CC BY
79
УДК 549.091.7
А.А.Нуриевах, Л.А.Иванова2, В.Я.Медведев3 ОБЛАГОРАЖИВАНИЕ СИБИРСКИХ НЕФРИТОВ
Проведен ряд экспериментов в изобарно-изотермических условиях по изменению окраски нефритов ряда месторождений Сибири при температуре 5000С и давлении 1000 атм. Рабочей средой были смеси состава С -O-H- F с различным соотношением компонентов. Бледно окрашенные образцы желтовато-зеленого, охристо-бежевого и светло-бежевого цветов приобретают белую окраску с матовой поверхностью, неоднородной за счет отчетливо выраженных белых хлопьевидных включений; табачный нефрит со следами ожелезнения изменяет свою окраску на салатно-белую, что улучшает декоративно-художественные характеристики исследуемого материала. Ключевые слова: нефрит, облагораживание, температура, декоративно-художественные. Библиогр. 5 назв. Ил. 1. Табл.2
A.A. Nyrieva, L.A. Ivanova, V.Y. Medvedev ENNOBL SIBIRYAN NEPHRITE
Experimental researches of color change and decorative properties improvement of nephrite of Zabaikalie fields were carried out. The experiments were carried out in isobaric and isotermal condition at temperature -500oC and pressure -1000 atm in C-O-H-F systems with different components rate. The experiments revealed that the treatment of pale-colored samples in reduced conditions leads to improvement of decorative properties of nephrite of Kavikhtinskoe, Khoitin-skoe and Golubinekskoie fields. Key words: nephrite, ennoble, temperature, decorative-artaiir. Sources 5, pic. 1, tabl. 2
Представления о природе окраски нефрита базируются на многочисленных данных их химического изучения. Основным хромофорным компонентом нефритов является, несомненно, железо, входящее как видообразующий элемент в слагающие нефрит амфиболы, прежде всего актинолит. Основная роль в окраске нефритов отводится закисному железу.
Предполагается также красящее действие хрома [5], являющегося характерной изоморфной примесью. Источником хрома в нефритах обычно считают включения магнетита и хромшпинелидов, вокруг которых наблюдается наиболее интенсивная изумрудно-зеленая окраска.
:Нуриева Алёна Александровна - студентка факультета геологии, геоиформатики и геоэкологии, кафедра геммологии Иркутского государственного технического университета, 664074, г.Иркутск, ул.Лермонтова, 83, т/ф: (83952)405233
Nurieva Alena Aleksandrovna - student Gemmology Department of Irkutsk's State technical university. 664074, Irkutsk, Lermontova st. 83, т/f: (83952)405233
2Иванова Лариса Александровна - старший научный сотрудник Института земной коры СО РАН, 664033, г.Иркутск, ул.Лермонтова, 128, тел.:(83952)427191
Ivanova Larisa Aleksandrovna - doctor es geological and mineralogical scienes, SSM, IEC SB RAS. e-mail:[email protected]
3Медведев Владимир Яковлевич - старший научный сотрудник Института земной коры СО РАН, 66403, г.Иркутск, ул.Лермонтова, 128, тел.: (83952)427191
Medvedev Vladimir Jkovlevich - Doctor es geological and mineralogical scienes, SSM, IEC SB RAS
Нефрит достаточно широко распространен [3], его месторождения известны на всех континентах земного шара. За рубежом открыты более 20 месторождений нефрита, в том числе 6 - в США (штаты Калифорния, Вайоминг и Аляска), 5 - в Южной Зеландии (на Южном острове), 4 - в Китае (предгорье хребта Куэнь-Лунь в Восточном Туркестане), 3 - в Канаде (штат Британская Колумбия и территория Юкон), 2 - в Австралии (на полуострове Эйр в штате Южная Австралия) и по одному месторождению или проявлению - в Польше (Силезия), Германии (Гарц), Швеции, Мексике, Зимбабве, Тайване, Казахстане, Бразилии, Турции. В России месторождения и проявления нефрита известны в Восточном и Западном Саянах, Юго-Западном Прибайкалье, Средне-Витимском нагорье, Якутии, на Полярном и Южном Урале и в Туве.
При разработке нефритовых месторождений попутно с добычей кондиционного материала вывозится большое количество низкосортного нефрита, использование которого в качестве поделочного камня ограничено. Непостоянство рыночного спроса на изделия из нефрита тех или иных оттенков создает дополнительные трудности, значительное количество сортового материала в обработку не вовлекается.
Ещё в Древнем Китае практиковалось искусственное окрашивание нефрита в каштановый цвет - жад конский [1]. Способы облагораживания камнесамо-цветного сырья, направленные на улучшение декоративных свойств за счет изменения окраски, усиления цветового тона и прозрачности, очень разнообразны. Термическая обработка минералов, заложившая основу этому направлению, является составной частью многочисленных методов и технологических разработок по облагораживанию. Применение автоклавов для обработки несортового материала значительно расширило технические воз-
можности процесса облагораживания самоцветов и поставило данные исследования на качественно новую ступень, позволяя не только существенно повысить температуру обработки, но и варьировать давлением в широких пределах.
В настоящее время облагораживание нефрита проводят в автоклавах в восстановительной атмосфере при давлении 400-500 атм., температуре 3 00-5 000С в течение 24-100 часов. В результате происходит изменение цвета нефрита от грязно-зелёного до устойчивого яблочно-зелёного. Из табачно-бурых нефритов получают сургучно-красные и жёлтые за счёт окисления железа и появления мета-стабильного гематита. Иногда при этом получаются полихромные нефриты зеленовато-красного цвета, а бледно окрашенные нефриты в значительной степени осветляются. Другим способом облагораживания с изменением окраски во всём объёме изделия является облучение в реакторе ускоренными электронами.
Разработанная методика облагораживания природных камней и изделий из них в гидротермальных условиях при высокой температуре и под давлением [2] является для нефрита наиболее оптимальным методом обработки некондиционного материала, с целью вовлечения его в производство. Поскольку особенностью нефритовых месторождений является их уникальность, методика облагораживания некондиционного сырья требует своего уточнения для конкретных нефритовых проявлений.
Проведено исследование по изменению окраски и улучшению декоративно-художественных свойств нефрита ряда месторождений Сибири. В пределах Сибирской провинции известны четыре нефритоносных района: Западно-Саянский, Восточно-Саянский, Джидин-ский и Витимский. В работе использованы образцы различных окрасок этих районов:
- табачно-зеленый нефрит со следами ожелезнения Куртушибинского месторождения в Западном Саяне;
- нефрит яблочно-зеленого цвета Ос-пинского месторождения Восточного Саяна;
- темно-зеленый нефрит Хамархудин-ского месторождения, входящего в Джидинский нефритоносный район;
- нефриты белого, желтовато-зеленого, охристо-бежевого и светло-бежевого цветов Голюбинского, Удоканского, Кавоктинского и Хойтинского месторождений Витимского нефритоност-ного района.
Эксперименты проводились в изо-барно-изотермических условиях при температуре 5000С и давлении 1000 атм. Рабочей средой были смеси состава С - О -Н - Б с различным соотношением компонентов. В качестве рабочих сосудов высокого давления использовались автоклавы.
Эксперименты проводились в восстановительных (90%Н2О+ 10%Н2) и окислительных (90%Н2О+ 10%02) средах. Для создания газовой смеси Н2+Н2О применялось восстановление воды металлическим алюминием по реакциям 3Н2О+2Л1=Л12Оз+3Н2 с последующей гидратацией незначительной части вновь образованной окиси А12Оз+3Н2О= =2Л1(ОН)3. Создание бинарной смеси О2+Н2О производилось за счет разложения перекиси водорода Н2О2=О2+2Н2О.
В результате экспериментов в окислительных условиях светло-зеленый образец Удоканского месторождения изменил окраску частично, центральная часть почти не изменилась, периферийная -стала желто-зеленой. Зеленовато-бежевый нефрит Кавоктинского месторождения приобрел желтовато-зеленый оттенок с отчетливо выраженными белыми хлопьевидными включениями. Образцы нефрита бежевато-коричневого и темно-
коричневого цветов Хойтинского месторождения изменили окраску на серовато-белую с мелкими коричневатыми вкраплениями.
Изменение окраски образцов отмечается и в восстановительных условиях. Яблочно-зеленый нефрит Оспинского и нефрит табачного цвета Куртушибинско-го месторождений приобрели молочные тона. Бежевато-коричневые образцы Хой-тинского проявления изменили свою окраску на белую с отчетливо выраженными хлопьевидными включениями. Светло-зеленый нефрит Удоканского и желтовато-зеленый нефрит Кавоктинского месторождений также приобрели белую окраску. Окраска темно-зеленого нефрита Хамар-Худинского месторождения стала значительно светлее. Белый нефрит Го-любинского месторождения приобрел более насыщенный белый тон.
Как было отмечено выше, одним из основных хромофорных компонентов, обуславливающих окраску нефритов, является железо (закисное и окисное). Окраска высоко железистых нефритов темно-зеленая, а мало железистые разности обычно светлоокрашены. Подтверждением этому служат результаты химических анализов разноокрашенных образцов до и после экспериментов в системах: С - О -Н и С - О - Н - Б (табл. 1). В результате экспериментов в восстановительных условиях величина БеО/Бе20з в образцах возрастает. Визуально образцы становятся значительно светлее.
По результатам рентгеноструктур-ного исследования образцов установлено, что параметры элементарной ячейки для исходных и экспериментальных образцов практически идентичны (табл. 2). Ди-фрактометрические картины, снятые в области углов 29 Си 10-65 , для образцов до и после экспериментов представлены на рис. 1.
Таблица 1
Изменение соотношения закисно-окисного железа в нефритах до и после экспериментов
Окраска образца Месторождение Период проведения анализов БеО, вес. % Бе203, вес. % Ре0/Бе20з Длительность эксперимента, ч
Табачно-зеленый Улан-Ходинское До эксперимента 2,12 0,9 2,34
После эксперимента 2,20 0,69 3,19 60
Зеленовато-серый Буромское До эксперимента 0,66 0,57 1,16
После эксперимента 1,24 0,17 7,29 72
Темно-зеленый Хамархуди нское До эксперимента 9,68 0,99 9,7
После эксперимента 9,13 0,45 20 96
Желтовато-зеленый Удоканское До эксперимента 0,45 0,50 0,9
После эксперимента 0,32 0,1 3,2 96
Рис. 1. Дифрактометрические картины для исходного (верх) и экспериментального (низ) образцов:
Т= 500оС, Р=1000 атм, 90% Н20+10% Н2, т= 96 ч
Таблица 2
Параметры элементарной ячейки нефритов
Образец Условия эксперимента а, А Ь, А с, А В
1 2 3 4 5 6
С-1 Исходный образец 9,78 18,00 5,27 104,60
500оС, 1000 атм, 756 ч. 9,79 18,04 5,28 104,70
С-2 Исходный образец 9,76 18,02 5,28 104,70
500оС, 1000 атм, 756 ч. 9,79 18,05 5,28 104,50
А-01 Исходный образец 9,82 18,04 5,26 104,71
500оС, 1000 атм, 96 ч 9,83 18,02 5,27 104,73
А-10 Исходный образец 9,84 18,04 5,28 104,68
500оС, 1000 атм, 96 ч 9,83 18,03 5,27 104,68
Примичание. Аналитики З.Ф. Ущаповская, М.Н. Рубцова. ИЗК СО РАН
Таким образом, эксперименты по облагораживанию в изобарно-изотер-мических условиях показали, что выдержка бледно окрашенных образцов в восстановительной атмосфере приводит к улучшению декоративно-художественных свойств нефрита Кавоктинского, Хойтинского и Голюбинского месторождений. Нефрит в результате обработки приобретает белую окраску с матовой поверхностью, неоднородной за счет отчетливо выраженных белых хлопьевидных включений. Табачный нефрит со следами ожелезнения Куртушибинского месторождения приобретает салатно-белый почти однородный оттенок.
Данная методика может быть использована для улучшения декоративных свойств нефрита рассматриваемых месторождений.
Библиографический список
1. Буканов В. В. Геммологический сло-варь.-СПб.: ОАЗТ Медный Всадник, 2001.-208 с.
2. Медведев В. Я., Иванова Л. А. Флюидный режим нефритообразования. -Новосибирск: Наука, 1989.-129 с.
3. Мельников Е. В. Дороже золота, прочнее стали // Ювелирный мир.-1999.- №2.- С.48-49.
4. Николаев С.М. Камни и легенды. -Новосибирск, 2003. -266 с.
5. Платонов А. Н. и др. Об окраске нефритов // Конституция и свойства минералов.- Киев: Наукова думка, 1975. -Вып. 9 .-С. 52-58.
Рецензент: доктор геолого-минералогических наук, профессор, зав. кафедрой геммологии Р. М. Лобацкая
