Текст книги "Жемчуг"

Автор книги: Борис Сребродольский

сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 10 страниц)

До 1962 г. в нашей стране было известно всего 19 месторождений «пещерного жемчуга», из них два на Урале. Сейчас «жемчуг» найден более чем в десяти уральских пещерах (Сказка, Максимовича, Калкаман-Тишек, Сумган-Кутук, Медвежье Логово, Пропащая Яма, Капова, Кизеловская и др.). Пещера Жемчужная и грот Жемчужный (Дивья пещера) своим названием обязаны находкам в них крупных «пещерных жемчужин». Красивые «жемчужины» встречены на дне Кизеловской пещеры в слое элювиальной глины [Ястребов, 1961]. Это шаровидные, эллипсовидные, бобовидные, иногда слегка сплюснутые горошины белесого или светло-желтого цвета, размером от 0,5 до 1,5 см в поперечнике. Поверхность их матовая, шероховатая, строение концентрически-слоистое. В разрезе наблюдается чередование белых и темных слоев, содержащих примесь органического вещества и полуторных окислов. Иногда «жемчужины» цементируются в своеобразный гроздьевидный агрегат (по 10—20 штук). Состав их в основном кальцитовый (97,03%), из других компонентов выявлены MgCO ₃(0,56%), Fe ₂CO ₃(0,76%), органическое вещество (2,76%), вода (0,46%) и нерастворимый остаток (1,76%) [Максимович, 1955].

За рубежом значительные скопления «пещерного жемчуга» известны в Болгарии, ГДР и Австралии. В Болгарии они обнаружены в 90 пещерах и достаточно хорошо описаны Н. Т. Чолаковым [1964]. В области южноболгарского карста «подземный жемчуг» обилен в пещерах Лепеница, Хралупа, Разньовете, Лакатник; на севере Болгарии – в Градешницкой пещере. Условия образования «жемчуга» в пещерах различны, что сказывается на его форме, размерах и строении. Он имеет сферическую, овальную, линзообразную, цилиндрическую и неправильную форму. Неправильный «жемчуг» полиэдричен. Поверхность его гладкая, обусловленная активным воздействием гидрогеологического фактора, или неровная (шероховатая) до ежеподобной, возникшая в спокойной гидродинамической обстановке. Иногда «подземные жемчужины» имеют неправильную форму с характерными угловатыми отростками. В пещере Лепеница «жемчужины» различаются по внешнему виду. В одних озерцах находятся десятки мелких оолитов и крупных пизолитов, в других – только крупные «жемчужины» более 10 мм в поперечнике. Форма их овальная, сплющенная или эллипсовидная, реже цилиндрическая. В застойных водах образуются небольшие (до 2 мм) ежеподобные и розетковидные оолиты, состоящие из нескольких центров и окруженные общей оболочкой. Цвет «жемчужин» белый, зеленоватый или серый. Длина и диаметр наиболее крупных пизолитов в пещере Ахметьова соответственно 35 и 15, 29 и 9, 27 и 12, 22 и 14 мм. Форма их преимущественно цилиндрическая. Любопытно, что эти «жемчужины» образовались в течение одного года.

Независимо от формы все «подземные жемчужины» в разрезе состоят из небольшого ядра и наросших на него концентрических карбонатных слотов. Характер облекания ядра определяет форму пещерного образования. Слойки имеют кальцитовый состав. В одном и том же слое встречаются различные по внешнему виду зерна. Чаще на ядре нарастают сравнительно крупные призматические зерна кальцита, затем по мере роста «жемчужины» величина зерен постепенно уменьшается. Самые последние слойки часто образованы скрытокристаллическим (порошковатым) кальцитом, содержащим примесь глинистого вещества, гидроокислов железа или кристалликов пирита. Радиально-волокнистое строение «жемчужин» наблюдается редко.

На территории ГДР в пещере Рюбеланд в Гарце обнаружены желтовато-коричневые «жемчужины» величиной до 2,5 см [Arnold, 1981]. В шахте, пройденной в Рудных горах, встречено более 2 тыс. «жемчужин», желтоватый цвет которых объясняется примесью солей окисного железа. Условия образования их следующие: температура в горных выработках 6,7° С, дебит капежа 0,9 л/ч, pH воды 7,57, минерализация 561,3 мг/л.

В Австралии кальцитовые оолиты и пизолиты наиболее детально изучены из пещеры Ангела на полуострове Морнингтон [Максимович, 1955]. Их особенно много (до 2,5 тыс.) в карманообразных углублениях в известняках, где наблюдается капеж воды. Температура воздуха в пещере 16,7° С, а воды 14,4° С; вода имеет гидрокарбонатный состав, ее минерализация достигает 395 мг/л.

Основным фактором, обусловливающим образование «пещерного жемчуга», является капеж воды и ее движение в мелких водоемчиках, способствующих перемещению в них зародышей будущих «жемчужин» и облеканию их при этом выпадающим из раствора карбонатом кальция.

Из вышеизложенного следует, что «пещерный жемчуг» имеет много общих черт с обычным жемчугом. Черты сходства проявляются прежде всего в строении жемчужин, в их концентрически-скорлуповатом и радиальноволокнистом сложении. Формирование жемчужин происходит путем медленного облекания посторонних частиц тонкими слоями карбоната кальция. Характерная особенность описанных образований состоит в периодичности отложения карбонатного вещества. Удивительной особенностью обоих типов жемчужин следует считать тот факт, что они иногда на 95% состоят из карбоната кальция. Отличия между обычным и «пещерным жемчугом» обусловлены условиями их формирования. Арагонит, из которого состоят обычные жемчужины, является редкой в неживой природе модификацией углекислого кальция. Для его образования небиологическим путем требуются достаточно специфические условия. Различная минеральная форма карбоната кальция в обоих типах жемчужин вряд ли оказывает существенное влияние на соотношение в них изотопов углерода. Несколько большее обогащение обычного жемчуга «легким» изотопом углерода по сравнению с «пещерным жемчугом» происходит благодаря биологическому фракционированию изотопов моллюском. Такое фракционирование реализуется через метаболизм веществ в клетках, органах и других системах организма.

Заключение

Щедро одарила природа жемчуг чудесными свойствами. Этот красивый самоцвет в естественном виде и прошедший через умелые руки художника доставляет огромное эстетическое наслаждение.

Следует подчеркнуть, что именно возросший интерес к жемчугу и другим биогенным минералам привел к выделению из минералогии особого направления – биологической минералогии, главная задача которой – расшифровка истории зарождения, роста и изменения минеральных продуктов живой природы.

Структура, форма, состав и многие свойства жемчуга зависят от условий его формирования в организме моллюска. Применение последних достижений минералогии, биологии, физики и химии (современной кристаллохимии, оптической и люминесцентной спектроскопии, электронной микроскопии, электронно-зондовых исследований, рентгеновского, рентгенофлюоресцентного, нейтронно-активационного и изотопного анализов, метода окрашивания и др.) для изучения этих условий позволяет сделать вывод о весьма сложном строении жемчуга и перейти от качественных характеристик к количественным параметрам процесса жемчугообразования и получению жемчуга с заданными свойствами.

Жемчуг – материал больших, еще не познанных до конца возможностей. Особенно большие перспективы открываются при его культивировании.

Работы по культивированию жемчуга в нашей стране проводились еще в конце 20-х – начале 30-х годов. В 1929 г. экспедиция под руководством И. В. Гуттуева провела подсадку песчинок в 600 раковин на одной из рек Северо-Запада СССР. В 1930 г. подобная операция была произведена на 8000 жемчужниц. Раковины с внедренными в них телами специально метились. Однако, как показал вылов 700 меченых раковин в 1936 г., эта операция не дала ожидаемых результатов: в раковинах оказались только жемчужные наросты. Это объяснялось тем, что тело внедрялось не между мягкими тканями моллюска, а между мантией и стенкой раковины.

Образование жемчуга – сложный биохимический процесс, регулируемый многими факторами, которые по мере изучения жемчуга новейшими методами все более детализируются. Биогенное кристаллообразование осуществляет органическая матрица. Биохимическим составом матрицы определяется кристаллизация карбоната кальция в форме кальцита или арагонита в точках, где наиболее полно проявляется сродство между органическим и минеральным компонентами. Отсюда вытекает насущная необходимость изучения матрицы на молекулярном уровне с привлечением современных методов биологических исследований, включающих выяснение роли и значения многих клеток в организме, раскрытие механизма сложнейших внеклеточных превращений и процессов обмена веществ. Сочетание гистохимических исследований с электронномикроскопическими даст возможность глубже проникнуть в сложные процессы жизнедеятельности клетки.

Дальнейшего изучения требует выяснение условий роста жемчуга в организме моллюска. Установлено, что рост арагонита жемчуга происходит по законам роста кристаллов. Минеральной средой является экстрапаллиальная (полостная) жидкость, создаваемая моллюском. Из нее обособляются агрегаты кристаллов арагонита с упорядоченным и неупорядоченным строением, что связано с закономерным и незакономерным расположением зародышей кристаллов, одновременным и разновременным их ростом. Заметим, что выращивание жемчуга ставит своей целью получение жемчужин с правильной ориентировкой призматических и пластинчатых кристаллов арагонита. Такие жемчужины характеризуются и наилучшими механическими свойствами.

Заметно снижает качество жемчуга наличие в нем полостей, выполненных друзами-щетками кристаллов арагонита, сформировавшихся в разное время. В отличие от обычных кристаллов срастание биогенных кристаллов в агрегат происходит с участием разграничивающих их органических пленок, связанных с матрицей. Эти пленки представляют собой проницаемые клеточные мембраны; по ним происходит транспортировка веществ, необходимых для роста кристаллов. Нарушение строения и функций мембран влияет на форму растущих кристаллов арагонита.

Строение и форма жемчужины отражают последовательные стадии ее роста в «жемчужном» мешке. Они контролируются двумя главными факторами: скоростью кристаллизации арагонита и симметрией окружающей их среды.

Отложение вещества жемчуга зависит от многих причин и происходит ритмически. Жемчуг лучшего качества образуется при медленной кристаллизации. При этом предпочтительнее возникают пластинчатые кристаллики арагонита, создающие перламутровую оболочку жемчужины. Увеличиваясь в размерах, они приобретают почти гексагональную форму, а затем сливаются в сплошную массу. Несомненно, что скорость и морфология выпадающих из раствора кристаллов арагонита в какой-то степени определяется примесью некоторых химических элементов в минералообразующей среде. Имеющиеся в литературе данные по механизму роста культивированного жемчуга позволяют предположить, что одним из таких элементов может быть марганец. Главным концентратором химических элементов в жемчуге является органическое вещество. Подмечено, что если увеличивается содержание химического элемента в воде, то же происходит не только в раковине, но и в жемчуге.

На форму жемчужины влияет симметрия среды – пространства, окружающего растущую жемчужину. Наилучшая (круглая) жемчужина образуется в «жемчужном» мешке тогда, когда степень свободы ее роста будет одинакова во всех направлениях (среда имеет симметрию шара). Недооценка этого фактора на начальных этапах выращивания жемчуга привела к тому, что образовавшиеся жемчужины имели форму, сильно отличающуюся от круглой.

С особым состоянием минералообразующей среды связано вращение кристаллов арагонита вдоль длинной оси в процессе роста. Это явление, отмеченное лишь для кристаллов арагонита природного жемчуга, видимо, связано с неблагоприятными условиями жизни моллюска. Оказывается, что скрученные кристаллы арагонита облегчают доступ питающих растворов к жемчужине и к тому же обусловливают весьма высокую ее прочность. Отметим, что скрученную форму имеют и выделительные клетки «жемчужного» мешка.

Зарождение жемчужины и ее дальнейший рост – процесс, сильно зависящий от условий жизнедеятельности моллюска. Поэтому жемчуг отличается от перламутра не только расположением слоев органического вещество (слои в жемчуге располагаются концентрически, а в перламутре – параллельно), но и более сложным составом. Особенно сложен состав пресноводного жемчуга, что является своеобразной реакцией моллюска на резкую смену климатических условий. Неодинаковыми условиями объясняются рост и размеры жемчуга: пресноводные жемчужины растут медленнее и достигают меньших размеров по сравнению с морскими жемчужинами. Отложение жемчужины в организме моллюска обычно влияет на форму раковины. Это особый поисковый признак, которым издавна пользуются искатели жемчуга.

Жемчуг, как и другие самоцветы органического происхождения, в неблагоприятных условиях теряет свои полезные свойства. Это обстоятельство необходимо учитывать всем, кто работает с жемчугом. Незначительные изменения жемчуга (пожелтение, потеря блеска) могут происходить еще в раковине. Они обусловлены плохими условиями обитания моллюска, избирательным поглощением им из воды некоторых химических элементов и другими факторами. Более значительные изменения происходят с жемчугом после извлечения его из раковины. Их следует связывать с поверхностным разложением, в первую очередь с обезвоживанием органического вещества, скрепляющего кристаллы арагонита в компактный агрегат. Вследствие этого агрегат жемчуга теряет связанность и постепенно разрушается вплоть до пылеватого состояния. Так жемчуг «стареет» и медленно «умирает». Речной и морской жемчуг изменяются по-разному, первый более долговечен.

Существенные изменения происходят с жемчугом при переходе его в ископаемое состояние. Такие случаи весьма редки и выяснены только в самых общих чертах. В ископаемом жемчуге разрушается органическая матрица, однако агрегат кристаллов не рассыпается, а цементируется в компактный агрегат. Количественно и качественно это явление в различных жемчужинах выражено неодинаково и зависит от индивидуальных их особенностей, характера вмешающих осадков и времени захоронения, исчисляемого десятками и даже первыми сотнями миллионов лет. Важная особенность ископаемого жемчуга состоит в самопроизвольной упорядоченности структуры вещества жемчуга, что заметно повышает ее сопротивление действию агентов внешней среды.

Заканчивая книгу о жемчуге, следует подчеркнуть большое значение минеральных продуктов живой природы в жизни человека. До самого последнего времени эти продукты не привлекли к себе внимания широкого круга исследователей. Мало они изучены в минералогическом отношении. Между тем минералогия оказывает неоценимую помощь в выяснении природы неорганического (минерального) и органического мира. Минерал в современном понимании не только физическое тело, химическое соединение с плотной упаковкой закономерно расположенных атомов, но и сложная система, тесно связанная с окружающей средой. Минералогия располагает необходимым теоретическим аппаратом, современными методами и новейшим оборудованием, вполне достаточным для исследования как обычных минералов, так и минеральных объектов живой природы.

Зарождение, рост и изменение биогенных кристаллов происходит в живом организме. Отсюда насущная необходимость тщательного изучения этих кристаллов и процессов, их порождающих, силами современной биологической науки. Между тем отсутствие должных контактов между специалистами минералогического и биологического профилей не позволяет полно проинтерпретировать полученные данные, дать им оценку и наметить пути дальнейшего исследования. Тесно примыкает к этой проблеме вопрос об участии живых организмов в формировании месторождений полезных ископаемых.

В нашей стране большой объем работ в области биологической минералогии проведен в последнее время А. А. Кораго и С. Н. Голубевым. За рубежом такие исследования интенсивно ведутся в Японии, а также и Швеции, Бельгии, Швейцарии, США, ФРГ и в других странах. Актуальными остаются вопросы биологии и минералогии жемчуга, минералогии и кристаллографии арагонита, поиски новых путей выращивания жемчуга, дальнейшее усовершенствование методов идентификации природных и культивированных жемчужин. Решение этих вопросов позволит глубже проникнуть в сущность жемчуга – одного из интереснейших образований природы.

Литература

Ал-Бируни.Собрание сведений для познания драгоценностей. Л.: Изд-во АН СССР, 1963. 518 с.

Андерсон Б.Определение драгоценных камней. М.: Мир, 1983. 458 с.

Буруковский Р.О чем поют ракушки. Калининград: Кн. изд-во, 1977. 110 с.

Галимов Э. М., Гриненко В. А.О влиянии процессов поверхностного выщелачивания на изотопный состав углерода вторичного кальцита.– Геохимия, 1965, № 1, с. 115—117.

Герасимов С. Л.Особенности поражения дальневосточной мидии Грея различными перфораторами.– В кн.: Биология мидии Грея. М.: Наука, 1983, с. 123—129.

Голубев Б. Ф., Есипов А. Б.Запасы пресноводной жемчужницы некоторых рек Северо-Запада РСФСР.– Тр. Всесоюз. науч.-исслед. и проект.-конструкт. ин-та ювелир. пром-сти, 1973, вып. 3, с. 51—68.

Голубев Б. Ф., Есипов А. Б., Дубров К. Ф.Биологические основы организации промысла жемчуга.– Там же, 1974, вып. 6, с. 80– 84.

Голубев С. Н.Реальные кристаллы в скелетах кокколитофорид. М.: Наука, 1981. 164 с.

Граевский Э. Я., Баранов И. В.Промыслово-экологическое исследование жемчужницы бассейна оз. Вадозеро.– Вести. ЛГУ, 1949, № 8. с. 14—31.

Григорьев Д. П.Минерал как организм.– В кн.: Проблемы генетической информации в минералогии. Сыктывкар, 1976, с. 6—7.

Дорст Ж.До того, как умрет природа. М.: Прогресс, 1968. 415 с.

Дублянский В. Н., Задорожная Л. П.Кальцитовые оолиты и пизолиты из карстовых полостей Украины.– В кн.: Вопросы минералогии осадочных образований. Львов: Изд-во Львов, ун-та, 1970, кн. 8, с. 54-60.

Дублянский В. Н., Ломаев А. А.Карстовые пещеры Украины. Киев: Наук. думка, 1980. 180 с.

Зарицкий П. В., Кит В. Н., Нестерова Л. Л.Пещерный жемчуг в угольной шахте «Торез» (Польша).– Вестн. Харьк. ун-та, 1979, № 184, вып. 10, с. 13—15.

Зорина И. П.Жемчуг. М.: Знание, 1972. 42 с.

Иванов А. В.Промысловые водные беспозвоночные. М.: Сов. наука, 1955. 355 с.

Козлова Л. Е., Краснов Е. В., Глебовская Е. А.и др. Сравнительное изучение скелетного состава ископаемых и современных кораллов.– В кн.: Палеобиогеохимия морских беспозвоночных. Новосибирск: Наука, 1980, с. 3—23.

Колесников Ч. М.Жемчуг меловых пресноводных двустворок Гоби.– Палеонтол. журн., 1973, № 3, с. 138—141.

Кораго А, А.Речной жемчуг. Л.: Недра, 1981. 119 с.

Корнилов Н. И., Солодова Ю. П.Ювелирные камни. М.: Недра, 1982. 239 с.

Ломоносов М. В.Мнение Академии наук о жемчуге, сысканном в Ливонии в Дерптском уезде.– Собр. соч. М.: Изд-во АН СССР, 1954, т. 5, с. 269—270.

Максимович Г. А.Кальцитовые оолиты, пизолиты и конкреции пещер и рудников.– Зап. Всесоюз. минерал, о-ва, 1955, ч. 82, вып. 1, с. 74—79.

Нгуэн Тинь.Кальций в тканях и полостных жидкостях некоторых пресноводных моллюсков семейства Unionidae: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. М.: МГУ, 1973. 29 с.

Николаев С. Д., Николаев В. И.Изотопный состав кислорода воды Белого моря: Тез. докл. VI Всесоюз. симпоз. по стабильным изотопам в геохимии. М.: ГЕОХИ АН СССР, 1976, с. 148—149.

Овчинников В.Рождение жемчужины. М.: Дет. лит., 1971. 63 с.

Попов С. В.Микроструктура раковины и систематика кардиид. М.: Наука, 1977. 123 с.

Пыляев М. И. Драгоценные камни и их свойства. СПб., 1896. 335 с.

Раевская Т. А.Проблемы хранения и реставрации экспонатов с драгоценными камнями.– В кн.: Реставрация, исследование и хранение музейных художественных ценностей. М., 1982, вып. 2, с. 1—31.

Рожков В. Л.Структура жизни. М.: Знание, 1976. 25 с.

Руссов С.Словарь жемчужный, или описание мест и вод, на пространстве России находящихся, в коих ловится жемчуг. СПб., 1829. 36 с.

Смит Г.Драгоценные камни. М.: Мир, 1980. 586 с.

Соболевский В. И.Замечательные минералы. М.: Просвещение, 1983. 191 с.

Технология ювелирного производства / Селиванкин С. А., Власов И. И., Гутов Л. А. и др. Л.: Машиностроение, 1978. 320 с.

Ферсман А. Е.К истории русского жемчуга.– Природа, 1916, № 7, с. 941—943.

Харченко В.Сльози молюска.– Наука i суспiльство, 1979, № 7, с. 56-57.

Хребтов А. К.Положение жемчужной промышленности в России. СПб., 1897. 27 с.

Чолаков Н. Т.Пещерный жемчуг Болгарии.– В кн.: Пещеры. Пермь: Перм. гос. ун-т, 1964, вып. 4(5), с. 71—84.

Шнюков Е. Ф., Деменко Д. П.Жемчуг Черного моря.– В кн.: Геология шельфа УССР. Твердые полезные ископаемые. Киев: Наук. думка, 1983, с. 173—179.

Якунина Л. И.Русское шитье жемчугом. М.: Искусство, 1955. 158 с.

Ястребов Е. В.Пещерный «жемчуг».– Природа, 1961, № 8, с. 68.

Anderson В. W., Payne С. J.The density of pearls and cultured pearls.– Gemmologist, 1953, vol. 16, N 8, p. 501—511.

Arnold A.Fossile Hohlenperlen und Hohlenperlen aus Bergwerken sowie den Hohlenperlen analoge Bildungen.– Fundgrube, 1981, Bd. 17, N 3, S. 66-70.

Bachmayer F., Binder H.Fossile Perlen aus dem Wiener Becken.– Ann. Naturhist. Mus. Wien, 1967, Bd. 7, S. 1—12.

Bevelander G., Nakahara H.Structure and amino acid composition of pearls exposed to sea water for four hundred years.– Earth Sci., 1975, vol. 29, N 2, p. 87-91.

Brown G.The diagnostic radiographic structure of pearls.– J. Gemmol., 1979, vol. 16, N 8, p. 501-511.

Forti P., Pasini G.Calcareous cave pearls with gypsum nuclei: An example of dissolution—precipitation equilibrium for the system calcite—gypsum.– In: Proc. 7th Intern. Speleol. Congr. Sheffield, 1977, p. 196-199.

Johnson P. V.Organic gem materials of Baja California, Mexico.– Gemmologist, 1962, vol. 31, N 371, p. 104—110.

Komatsu H., Akamatsu S.Differentiation of black pearls.– Gems and Gemol., 1978, vol. 16, N 1, p. 7—15.

Mutvei H.The nacreous layer in molluscan shells.– In: Mech. Biominer. Anim. and Plants 3rd Intern. Biominer. Symp. Tokyo, 1980, p. 3-11.

Ottemann J., Kirchmayer M.Uber Hohlen Perlen und die Microanalyse von Ooiden mit der Electronensonde.– Naturwissenschaften, 1967, Bd. 54, N 14, S. 360-365.

Schlossmacher K.Leitfaden fur die Exakte Edelsteinbesstumung. Stuttgart, 1950. 174 S.

Simkiss K., Wada K.Cultured pearls – commercialised biomineralisation.– Endeavour, 1980, vol. 4, N 1, p. 32—37.

Strunz H., Wachsen G.Perlen aus dem Fichtelgebirge.– Aufschluss, 1978, Bd. 29, N 11, S. 379-395.

Thorne P.The undiscovered pearle banks of Canada.– Rocks and Miner., 1974, vol. 49, N 1, p. 18—19.

Thorne P.Fossil pearls in the United States.– Rocks and Miner., 1976, vol. 51, N 8, p. 387-393.

Viehmann I.Un nou proces de geneza a perlelor de caverna.– Lucr. Inst. speol., 1962 (1963), N 1/2, p. 295-303.

Wada К.Spiral growth of nacre.– Nature, 1966, vol. 211, N 5056, p. 1427.

Wada K.Amino acid composition of the organic matrices in the cultured pearls and shell: Profiles of Japanese science and scientists. Tokyo, 1970. 227 p.

Webster R.Gems: their sources, descriptions and identification. L., 1975. 932 p.

Wise S. W., Villiers J.Scanning electron microscopy of molluscan shell ultrastructures: Screw dislocation in pelecypod nacre.– Trans. Amer. Microsc. Soc., 1971, vol. 90, N 3, p. 376—380.