионы цезия и натрия.

Кристаллы берилла часто характеризуются правильной формой. Размер их сильно варьирует. Обычно габитус кристаллов призматический. На гранях кристаллов часто наблюдаются фигуры роста и растворения. При растворении иногда образуются копьевидные кристаллы. Берилл встречается также в виде параллельных, сноповидных, радиально-лучистых и шестоватых агрегатов.

Берилл - кристалл оптически одноосный, отрицательный, но в редких случаях он становится двуосным. Блеск стеклянный, чуть жирноватый. Спайность отсутствует, наблюдается отдельность по пинакоиду {0001}. Излом неровный, раковистый. Твёрдость 7,5-8. Микротвёрдость равна 9149 - 14591 МПа. Твёрдость граней пинакоида несколько ниже. В воде берилл нерастворим, устойчив в кислотах. Очень медленно растворяется в расплавах щелочей КОН и NaOH. Температура плавления 1420о С. При нагревании свыше 1000о С берилл обесцвечивается, мутнеет и растрескивается.

Берилл - наиболее распространённый минерал бериллия. Он встречается в пегматитах, грейзенах, гидротермальных образования, россыпях. Была установлена зависимость некоторых особенностей берилла от температуры его образования: с понижением температуры изменяются окраска бериллов и их облик - от призматического до короткостолбчатого. При изучении газово-жидких включений в бериллах установлено, что температурный диапазон их образования достаточно широкий - от 700 до 200о С; основная масса бериллов образуется в интервале 500 - 300о С. Месторождения ювелирных бериллов известны в Бразилии, Мозамбике, ЮАР, Мадагаскаре, Намибии, США, Шри-Ланке, России.

2. Разновидности берилла

Окраска бериллов охватывает практически все цвета спектра. В зависимости от окраски различают следующие разновидности: травяно-зелёный - изумруд; голубой, иногда с зеленоватым оттенком - аквамарин, сапфирово-синий - аквамарин-максикс; розовый - воробьевит; землянично-красный - биксбиит; жёлтый, золотистый - гелиодор; бесцветный - гошенит; яблочно-зелёный - гешенит; синий - баццит. Встречаются также бериллы желтовато-зелёного, зеленоватого, голубовато-зелёного, фиолетового, коричневого, чёрного цветов, бериллы с астеризмом, эффектом кошачьего глаза и иризацией.

2.1 Изумруд

Изумруд - прекраснейший и излюбленный во все времена ювелирный камень. Современное название «изумруд» дошло до наших дней из глубокой древности, претерпев значительные метаморфозы. Персидское название «заморрод» со временем превратилось в греческое «смарагдос», а затем в латинское «смарагдус». Современное звучание «эмеральд» (изумруд) от латинского - emeraldпоявилось в средние века. Вначале под этим названием объединялись любые зленные камни, как прозрачные, так и непрозрачные. И в 16 веке так назвали именно разновидность берилла сочного зелёного цвета.

Интенсивность окраски изумрудов различная. В ювелирном деле используются изумруды от слабо-зелёного до густого темно-зелёного цвета. При одинаковых степени прозрачности, дефектности (наличии трещин и включений) и размере стоимость камня тем выше, чем интенсивнее его окраска, причём разница в стоимости камней различных оттенков цвета весьма значительна.

Зелёная окраска изумруд обусловлена ионами Cr3+, изоморфно замещающими ионы алюминия в октаэдрических позициях структуры берилла. Интенсивность окраски связана с содержанием этой примеси хрома. Изумруды различных месторождений отличаются разными оттенками зелёного цвета. Так, для колумбийских изумрудов характерен голубоватый оттенок. Для уральских и североамериканских - лёгкий желтоватый, придающий некоторую теплоту камню, что обусловлено присутствием ионов Fe2+ и Fe3+ в тетраэдрической позиции. Возможно, некоторое влияние на оттенки зелёного цвета изумруда может оказывать примесь ванадия. В изумрудах Норвегии концентрация V2O5 составила 0,95 при содержании Cr2O3 0,1%.

Часто в изумрудах наблюдается зональная окраска. Причём зональность может быть проявлена по-разному. Встречаются кристаллы со слабо окрашенной периферийной и интенсивно окрашенной центральной частью и наоборот. Другой тип зональности - изменение интенсивности окраски вдоль длинной оси кристалла, причём видно несколько перемежающихся полос различной интенсивности. Иногда кристаллы окрашены неравномерно. Окраска устойчива и не изменяется под воздействием света и тепла. Однако при нагревании до 700 - 800о С кристаллы несколько бледнеют. Изумруд оптически одноосный. Показатели преломления и двупреломление у кристаллов из различных месторождений могут несколько отличаться, что связано с изменением примесей, входящих в структуру изумруда. Это отражается и на плотности минерала. Изумруды некоторых месторождений люминесцируют в ультрафиолетовых лучах: красным цветом - в длинноволновом и зелёным - в коротковолновом диапазонах.

Месторождения изумрудов связаны с пегматитами, пневматолит-гидротермальными и гидротермальными образованиями. Меньшее значение имеют элювиально-делювиальные и аллювиальные россыпи. Важную роль играет состав вмещающих пород, из которых обычно заимствуется хром, необходимый для образования изумрудов.

2.2 Аквамарин

Аквамарин - голубой или зеленовато-голубой прозрачный берилл, цвет которого можно сравнить с цветом воды тропического моря.

Аквамарины из различных месторождений отличаются окраской - от небесно- голубой до тёмно-синей. Окрашены аквамарины обычно равномерно, однако в некоторых кристаллах окраска распределена зонально. Окраска аквамаринов обусловлена изоморфным вхождением в структуру бериллов ионов Fe2+ и Fe3+. Иногда встречаются очень крупные кристаллы аквамарина. В Бразилии был найден один из крупнейших аквамаринов массой 110кг и длиной 48,5 см. Центральная часть этого кристалла окрашена в голубой цвет, периферийная - в светло-зелёный, а промежуточная - в желтовато- зелёный. Форма кристаллов аквамарина, как правило, удлинённо-призматическая.

Помимо характерных для всех бериллов газово-жидких включений, часто расположенных в тонких каналах, в аквамаринах иногда наблюдаются твёрдые включения белого цвета, называемые «хризантемами» и «снежными знаками», слои мелких кристаллов, тонкие игольчатые включения.

Бериллы необычайно глубокого сапфирово-синего цвета были найдены в 1917г. в штате Минас-Жерайс в Бразилии на руднике Максикс и были названы аквамаринами-максикс. Однако окраска кристаллов оказалась неустойчивой: при дневном свете она или разрушалась или становилась жёлтой и рыжевато-коричневой.

2.3 Розовые и красные бериллы

Розовые бериллы известны под двумя названиями: воробьевит (в Европе) и морганит (в США).

Окраска воробьевита от бледной до глубокой розовой, иногда с жёлтым или оранжево-красным оттенком, который исчезает при нагревании. Она предположительно связана с присутствием ионов Mn2+. У данной разновидности берилла наблюдается высокое содержание щелочей (Li, Cs, K, Rb). В связи с высокими концентрациями Li и Cs предлагалось даже выделять воробьевит как отдельный минерал с формулой CsLiBe2Al2[Si6O18]. Воробьевиты в отличие от других бериллов в ультрафиолетовых лучах люминесцируют бледно-фиолетовым светом. У розовых бериллов острова Эльба наблюдается яркое голубовато-белое свечение. В рентгеновских лучах все они светятся тёмно-красным цветом.

2.4 Жёлтые и золотистые бериллы

берилл минерал синтетический

Жёлтые бериллы известны под названием гелиодоры (от греческого - солнечный). Иногда гелиодорами называют лимонно-жёлтые и оранжевые бериллы, а давитсонитами - золотистые. Однако последнее название не прижилось и почти не употребляется. Гораздо чаще их называют просто золотистыми бериллами.

Жёлтая окраска бериллов обусловлена присутствием в тетраэдрических и октаэдрических координациях Fe3+. Она исчезает при нагревании до 400оС. Кристаллы при этом становятся бесцветными или голубыми.

Гелиодоры порой отличаются исключительной чистотой и прозрачностью, например редкой красоты ярко-золотистые бериллы Забайкалья. Иногда встречаются зонально окрашенные кристаллы. Так были выделены два типа зональности. В бериллах Сибири наблюдается концентрическая зональность с более жёлтым ядром и синеватой каймой. В золотистых бериллах Забайкалья отмечается чередование окраски разных типов по длине кристалла. Такие бериллы напоминают полихромные турмалины.

2.5 Бесцветные бериллы

Бесцветные ювелирные бериллы встречаются довольно редко.

Плоские, иногда пластинчатые кристаллы берилла, бесцветные или светло-розовые, обогащённые обычно литием и цезием и формирующиеся на заключительных стадиях пегматитового процесса, называю ростеритами.

Кристаллы с острова Эльба иногда имеют зональную окраску: прозрачные бесцветные зоны у них наблюдаются только по периферии. Большого практического значения как ювелирные камни бесцветные бериллы не имеют. Однако в некоторых старинных ювелирных изделиях встречаются огранённые бесцветные бериллы. В целом подобные камни интересны только для коллекционеров.

3. Синтетический изумруд

Впервые синтетический изумруд получен в 1848 г. во Франции, однако коммерческого значения он не имел. В 50-е годы на мировом рынке продавался изумруд, полученный из раствора в расплаве. В 60-е было выпущено такое огромное количество синтетического изумруда, что возникла проблема с его реализацией.

Метод синтеза кристаллов из раствора в расплаве флюсов осуществляется при высоких давлениях способом обратного температурного перепада либо в изотермических условиях за счёт испарения расплава. В качестве флюса применяют оксиды лития и вольфрама или оксиды лития и молибдена. Процесс синтеза протекает очень медленно - в течении месяца на затравку из пластин берилла наращивается слой толщиной в 1мм.

В последние годы получил развитие гидротермальный метод синтеза изумрудов, при котором рост кристалла изумруда осуществляется на затравку из природного берилла при температуре 500-600о С, давлении 70-140 МПа с заполнением автоклава раствором на 2/3 объёма. Скорость роста кристаллов 0,8 мм/сутки.

Заключение

Благодаря разнообразной и красивой окраске, прозрачности и блеску бериллы издавна пользуются огромной популярностью. Для них применяются, главным образом, ступенчатая (изумрудная) или бриллиантовая огранка. В прошлом в изделиях для усиления окраски огранённого камня под него часто подкладывали фольгу того же цвета. Непрозрачные камни и камни с астеризмом или эффектом кошачьего глаза обрабатывают в форме кабошонов. На бериллах, главным образом на аквамаринах, вырезали геммы. Крупные кристаллы, например, аквамарина, использовали для изготовления различных поделок крупных размеров.

Неювелирный берилл также имеет огромное значение. Это -основная руда бериллия, широко применяемого в технике (бериллиевые бронзы, сверхлёгкие сплавы, отражатели нейтронов в атомных реакторах).

Литература

1. Андерсон Б.У. Определение драгоценных камней. М., Мир, 1983

2. Власов К.А. Изумрудные копи . М., АН СССР, 1960.

3. Минералогия гидротермальных месторождений бериллия /под редакцией Гизбурга А.И. М., Недра, 1976.