«Принцы» и «нищие» в царстве минералов

Рубины и сапфиры

Масса земной коры на 8,8 % состоит из алюминия. В основном он содержится в трехокиси алюминия Аl2О3 и, алюмосиликатах (также в виде трехокиси). Этот элемент в значительных количествах входит в состав глин, каолинов, полевых шпатов, слюд и многих других минералов — всего их известно свыше 250. Трехокись алюминия — необычайно прочное и устойчивое соединение, так, глинозем плавится только при 2000 °C.

Сродство алюминия к кислороду настолько велико, что сгорание металлического алюминия в кислороде является одной из самых сильных экзотермических реакций. Идея использования этой реакции в ракетах впервые была высказана Ф. А. Цандером — одним из основателей Группы изучения ракетного движения (ГИРД), старшего сподвижника С. П. Королева. Алюминиевый порошок используется как присадка к ракетному топливу.

Основным сырьем для производства алюминия является боксит — глинистая порода, состоящая в основном из гидроокисей алюминия. Впервые такая порода была найдена во Франции, близ деревни Бо. Мировая добыча бокситов составляет сейчас десятки миллионов тонн в год. Содержание глинозема (Аl2О3) в бокситах колеблется от 28 до 60 %. Бокситы используются для производства не только металлического алюминия, по и красок, сорбентов, цементов, огнеупоров, а также искусственных корундов.

В отличие от глиноподобных мягких бокситов корунды, имеющие почти ту же химическую формулу — Аl2О3, уступают по твердости лишь алмазу. Корунды широко используются в качестве абразивов, а два минерала группы корунда — рубин и сапфир — известны как драгоценные камни.

Яркий блеск красного рубина и синие переливы сапфира восхитительны. Замечательно, что один и тот же минерал благодаря ничтожному количеству различных примесей славится различными великолепными цветами. Существуют желтые камни, обладающие наибольшей твердостью, блестящие, почти бесцветные камни, правда, уступающие алмазу по игре, камни, обладающие другой, менее привлекательной окраской — лиловой, желтоватой, голубоватой и зеленой. При внимательном рассмотрении оказывается, что лиловые камни состоят из чередующихся синих и красных слоев; обычны желто-синие пятнистые камни. Благодаря особенностям кристаллической структуры в некоторых камнях, ограненных в виде округлого тела (кабошона), как бы высвечивается яркая звезда.

Термин «корунд» применяется для обозначения непрозрачных камней, которые измельчаются в порошок и используются как абразив. Такой «корунд» является относительно чистым материалом, чем отличается от «наждака», также представляющего собой измельченный корунд, но в смеси с магнетитом и другими тяжелыми минералами, имеющими более низкую твердость. Словом «сапфир» ювелиры обозначают все разновидности корунда, за исключением красного рубина. Сапфир в зависимости от примесей в структуре корунда бывает белым, желтым, зеленым, сипим и даже розовым.

Слово «рубин» происходит от латинского ruber — красный. В средние века, когда о природе драгоценных камней знали немного, это слово широко использовалось для обозначения всех красных камней, но в конце концов стало прилагаться лишь к наиболее твердому из них — красной разновидности корунда.

Чистый корунд бесцветен. Чудные цвета, прославившие этот минерал, обязаны своим происхождением ничтожнейшим примесям других элементов. Так, рубин своей окраской обязан хрому. Окись хрома изоморфна с глиноземом, и поэтому хром гармонично входит в кристаллическую структуру глинозема, замещая алюминий. Но ионы хрома превышают по размерам ионы алюминия, деформируя кристаллическую структуру, из-за чего видимый свет сдвигается в красную область спектра. В опытах по синтезу рубина окись хрома добавляется в качестве окрашивающего агента.

Синий цвет сапфира обусловлен присутствием в нем титана; разработан синтез сапфиров с применением этого элемента в качестве окрашивающего материала. Желтая окраска корунда связана с присутствием окиси железа.

Помимо украшений, драгоценный корунд благодаря высокой твердости применяется в качестве подшипников для движущихся частей в часах и других высокоточных приборах. В этой области синтетический корунд вытеснил натуральные камни — не столько из-за его меньшей стоимости, сколько из-за того, что ориентировку кристалла, которая является важным фактором, легче установить на выращенном кристалле.

Несмотря на успешный синтез рубина, сапфира и других разновидностей корунда, такие материалы не обладают какой-либо коммерческой ценностью. Естественные камни уникальны и поэтому стоят дорого. Крупные рубины, встречающиеся сравнительно редко, являются одними из самых драгоценных камней. Крупные сапфиры встречаются чаще и стоят дешевле. Желтые и другие разновидности корунда пользуются небольшим спросом, и цены на них низкие.

Почти вся мировая добыча красивых рубинов осуществляется в знаменитых рубиновых копях, расположенных в Бирме на высоте около 1200 м над уровнем моря.

До 1885 г. разработка копей являлась монополией бирманских владык и велась только по выдаваемым королем лицензиям. Копи были известны еще в глубокой древности, но их ранняя история окутана тайной. Говорят, что некий хитрый король в 1597 г. выменял бесполезную якобы территорию у соседних китайских владык на небольшой и не имевший значения город на реке Иравади. Копи разрабатывались получившими лицензии рудокопами — «пожирателями руды», как их называли на языке этой страны, которые должны были не только платить за полученную привилегию, но и отдавать королю все камни массой свыше некоторой определенной величины. Королевские чиновники постоянно подозревали горняков в том, что они нарушают закон и разбивают наиболее крупные камни.

После 1887 г. копи разрабатывались английской компанией «Бёрма руби майнз». По мере истощения богатых площадей и с усилением конкуренции синтетических рубинов возникли финансовые трудности, так что в 1931 г. фирма прекратила свое существование. Контроль за этой отраслью промышленности взяло на себя правительство Бирмы, и вскоре оно стало выдавать лицензии, предусматривающие использование механизмов и взрывчатых веществ, хотя все еще были широко распространены примитивные методы добычи. Японское вторжение во время второй мировой войны положило конец работам вплоть до 1945 г.

Недалеко от месторождения рубинов в Бирме добывают и сапфиры. Огромный камень, известный под названием «Драгоценность джунглей», был найден в 1929 г. на поверхности земли, непосредственно под травяным покровом; в необработанном виде он весил 958 карат.

Богатейшие месторождения сапфиров и рубинов имеются в Таиланде, Шри Ланке, Кампучии, Индии. В СССР эти минералы встречаются на Урале и Памире.