Все о минерале кварц.

Содержание включений-до 3,5-4,0 млн/см3. Такие кристаллиты по своему размеру попадают в интервал коллоидных частиц, и, очевидно, их распределение и концентрация способны вызвать эффект Тиндаля. В некоторых зернах кварца из гнейсов не удается увидеть включений ни с помощью петрографического, ни металлографического микроскопа даже при максимальных увеличениях. Ни один из таких образцов не дает на рентгенограммах рефлексов, характерных для минералов включений. Кварц обоих типов (в том числе и свободный от включений) обладает оптическими свойствами, характерными для кварца с механическими напряжениями. При наблюдении в скрещенных поляризаторах видно, что кварц обоих типов сильно трещиноватый, а также механически напряжен. По сути дела все зерна выглядят так, как будто они очень близки к точке разрушения на чрезвычайно мелкие обломки. В некоторых случаях отмечается определенная связь между степенью раздробленности и глубиной синей окраски, наблюдаемой в отраженном свете. Ни один из типов кварца не изменяется при нагревании. Был сделан вывод о том, что синий цвет в случае обоих типов кварца обусловлен рассеянием света густо расположенными микротрещинами, разделяющими очень мелкие и по-разному ориентированные участки кварца. В некоторых случаях рассеянию с появлением синей окраски может способствовать наличие включений цоизита. Не исключено, что молекулы воздуха, заключенные между соседними, разделенными трещинами частицами, также способствуют некоторому рассеянию света.

Энергия излучения поглощается и переходит в энергию колебаний молекул твердого тела. Спектрометр непрерывно регистрирует поглощение образцом, подвергающимся облучению, и сканирование происходит по всему интервалу частот, который может оказаться полезным при исследовании. Положение и интенсивность линий поглощения позволяют получить информацию о составе образца (поскольку определенные группы молекул имеют характеристические частоты), а также сведения о способе вхождения некоторых молекул в данный материал.

Исследовать кварц с помощью инфракреной спектроскопии совсем просто. При этом нет необходимости в какой-либо мере разрушать образец; для исследования вполне достаточно иметь монокристаллы. Линд и Шмецер показали, что отличить синтетический аметист от натурального можно по инфракрасному спектру в области 3800-3000 см-1. Еще не вполне точно установлена взаимосвязь между содержанием элементов-примесей и интенсивностью спектральных линий (в особенности это относится к аметисту). Измерения на отражение непригодны для определения связанной воды или гидроксида, так как излучение недостаточно проникает в глубь образца.

В одной из статей Шнайдера и Дрёшеля (Schneiler, Drцschel, 1983) утверждается, что можно найти метод, позволяющий отличать природный аметист ОТ синтетического. У синтетического аметиста не наблюдается полисинтетического двойникования по бразильскому закону, тогда как для большинства (если не для всех) природных аметистов характерны такие двойники. Синтетический материал отличается не только по интерференционной фигуре, но и по отсутствию видимых двойниковых пластинок на поверхности, полированной тонким абразивом на мягком круге с низкой частотой вращения; при той же обработке естественных камней эти пластинки становятся видимыми. После такой проверки камень можно снова отшлифовать с очень небольшой потерей в его массе.

Инфракрасная снекгроскония. Был предложен другой способ отличить природный аметист от синтетического, основанный на применении инфракрасной спектроскопии. Критерием оценки природы образца служит пропускание или поглощение света с длинами волн 4000-100 см-1 (2500-100000 нм). Электромагнитное излучение в этой части спектра имеет частоты, соответствующие колебаниям молекул или определенным решеточным модам твердых тел. Колебания можно возбуждать с помощью электромагнитных излучений с той же частотой, если они сочетаются с изменением соответствующего дипольного момента. Дальнейшее обсуждение этого метода приведено у Линда и Шмецера (Lind, Schmelzer, 1983).

Между аметистами, выращенными щелочным и фторидным методами, имеется не только внешнее, но и внутреннее различие. Для всех пирамид роста характерен аметистовый цвет. Участки роста тригональных дипирамид и тригональных призм лишены какой-либо окраски. Когда кристаллы нагревают до 600-700°С, цвет исчезает; наблюдается помутнение и, как следствие, молочно-беловатый цвет. По данным инфракрасной спектроскопии этот эффект отчасти обусловлен абсорбированной водой.

Не существует метода, позволяющего отличить природный аметист от синтетического, если пользоваться обычными испытаниями, проводимыми специалистами по драгоценным камням. Как природные, так и синтетические аметисты дают полосы поглощения с максимумами при 950, 540, 360 и 270 нм. Кристаллы аметиста, выращенные в сильнощелочных калиевых растворах, проявляют аномальный плеохроизм. Красновато-фиолетовый цвет сменяется бледно-фиолетовым при наблюдении под различными углами. Полагают, что это связано с неравномерностью заселения позиций атомами трехвалентного железа. Как и природный, синтетический аметист обладает способностью терять окраску при нагревании. Под действием ионизирующих излучений этот цвет полностью восстанавливается. Плотность окраски кристаллов, выращенных в сильнощелочных растворах, несколько уменьшается, когда температура нагрева поднимается до 200°С. Максимальная скорость потери цвета наблюдается при температурах около 450°С. Окраска кристаллов, выращенных из почти нейтральных фторидных растворов, более устойчива. Если выдержать кристаллы в течение 160 сут при 330°С, то они частично сохраняют свой цвет, хотя интенсивность его становится значительно меньше (приблизительно вдвое).

Как для природного аметиста, так и для кристаллов, выращенных в сильнощелочных растворах, можно наблюдать широкую полосу поглощения в инфракрасном спектре. Существование этой полосы с серединой около 3400 см-1 (2941 нм) связано с присутствием молекулярной воды.