Опал – гидратированная аморфная форма кремнезема (SiO 2 · n H 2 O); содержание воды в нем может варьироваться от 3 до 21% по массе, но обычно составляет от 6 до 10%. Из-за своих аморфных свойств его относят к минералоидам , в отличие от кристаллических форм кремнезема, которые считаются минералами . Он откладывается при относительно низкой температуре и может встречаться в трещинах почти любых горных пород , чаще всего встречается в лимоните , песчанике , риолите , мергеле и базальте .
Считается, что название опал происходит от санскритского слова upala ( उपल ), что означает «драгоценный камень», а затем от греческого производного слова opállios ( ὀπάλλιος ).
Существует два основных класса опалов: драгоценные и обычные. Драгоценный опал демонстрирует игру цвета ( переливчатость ); обычный опал этого не делает. [5] Игра цвета определяется как «псевдохроматический оптический эффект, вызывающий вспышки цветного света от определенных минералов, когда они превращаются в белый свет». [6] Внутренняя структура драгоценного опала заставляет его преломлять свет, что приводит к игре цвета. В зависимости от условий, в которых он образовался, опал может быть прозрачным, полупрозрачным или непрозрачным, а цвет фона может быть белым, черным или почти любым цветом визуального спектра. Черный опал считается самым редким, а наиболее распространенными являются белые, серые и зеленые опалы.
Драгоценный опал демонстрирует переменную игру внутренних цветов и, хотя это минералоид, он имеет внутреннюю структуру. В микроскопических масштабах благородный опал состоит из сфер кремнезема диаметром около 150–300 нм (5,9 × 10 -6 –1,18 × 10 -5 дюймов) в гексагональной или кубической плотноупакованной решетке . В середине 1960-х годов Дж. В. Сандерс показал [7] [8] , что эти упорядоченные сферы кремнезема создают внутренние цвета, вызывая интерференцию и дифракцию света , проходящего через микроструктуру опала. [9] Регулярность размеров и упаковка этих сфер является основным фактором, определяющим качество драгоценного опала. Если расстояние между регулярно упакованными плоскостями сфер составляет около половины длины волны компонента видимого света , свет этой длины волны может подвергаться дифракции на решетке, создаваемой сложенными друг на друга плоскостями. Наблюдаемые цвета определяются расстоянием между плоскостями и ориентацией плоскостей относительно падающего света. Этот процесс можно описать законом дифракции Брэгга .
Видимый свет не может пройти сквозь опал большой толщины. Это основа оптической запрещенной зоны в фотонном кристалле . Представление о том, что опалы являются фотонными кристаллами видимого света, было высказано в 1995 году группой Василия Астратова . [10] Кроме того, микротрещины могут быть заполнены вторичным кремнеземом и образовывать тонкие ламели внутри опала во время его формирования. Термин опалесценция обычно используется для описания этого уникального и красивого явления, которое в геммологии называется игрой цвета . В геммологии опалесценцией называют мутно-молочно- мутный блеск обыкновенного или поч-опала, не проявляющий игры цвета. [ необходимы разъяснения ] Опалесценция — это форма адуляресценции .
Для использования в качестве драгоценных камней большая часть опала ограняется и полируется до образования кабошона . «Натуральный» опал относится к полированным камням, полностью состоящим из драгоценного опала. Опалы, слишком тонкие для получения «натурального» опала, можно комбинировать с другими материалами для образования «композитных» драгоценных камней. Дублет опала состоит из относительно тонкого слоя драгоценного опала, подкрепленного слоем материала темного цвета, чаще всего железняка, темного или черного обычного опала (потч), оникса или обсидиана. Более темная подложка подчеркивает игру цвета и обеспечивает более привлекательный вид, чем более светлая подложка. Опаловый триплет похож на дублет, но имеет третий слой — куполообразную крышку из прозрачного кварца или пластика наверху. Колпачок тщательно полируется и служит защитным слоем для опала. Верхний слой также действует как лупа, подчеркивая игру цвета нижнего опала, который часто представляет собой образец низкого качества или чрезвычайно тонкий срез драгоценного опала. Триплетные опалы, как правило, имеют более искусственный вид и не классифицируются как драгоценные камни, а скорее являются «композитными» драгоценными камнями. Применение драгоценного опала в ювелирных изделиях может быть несколько ограничено чувствительностью опала к теплу, прежде всего из-за его относительно высокого содержания воды и предрасположенности к царапанию. [11] В сочетании с современными методами полировки дублетный опал может производить эффект, аналогичный натуральному черному или болдерскому опалу, за небольшую цену. Дублетный опал также имеет дополнительное преимущество: настоящий опал является верхним видимым и осязаемым слоем, в отличие от триплетных опалов.
Помимо разновидностей драгоценных камней , демонстрирующих игру цвета, другие виды обыкновенного опала включают молочный опал от молочно-голубоватого до зеленоватого цвета (который иногда может иметь качество драгоценного камня); смоляной опал медово-желтого цвета со смолистым блеском; древесный опал, возникающий в результате замены органического материала древесины опалом; [12] менилит коричневого или серого цвета; гиалит , бесцветный, как стекло, опал, иногда называемый стеклом Мюллера; гейзерит , также называемый кремнистым агломератом , отложившийся вокруг горячих источников или гейзеров ; и диатомит , скопления панцирей или панцирей диатомей . Обыкновенный опал часто имеет мутно-молочно- мутный блеск изнутри камня. В геммологии этот оптический эффект строго определяется как опалесценция, которая является формой адуляресценции.
«Тирасольский опал» — это термин, который иногда ошибочно и неправильно используют для обозначения огненных опалов, а также типа прозрачного или полупрозрачного молочного кварца с Мадагаскара, который при правильной огранке демонстрирует астеризм или звездчатый эффект. Однако настоящий топинамбовый опал [14] представляет собой разновидность гиалитового опала, который демонстрирует голубоватое свечение или блеск, который следует за источником света вокруг. Это не игра цвета, как у драгоценного опала, а скорее эффект микроскопических включений. Его также иногда называют водным опалом, если он родом из Мексики. Двумя наиболее известными местами добычи этого типа опала являются Орегон и Мексика. [15]
Перуанский опал (также называемый синим опалом) — это полупрозрачный или непрозрачный сине-зеленый камень, найденный в Перу, который часто ограняют, чтобы включить матрицу в более непрозрачные камни. Он не отображает игру цвета. Голубой опал также добывается в Орегоне и Айдахо в регионе Оуихи , а также в Неваде вокруг долины Вирджин . [16]
Опал также образован диатомовыми водорослями . Диатомовые водоросли — это разновидность водорослей, которые после отмирания часто образуют слои на дне озер, заливов или океанов. Их клеточные стенки состоят из гидратированного диоксида кремния, который придает им структурную окраску и, следовательно, вид крошечных опалов при рассмотрении под микроскопом. Эти клеточные стенки или «пробки» образуют «зерна» диатомовой земли . Эта осадочная порода имеет белую, непрозрачную и меловую текстуру. [17] Диатомит имеет множество промышленных применений, таких как фильтрация или адсорбция, поскольку он имеет мелкий размер частиц и очень пористую природу, а также в садоводстве для увеличения водопоглощения.
Опал был редким и очень ценным в древности. В Европе это был драгоценный камень, ценившийся королевской семьей. [18] [19] До открытия огромных месторождений в Австралии в 19 веке единственным известным источником была Червеница за римской границей в Словакии . [20] Опал – национальный драгоценный камень Австралии. [21]
Основными источниками опала являются Австралия и Эфиопия, но из-за противоречивых и сильно различающихся данных об уровнях добычи в этих странах трудно точно определить, какая доля мировых поставок опала поступает из той или иной страны. На австралийский опал приходится 95–97% мировых поставок драгоценного опала, [23] [24], при этом на штат Южная Австралия приходится 80% мировых поставок. [25] В 2012 году Геологическая служба США оценила добычу опала в Эфиопии в 14 000 кг (31 000 фунтов). [26] Данные Геологической службы США за тот же период (2012 г.) показывают, что производство австралийских опалов составило 41 миллион долларов. [27] Из-за единиц измерения невозможно напрямую сравнить производство опалов в Австралии и Эфиопии, но эти и другие данные позволяют предположить, что традиционные проценты, указанные для производства опалов в Австралии, могут быть завышены. [28] Тем не менее, достоверность данных в отчете Геологической службы США, похоже, противоречит данным Laurs et al. [ нужна ссылка ] и Месфин, [ нужна ссылка ] , которые оценили добычу эфиопского опала в 2012 году (из Вегелтены ) всего в 750 кг (1650 фунтов).
Город Кубер-Педи в Южной Австралии является основным источником опала. Самый большой и ценный в мире драгоценный опал « Олимпийский австралис » был найден в августе 1956 года на месторождении опалов «Восьмая миля» в Кубер-Педи. Он весит 17 000 каратов (3,4 кг; 7,5 фунта), имеет длину 11 дюймов (280 мм) и высоту 4 метра .+3 ⁄ дюйма (120 мм) и ширина 4+1 ⁄ дюйма (110 мм). [29]
Месторождение опалов Минтаби в Южной Австралии, расположенное примерно в 250 км (160 миль) к северо-западу от Кубер-Педи, также произвело большое количество кристаллического опала и более редкого черного опала. На протяжении многих лет его неправильно продавали за границей как опал Кубер-Педи. Говорят, что черный опал – один из лучших образцов, найденных в Австралии.
Андамука в Южной Австралии также является крупным производителем матричного опала, кристаллического опала и черного опала. Другой австралийский город, Лайтнинг-Ридж в Новом Южном Уэльсе , является основным источником черного опала, опала, содержащего преимущественно темный фон (от темно-серого до сине-черного, демонстрирующего игру цвета), собранного в формации Гриман-Крик . [30] Болдер-опал состоит из конкреций и заполнений трещин в темной кремнистой матрице железняка . Он спорадически встречается в западном Квинсленде, от Кинуны на севере до Йовы и Короита на юге. [31] Его наибольшие количества обнаружены в окрестностях Джунды и Квилпи на юго-западе Квинсленда . В Австралии также есть опализованные ископаемые останки, в том числе кости динозавров в Новом Южном Уэльсе [32] и Южной Австралии [33] и морских существ в Южной Австралии. [34]
Сообщалось, что североафриканский опал использовался для изготовления инструментов еще в 4000 году до нашей эры. [ нужна цитация ] Первое опубликованное сообщение о драгоценном опале из Эфиопии появилось в 1994 году, когда драгоценный опал был обнаружен в районе Менц Гише, провинция Северная Шева. [35] Опал, встречающийся в основном в виде конкреций, имел вулканическое происхождение и обнаруживался преимущественно в выветрелых слоях риолита . [36] Этот опал из провинции Шева имел преимущественно темно-коричневый цвет и имел тенденцию к растрескиванию. Эти качества сделали его непопулярным в торговле драгоценными камнями. В 2008 году новое месторождение опала было обнаружено примерно в 180 км к северу от провинции Шева, недалеко от города Вегельтена , в эфиопской провинции Волло . Опал из провинции Волло отличался от предыдущих находок опалов в Эфиопии тем, что он больше напоминал осадочные опалы Австралии и Бразилии, со светлым фоном и часто яркой игрой цвета. [37] Опал провинции Волло, чаще называемый опалом «Вело» или «Велло», стал доминирующим эфиопским опалом в торговле драгоценными камнями. [38]
Опаловые месторождения Virgin Valley [39] в округе Гумбольдт на севере Невады производят широкий спектр драгоценных черных, хрустальных, белых, огненных и лимонных опалов. Черный огненный опал – официальный драгоценный камень Невады. Большая часть драгоценного опала является частичной заменой древесины. Драгоценный опал находится на месте в подземном горизонте или зоне бентонита , который считается «жильным» месторождением. Опалы, выветренные из месторождений, относятся к аллювиальным и считаются россыпными отложениями . Были найдены опализованные зубы миоценового возраста, кости, рыба и голова змеи. Некоторые опалы имеют высокое содержание воды и могут высыхать и трескаться при высыхании. Крупнейшими добывающими рудниками долины Вирджин были знаменитый Рейнбоу-Ридж, [40] Королевский Павлин, [41] Бонанза, [42] Опаловая Королева, [43] и WRT Stonetree/Black Beauty [44] рудники. Самый крупный неполированный черный опал Смитсоновского института, известный как «опал Роблинга», [45] был добыт из туннельной части шахты Рейнбоу-Ридж в 1917 году и весит 2585 каратов (517,0 г; 18,24 унции). Самый большой полированный черный опал в Смитсоновском институте добывается на опаловом руднике Royal Peacock в долине Вирджин и весит 160 каратов (32 г; 1,1 унции), известный как «Черный павлин». [46]
Огненный опал — прозрачный или полупрозрачный опал с теплыми цветами тела от желтого до оранжевого и красного. Хотя огненные опалы обычно не демонстрируют никакой игры цвета, иногда они демонстрируют ярко-зеленые вспышки. Самый известный источник огненных опалов — штат Керетаро в Мексике; эти опалы обычно называют мексиканскими огненными опалами. [47] Огненные опалы, которые не демонстрируют игры цвета, иногда называют желеобразными опалами. Мексиканские опалы иногда ограняются в риолитовом материале-основе, если он достаточно тверд, чтобы его можно было резать и полировать. Этот тип мексиканского опала называется опалом Кантера. Другой тип опала из Мексики, называемый мексиканским водным опалом, представляет собой бесцветный опал с голубоватым или золотистым внутренним блеском. [14]
Опал встречается в значительном количестве и разнообразии в центральной Мексике, где добыча и производство впервые зародились в штате Керетаро . В этом регионе месторождения опала расположены в основном в горных хребтах трех муниципалитетов: Колон , Текискиапан и Эсекьель-Монтес . В период с 1960-х по середину 1970-х годов рудники Керетаро были сильно заминированы. Сегодняшние добытчики опалов сообщают, что тогда было гораздо легче найти качественные опалы с ярким огнем и игрой цвета, тогда как сегодня опалы ювелирного качества очень трудно найти, и они стоят сотни долларов США или больше. Оранжево-красный цвет фона характерен для всех «огненных опалов», включая «мексиканский огненный опал».
Самая старая шахта Керетаро — Санта-Мария-дель-Ирис. Эта шахта была открыта около 1870 года и с тех пор открывалась вновь как минимум 28 раз. На данный момент в регионах вокруг Керетаро имеется около 100 шахт, но большинство из них сейчас закрыты. Опалы лучшего качества добывались на руднике Санта-Мария-дель-Ирис, за ним следовали Ла-Асиенда-ла-Эсперанса, Фуэнтесуэлас, Ла-Карбонера и Ла-Тринидад. Важные месторождения в штате Халиско не были обнаружены до конца 1950-х годов.
В 1957 году Альфонсо Рамирес (Керетаро) случайно обнаружил первую опаловую шахту в Халиско: Ла Уника, расположенную на внешней территории вулкана Текила, недалеко от фермы Уицисилапан в Магдалене . К 1960 году только в этом регионе было известно около 500 опаловых рудников. Другими регионами страны, которые также производят опалы (меньшего качества), являются Герреро , где производят непрозрачный опал, похожий на опалы из Австралии (некоторые из этих опалов тщательно обрабатываются нагреванием, чтобы улучшить их цвет, поэтому высококачественные опалы из этой области может быть подозрительным). Есть также несколько небольших опаловых рудников в Морелосе , Дуранго , Чиуауа , Нижней Калифорнии , Гуанахуато , Пуэбле , Мичоакане и Эстадо-де-Мехико .
Еще одним источником белого базового опала или кремового опала в Соединенных Штатах является Спенсер, штат Айдахо . [48] Высокий процент найденного там опала встречается в тонких слоях.
Другие значительные месторождения драгоценного опала по всему миру можно найти в Чехии, Канаде, Словакии, Венгрии, Турции, Индонезии, Бразилии (в Педро II, Пиауи [49] ), Гондурасе (точнее в Эрандике ), Гватемале и Никарагуа.
В конце 2008 года НАСА объявило об открытии залежей опала на Марсе . [50]
Древесный опал , также известный как ксилопал , [51] [52] представляет собой форму опала, [53] а также тип окаменелой древесины , которая приобрела опалесцирующий блеск или, реже, когда древесина была полностью заменена опал. Другие названия этой блестящей опаловой древесины — опализованная древесина и опализованная окаменелая древесина . Его часто используют как драгоценный камень . [54]
Опалы всех разновидностей синтезированы экспериментально и промышленно. Открытие упорядоченной сферической структуры драгоценного опала привело к его синтезу Пьером Жильсоном в 1974 году. [9] Полученный материал отличается от природного опала своей регулярностью; под увеличением видно, что цветные пятна расположены в виде «кожи ящерицы» или «проволочной сетки». Кроме того, синтетические опалы не флуоресцируют в ультрафиолетовом свете. Синтетика также обычно имеет меньшую плотность и часто очень пористая.
Опалы, созданные в лаборатории, часто называют «лабораторными опалами», которые, хотя и классифицируются как искусственные и синтетические, сильно отличаются от своих аналогов на основе смол, которые также считаются искусственными и синтетическими. Термин «синтетический» подразумевает, что камень был создан химически и структурно неотличимым от настоящего, а настоящий опал не содержит смол или полимеров. Лучшие современные опалы, созданные в лаборатории, не имеют кожи ящерицы или столбчатого рисунка, как более ранние разновидности, созданные в лаборатории, и их узоры ненаправлены. Однако их все еще можно отличить от настоящих опалов по отсутствию включений и отсутствию какой-либо окружающей неопаловой матрицы . Хотя многие настоящие опалы ограняются и полируются без матрицы, наличие неровностей в игре цвета по-прежнему отличает их даже от лучших синтетических материалов, созданных в лаборатории.
Другие исследования макропористых структур позволили получить высокоупорядоченные материалы, оптические свойства которых схожи с опалами, и которые используются в косметике. [55] Синтетические опалы также глубоко исследуются в фотонике для целей зондирования и управления светом. [56] [57]
Решетка сфер опала, вызывающих интерференцию света, в несколько сотен раз больше, чем фундаментальная структура кристаллического кремнезема. Как минералоид , ни одна элементарная ячейка не описывает структуру опала. Тем не менее, опалы можно грубо разделить на те, которые не имеют признаков кристаллического порядка ( аморфный опал) и те, которые имеют признаки начала кристаллического порядка, обычно называемые скрытокристаллическими или микрокристаллическими опалами. [58] Эксперименты по дегидратации и инфракрасная спектроскопия показали, что большая часть H 2 O в формуле SiO 2 · n H 2 O опалов присутствует в привычной форме кластеров молекулярной воды. Изолированные молекулы воды и силанолы , такие структуры, как SiOH, обычно составляют меньшую долю от общего количества и могут располагаться вблизи поверхности или в дефектах внутри опала.
Структура полиморфных модификаций безводного кремнезема низкого давления состоит из каркасов полностью связанных в углах тетраэдров SiO 4 . Более высокотемпературные полиморфы кремнезема, кристобалита и тридимита часто первыми кристаллизуются из аморфного безводного кремнезема, а локальные структуры микрокристаллических опалов также кажутся ближе к структурам кристобалита и тридимита, чем к кварцу. Структуры тридимита и кристобалита тесно связаны и могут быть описаны как гексагональные и кубические плотноупакованные слои. Поэтому возможно иметь промежуточные структуры, в которых слои уложены неравномерно.
Микрокристаллический опал или Opal-CT интерпретируется как состоящий из кластеров сложенных друг на друга кристобалита и тридимита на очень коротких масштабах длины. Сферы опала в микрокристаллическом опале сами состоят из крошечных нанокристаллических пластинок кристобалита и тридимита. Микрокристаллический опал иногда подразделяется в литературе. Содержание воды может достигать 10 мас.%. [59] Опал-CT, также называемый луссатином или луссатитом , интерпретируется как состоящий из α-кристобалита локализованного порядка с большим количеством нарушений упаковки. Типичное содержание воды составляет около 1,5% масс.
Были предложены две широкие категории некристаллических опалов, иногда называемые просто «опал-А» («А» означает «аморфный») [60] . Первый из них — опал-AG, состоящий из агрегированных сфер кремнезема, пространство между которыми заполнено водой. Драгоценный опал и поч-опал, как правило, являются его разновидностями, разница заключается в регулярности размеров сфер и их упаковке. Второй «опал-А» представляет собой опал-АН или водосодержащее аморфное кварцевое стекло. Другое название – гиалит .
Сообщается, что некристаллический кремнезем в кремнистых отложениях постепенно превращается в опал-CT, а затем в опал-C в результате диагенеза из- за увеличения давления вскрышных пород в осадочных породах, поскольку часть беспорядка упаковки удаляется. [61]
Поверхность опала, контактирующая с водой, покрыта силоксановыми связями (≡Si–O–Si≡) и силанольными группами (≡Si–OH). Это делает поверхность опала очень гидрофильной и способной образовывать многочисленные водородные связи .
Слово «опал» происходит от латинского термина opalus . Происхождение этого слова, в свою очередь, является предметом споров, но большинство современных источников предполагают, что оно заимствовано из санскритского слова «упала» , означающего «драгоценный камень». [62]
Упоминания о самоцвете сделаны у Плиния Старшего . Предполагается, что оно было адаптировано из Опс , жены Сатурна и богини плодородия. Частью Сатурналий , посвященной Операциям, была «Опалия», похожая на опал .
Еще одно распространенное утверждение, что этот термин заимствован из древнегреческого слова opallios . Это слово имеет два значения: одно связано со «видением» и составляет основу таких английских слов, как «непрозрачный»; другой - «другой», как в «псевдониме» и «альтернации». Утверждается, что опал сочетает в себе эти применения, что означает «видеть изменение цвета». Однако историки отметили, что первое появление опаллиоса произошло только после того, как римляне захватили греческие государства в 180 г. до н. э., и ранее они использовали термин педерос . [62]
Однако аргументы в пользу санскритского происхождения сильны. Этот термин впервые появляется в римских источниках около 250 г. до н.э., в то время, когда опал ценился выше всех других драгоценных камней. Опалы поставлялись торговцами с Босфора , которые утверждали, что драгоценные камни поставлялись из Индии. До этого камень назывался по-разному, но после 250 г. до н. э. они вышли из употребления.
В средние века опал считался камнем, приносящим большую удачу, поскольку считалось, что он обладает всеми достоинствами каждого драгоценного камня, цвет которого представлен в цветовом спектре опала. [63] Также говорили, что он дает невидимость, если его завернуть в свежий лавровый лист и держать в руке. [63] [64] В результате опал считался драгоценным камнем-покровителем воров в средневековый период . [65] После публикации книги сэра Вальтера Скотта « Анна Гейерштейнская» в 1829 году опал приобрел менее благоприятную репутацию. В романе Скотта баронесса Арнгеймская носит опаловый талисман , обладающий сверхъестественными способностями. Когда на талисман падает капля святой воды , опал превращается в бесцветный камень, и вскоре после этого баронесса умирает. Благодаря популярности романа Скотта люди стали ассоциировать опалы с неудачей и смертью. [63] В течение года после публикации романа Скотта в апреле 1829 года продажи опалов в Европе упали на 50% и оставались низкими в течение следующих 20 лет или около того. [66]
Ещё совсем недавно, в начале 20 века, считалось, что, увидев опал среди других товаров, выставленных на продажу, он не должен больше ничего покупать, так как считалось, что опал олицетворяет сглаз . [63]
Опал считается камнем для людей, родившихся в октябре. [67]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
