группа I-1-4. Твердость менее 5 — сфалерит, флюорит, брусит, цинкит, шеелит.
- Подтип I–2. Непрозрачные, сверкающие камни:
группа I-2-1. Однородные — гематит-кровавик, пирит, кобальтин, псиломелан;
группа I–2–2. Рисунчатые — гематит — гётитовая стеклянная голова, криптомелан — голландитовая стеклянная голова.
- Подтип I–3. Просвечивающие камни:
группа I–3–1. Яркоокрашенные камни — сердолик, хризопраз, хлоропал, розовый кварц, цветные полуопалы, смитсонит, пренит, цоизит, жадеит;
группа I–3–2. Камни с рисунком или красивыми включениями — агат, волосатик, моховик, оникс (сардоникс, карнеол);
группа I-3-3. Камни без рисунка и цветной окраски — халцедон, полуопал, кахолонг;
группа I–3–4. Псевдохроичные камни с определенной ориентировкой — благородный опал, лунный камень, иризирующий обсидиан.
- Подтип I–4. Непрозрачные матовые камни с красивой окраской и плотной фактурой поверхности:
группа I–4–1. Камни, применяемые в изделиях с последующей обработкой — бирюза, варисцит, коралл;
группа I–4–2. Камень, применяемый в естественном виде — жемчуг.
• Тип II. Ювелирно-поделочные камни
- Подтип II-1. Вязкие камни, твердость более 6:
группа II-1-1. Нефрит, жадеит и их твердые естественные имитации, гранат-хлоритовая порода, ксенолит, фибролит.
- Подтип II-2. Камни средней вязкости, твердость 5–6:
группа II-2-1. Яркоокрашенные камни — лазурит, родонит, амазонит, яшмы, унакит (агрегат эпидота и калиевого полевого шпата);
группа II-2-2. Рисунчатые камни — окаменелое дерево, пегматит графический, кремень рисунчатый, яшма, обсидиан, гелиотроп, периливт;
группа II-2-3. Псевдохроичные камни — беломорит, соколиный и тигровый глаз, серебристый (иризируюoий) обсидиан, авантюрин, перламутр;
группа II-2-4. Камни, применяющиеся в естественном виде:
подгруппа II-2-4а. Массивные камни — почки халцедона, смитсонита, нефрита;
подгруппа II-2-4б. Корки и наросты — аметистовые и кварцевые щетки, корочки уваровита, дендриты марганцевых минералов, самородной меди и серебра.
- Подтип II-3. Мелкие и средней твердости камни:
группа II-3-1. Обрабатываемые в холодном состоянии: малахит, азурит, змеевик, антрацит.
• Тип III. Поделочные камни
- Подтип III-1. Твердость более 5:
группа III-1-1. Стекловатые — обсидианы, яшмы, роговики, микрокварциты, железистые роговики;
группа III-1-2. Гетерогенные горные породы и минеральные агрегаты:
подгруппа III-1-2а. Льдистый кварц, кварцит-таганай, амазонитовый гранит;
подгруппа III-1-2б. Перидотиты, пироксениты, геденбергитовый скарн;
подгруппа III-1-2в. Лиственит, джеспилит;
подгруппа III-1-2г. Эклогит, гранатовый гнейс, турмалиносодержащие породы;
подгруппа III-1-2д. Гранитоиды, нефелиновые сиениты, лабрадорит, порфиры и т. д.
- Подтип III-2. Твердость от 5 до 3:
группа III-2-1. Просвечивающие — оникс арагонитовый и кальцитовый, флюорит;
группа III-2-2. Непрозрачные — мраморы, офиокальцит, ангидрит, змеевик, хлорит-серпентиновая порода.
- Подтип III-3. Мягкие, твердость менее 3:
группа III-3-1. Просвечивающие — алебастр, селенит, галит;
группа III-3-2. Непрозрачные — графит, талькохлорит, пирофиллит, брусит, стеатит.
Как можно заметить, основной принцип этой классификации — распределение горных пород и минералов по группам твердости, вязкости, зернистости и другим физическим свойствам, от которых зависит применение той или иной технологии обработки камня.
Все твердые тела разделяются на аморфные и кристаллические. Одна из особенностей аморфного вещества состоит в том, что при нагревании они размягчаются, становясь всё более жидкими. Четкой температуры перехода из твердого состояния в жидкое, т. е. температуры плавления, аморфные вещества не имеют. Это можно наблюдать на примере стекла, которое при повышении температуры размягчается, становясь всё жиже и жиже. По-другому ведут себя кристаллические вещества. При нагреве их температура повышается до тех пор, пока не начнется плавление. В этот момент подъем температуры прекращается и плавление происходит при постоянной температуре. Такая температура называется температурой плавления вещества. Каждое кристаллическое вещество имеет строго постоянную температуру плавления. Ее еще называют «точкой плавления». После полного расплавления температуру жидкого состояния вещества можно поднимать еще путем дополнительного нагрева, вплоть до перехода в газообразное состояние.
Примеры природных аморфных камней немногочисленны. Это янтарь, гагат, обсидиан.
Аморфное состояние вещества не является устойчивым и имеет тенденцию к кристаллизации. Так, аморфное стекло с течением времени кристаллизуется. С этим явлением хорошо знакомы стекольщики, которые не любят резать старые оконные стекла. Чем старее стекло, тем труднее получить ровный разрез.
Скорость и время кристаллизации разных аморфных веществ разная. У одних это могут быть годы, у других — тысячелетия.
Кристаллография — наука, изучающая формы, внутреннюю структуру, свойства кристаллов и процессы их образования.
Кристаллы — основная форма существования твердых тел. Подсчитано, что около 95 % каменной оболочки Земли находится в кристаллическом состоянии.
Практически все минералы имеют кристаллическую структуру. Она может быть выражена крупными кристаллами, вид которых всегда восхищает наш взгляд, или иметь скрытокристаллическое строение, которое мы можем видеть при помощи увеличительных приборов. Даже такое вещество, как глина, которое, казалось бы, совсем далеко отстоит от кристаллов, при рассматривании через микроскоп обнаруживает кристаллическое строение.
Кристаллография базируется на математике, физике и химии. Она объединяет три раздела: геометрическую кристаллографию, занимающуюся изучением внешних форм кристаллов и геометрических законов их образования; кристаллохимию, изучающую внутреннее строение кристаллических веществ и их зависимость от химического состава, и кристаллофизику, изучающую симметричные закономерности физических свойств кристаллов.
Элементы симметрии
Самая главная и наиболее общая закономерность кристаллических веществ — симметричность построения внутренней пространственной решетки и, как следствие, построение внешних форм согласно законам симметрии. Симметричность любой фигуры выявляется при помощи элементов симметрии. В кристаллических многогранниках существует три элемента симметрии. (Забегая вперед, скажем, что не во всякой форме кристалла обязательно присутствуют все три элемента.) Рассмотрим эти элементы на примере простой фигуры — куба (рис. 1).
Рис. 1
Центр симметрии — это точка внутри фигуры, свойство которой таково, что любая прямая, проведенная через эту точку, делится ею пополам. На нашем примере точка «о» есть центр симметрии. На рис. 1-I, II, III прямые а-а’, е-е’, h-h’, проходящие через центр симметрии «о», делятся пополам. Можно сколь угодно прямых провести через центр симметрии, причем через любые точки поверхности фигуры, и все они будут разделены пополам. Кристаллография трактует свойство центра симметрии еще и так: любая проведенная через центр симметрии прямая встречает по обе стороны на равных расстояниях соответственные точки фигуры. В кристаллах, имеющих центр симметрии, противоположные грани равны, параллельны и развернуты относительно друг друга на 180 градусов. Центр симметрии может быть только один, а в некоторых фигурах его может и не быть. Например, кристалл, имеющий форму пирамиды, центра симметрии не имеет.
Плоскость симметрии — это воображаемая плоскость, которая делит фигуру на две равные и зеркально одинаковые части. На нашем примере (см. рис. 1–1,IV) плоскости АБВГ, ИКПР и др. являются плоскостями симметрии. У рассматриваемой фигуры куба их девять. Три плоскости проходят под углом 90° к рёбрам (рис. 1–1), шесть проходят через противолежащие рёбра, которые лежат на этих плоскостях (рис. 1-IV). На рисунках изображены не все плоскости во избежание перегруженности.
В реальных кристаллах наибольшее количество плоскостей симметрии равно девяти, как в рассмотренном примере. Имеются и такие, у которых нет ни одной плоскости симметрии.
Ось симметрии — это условная прямая линия, проходящая через фигуру, при повороте вокруг которой на некоторый определенный угол фигура совмещается сама с собой. На рис. 1–1 вокруг любой из трех прямых а-а’, b-b’, с-с’, проходящих через центры противолежащих квадратов-граней куба, можно повернуть (в любую сторону) куб на 90° до полного совмещения его самим с собой. Таких поворотов можно сделать четыре. После полного оборота на все 360° куб займёт первоначальное положение. Количество совмещений при повороте на 360° называется порядком оси, вокруг которой выполняется поворот. Значит, рассмотренные оси являются осями симметрии 4-го порядка.
Вокруг осей d-d’, е-е’, f-f’, g-g’, проходящих через противолежащие трехгранные углы (рис. 1-II), куб можно повернуть до первого совмещения на 120°. При полном обороте на 360° произойдет три совмещения. Следовательно, эти оси называются осями симметрии 3-го порядка.
Оси h-h’, i-i’, k-k’, l-l’, m-m’, n-n’, проходящие через середины противолежащих ребер, позволяют повернуть куб на 180° до первого совмещения. Второе совмещение произойдет при полном обороте. По аналогии, эти оси называются осями симметрии 2-го порядка.