Главная

Янтарь - солнечный камень

Янтарь - природное органическое соединение, ископаемая смола преимущественно хвойных деревьев. Основные отличительные особенности - высокая степень декоративности (солнечный цвет, прозрачность), легкость, горючесть, способность при трении электризоваться, простота в обработке для поделочных и ювелирных целей.

Происхождение янтаря.

Вопрос о происхождении янтаря волнует человечество с античных времен. На заре человеческой цивилизации ему приписывалось мифическое происхождение, и это порождало бесчисленное множество мифов, легенд и поверий. В частности, Софокл (около 496-406 г. до н. э.) считал, что янтарь образовался из слез птиц, оплакивающих древнего героя Мелеагра. В популярной литературе о янтаре неизменно описывается поэтический миф о Фаэтоне, принадлежащий перу римского поэта Овидия (начало нашей эры). Янтарь - это слезы жены и дочерей бога Солнца, оплакивавших Фаэтона. Мать Фаэтона и его сестры вросли в землю и превратились в деревья. Их слезы капали с ветвей и под действием солнечной жары затвердели и превратились в янтарь.

Самые первые правдоподобные сведения о происхождении янтаря принадлежат древнеримскому писателю и ученому Плинию Старшему (23-79 г. н. э.). В своей «Естественной истории» он отметил полную несостоятельность фантастических воззрений античных предшественников и обосновал растительное происхождение янтаря: янтарь - затвердевшая под действием холода, времени или морской воды живица хвойных. В качестве бесспорных доказательств этого ученый привел следующие аргументы:

  • - при трении янтарь пахнет смолой;

  • - горит он коптящим пламенем, аналогично смоле хвойных деревьев;

  • - содержит включения насекомых.

Казалось бы, простое объяснение происхождения янтаря, понятное сейчас каждому школьнику, ученые на протяжении тысячелетий трактовали по-разному. Так, уже во II в. н.э. всеобщее признание получило мнение о том, что янтарь - это амбра, обязанная выделениям китов или уставшего за день Солнца, который в сумерки стекал в океан, где волны взбалтывали его как масло из сливок.

В Средневековье янтарь и проблема его происхождения не привлекали внимание исследователей. За прошедшие столетия рассматриваемый вопрос еще более отдалился от своего объективного разрешения по сравнению с античным временем.

Начиная с XVI ст. интерес к янтарю и вопросам его генезиса все более и более возрастал. Немецкий минералог и металлург Георг Агрикола (1494-1555) полагал, что янтарь образовался из жидкого битуминозного вещества земных недр, впоследствии затвердевшего на воздухе. Считается, что Г. Агрикола в 1546 г. впервые обнаружил «янтарную смолу» в продуктах перегонки янтаря. А Аурифабер. в целом поддерживая взгляды Г. Агриколы, опровергал возможность растительного происхождения янтаря отсутствием на берегах Балтики и на островах деревьев, с которых живица могла бы стекать в море. Теория битуминозного происхождения янтаря Г. Агриколы была господствующей до конца XVI-XVII ст. На протяжении всех последующих эпох вплоть до XVIII ст. вопрос о происхождении янтаря решался с позиций органического и неорганического его возникновения.

М.В. Ломоносов научно опровергнул доводы сторонников неорганического формирования янтаря и доказал его растительное происхождение - из смолы хвойных деревьев. В трактате «О слоях земных» он писал: «Янтарь есть произведение Царства растений». Ученый в стихотворной форме поведал нам, как ископаемые могли попадать в янтарь (перевод М.В. Ломоносова римского поэта Марциала):

Сторонники органического происхождения янтаря по-разному трактовали механизм его возникновения. Так, профессор физики бывшего Кенигсберского университета К. Раппольт считал, что янтарь на побережье Балтики образовался при лесных пожарах в прибрежной зоне, когда живица, высачивавшаяся из стволов деревьев, стекала на лесную подстилку и расплавлялась (в это время в нее могли попадать различные насекомые). Затем живица засыпалась песком или прибоем и уносилась в море. Из фантастических объяснений органического происхождения отметим идею известного естествоиспытателя Ж.Л. Бюффона, согласно которой янтарь образовался из лесного меда, заключенного в дуплах деревьев. В результате гибели последних мед захоронялся в почве, где под действием серной кислоты затвердевал и превращался в янтарь.

С начала XIX ст. и по настоящее время идея органического происхождения янтаря ни у кого не вызывает сомнений. Научные споры ведутся относительно детализации механизма образования тех или иных минеральных видов ископаемых смол вообще и янтаря-сукцинита в частности на разных стадиях формирования, происхождения янтарной кислоты и цветовых оттенков, палеогеографических и палеоландшафтных обстановок, времени формирования янтаря, причин столь обильного истечения живицы (сукциноз) геологически одновременно в ряде эпох мела и палеогена и на огромных территориях в разных уголках Северного полушария.

Не сразу живица ископаемых смоловыделяющих деревьев превратилась в янтарь. С тех давних времен она проделала чрезвычайно сложный и длительный путь физико-химических преобразований и пространственных перемещений, условно подразделяемых на три временных этапа (стадии).

На первом этане этих преобразований происходило окисление смоляных кислот и затвердение живицы, попавшей на дневную поверхность в условиях теплого климата, умеренной влажности, воздействия световых лучей и присутствия кислорода. Испарение летучих веществ живицы осуществлялось вследствие окисления скипидаров и терпеновых углеводородов с образованием перекисей и гидроперекисей терпенов. Эти процессы затвердения живицы непосредственно в «янтарном» лесу происходили в течение сотен лет.

Следующий этап, длившийся тысячи (возможно, до миллиона) лет, характеризуется накоплением живицы в почве «янтарного» леса и формированием так называемых первично-биогенных (элювиальных) месторождений, имеющих небольшое практическое значение. В супесчаных почвах «янтарного» леса происходило интенсивное разложение древесины, обогащенной смолой. В результате окислительных процессов смоляные кислоты образовали ряд изомеров с сохранением химического состава, но с изменением свойств. На данном этапе значительно снизилась растворимость ископаемых смол в различных органических соединениях, повысилась температура плавления, увеличилась твердость и, в целом, смола стала приобретать основные свойства янтаря. Но это еще не был янтарь. В процессе захоронения живицы в зависимости от специфики палеоландшафтных условий (сухие или заболоченные участки) фоссилизация ископаемых смол могла приводить к их углефикации, почернению и даже уничтожению (при слиянии с вмещающими каменными углями). В случаях восстановительной болотной среды, где степень окисления смол была явно недостаточной, в дальнейшем формировались ископаемые смолы, значительно отличающиеся своими свойствами от янтаря-сукцинита (например, геданит).

Завершающий этап образования янтаря охватывает наиболее продолжительное время, а это тысячи, возможно, и миллионы лет. Начался он с размыва и переотложения почв «янтарного» леса, размыва первично-биогенных месторождений янтаря. Последние, как и древнейшая поверхность, на которой произрастали обильно продуцирующие живицу деревья, в Прибалтике к настоящему времени не сохранились. Они полностью уничтожены дальнейшими геологическими и физико-географическими процессами в позднем палеогене и неогене. Под действием внешних (экзогенных) процессов, происходивших на земной поверхности, ископаемая смола («смола веков») вместе с продуктами разрушения почв «янтарных» лесов сносилась в речные долины, по которым осуществлялась транспортировка материала в морские водоемы. Морской бассейн и явился конечным пунктом, в котором происходило окончательное превращение окисленной смолы в янтарь в условиях щелочной среды морского дна и при участии глауконита. Именно морской водоем способствовал формированию специфических структурных перестроек, которые обусловили характерные важнейшие свойства янтаря-сукцинита. Вероятно, с данным этапом связано формирование янтарной кислоты. Перенесенная в морской бассейн ископаемая смола (например, геданит, ретинит) из заболоченных участков «янтарного» леса, будучи еще недостаточно окисленной, все же и здесь не смогла приобрести характерные свойства настоящего янтаря-сукцинита.

В море и устьевых частях рек в зависимости от рельефа дна, прибрежно-волновой деятельности и морских течений, периодических наступаний (трансгрессий) и отступаний (регрессий) моря шло перераспределение и захоронение в песчано-илистых осадках ископаемой смолы. В результате в позднем эоцене - раннем олигоцене (около 40-30 млн. лет назад) на склонах щита сформировались морские, прибрежно-морские и лагунно-дельтовые, наиболее богатые по содержанию и теперь уже погребенные россыпи янтаря.

В последующие геологические эпохи, вплоть до геологической современности, в результате изменений очертаний морских бассейнов, общего и неравномерного подъема суши и многих иных природных причин уже сформированные в конце эоцена янтареносные россыпи подвергались и по сей день подвергаются размыву и переотложению. В результате мы имеем целый комплекс более молодых переотложенных россыпей янтаря. Встречаются верхнепалеогеновые (нижне- и верхнеолигоценовые), неогеновые - морские, лагунно-дельтовые, озерные, аллювиальные и др., а также плейстоценовые - озерно-ледниковые, ледниковые, элювиально-делювиальные, эоловые, современные русловые россыпи; в Прибалтике - россыпи современных морских пляжей.

Химический состав янтаря.

В нем преобладает сукцинорезен C22H36O2 (65%) и сукциноабиетиновая кислота C25H40O4, (17%). В отличие от живицы современных сосен, в янтаре почти полностью отсутствует абиетиновая кислота, которая в процессе фоссилизации преобразовалась в сукцинорезен, борниловый спирт и полиэфиры янтарной кислоты (до 70%). Тем не менее, янтарная кислота (C4H604) является одним из важнейших диагностических признаков янтаря. Она присутствует в продуктах его сухой перегонки в количестве 3-8%.

Физические свойства янтаря.

По твердости и температуре плавления янтарь превосходит лучшие сорта копалов (затвердевшая живица четвертичного возраста). Янтарь растворяется в органических и терпеновых углеводородах.

Янтарь в естественном залегании встречается в виде кусков различных размеров, по форме часто напоминающих выделения смолы современных хвойных деревьев:

  • - поверхностные (наствольные), возникшие в результате истечения живицы по трещинам и всевозможным внешним повреждениям древесины;

  • - внутриствольные, образующиеся под корой деревьев, в полостях между годовыми кольцами, в смоляных дуплах и всевозможных карманах и пустотах.

Среди поверхностных выделений наиболее распространены каплевидные натеки, натечные пластины, капли, сталактиты с отчетливыми отпечатками веточек, коры и различных неровностей ствола дерева либо лесной подстилки. Внутриствольные выделения янтаря представлены слегка вогнутыми пластинами, утончающимися к краям. Встречаются также и вторичные формы смоляных выделений, формирование которых связано с транспортировкой янтаря морскими и речными водами, ледниковыми, водно-ледниковыми, эоловыми и другими геологическими причинами, способствовавшими механической обработке и дроблению различных кусков на более мелкие. Этим и обусловлено разнообразие обломков янтаря с массой от долей грамма до десяти и более килограммов. Считается, что самый крупный в мире янтарь, названный «Бирманский янтарь», имеет массу 15 кг 250 г, хранится он в Музее естественной истории в Лондоне.

Плотность янтаря - 0,97-1,10, что примерно соответствует плотности морской воды. Следовательно, янтарь в соленой воде всплывает, а в пресной тонет. Это объясняет удивительную устойчивость и неистираемость янтаря, испытавшего многократный перемыв и перенос, а также неоднократное перезахоронение на протяжении десятков миллионов лет.

Янтарь плавится на пламени свечи, а при температуре 250-300°С начинает кипеть. Под действием нагревания он тлеет, горит белым коптящим пламенем, распространяя приятный смолистый запах (замечательный отличительный признак от подделок!). В средние века янтарь использовали для благовонных окуриваний помещений. В результате отгонки из него получают янтарное масло темно-красного цвета, кристаллическую янтарную кислоту и янтарную канифоль.

Общеизвестно, что при трении янтарь электризуется и заряжается статистическим электричеством, притягивая мелкие предметы. Это замечательное свойство янтаря, вероятно, впервые обнаружил древнегреческий философ Фалес Милетский (624-547 г. до н.э.). Впоследствии ученые, увидев голубоватые искры при натирании янтаря шерстью (эти микроразряды молнии), назвали их электроном по греческому наименованию янтаря. Янтарь является хорошим электроизолятором, его диэлектрическая постоянная - 2,863. Твердость янтаря по шкале Мооса - 2,0-3,0. Абсолютная твердость янтаря-сукцинита из-за неоднородности его структуры колеблется в широких пределах - от 17,66 до 38,40 кг/мм2. Установлено, что твердости прессованного и природного янтаря идентичны.

Цвета янтаря.

В целом, янтарь имеет желтый цвет. Однако специалисты различают более 200 цветовых оттенков, которые варьируют в очень широких пределах - от почти бесцветного до желтого, красного, коричневого, белого и даже черного. Непрозрачные разновидности имеют желтый, молочно-белый (костяной), бледно-желтый (слоновой кости), лимонно-желтый, красно-коричневый, дымчатый, коричневый и реже черный цвет с различными оттенками. Большинство из перечисленных разновидностей можно наблюдать в одном куске янтаря в виде строго индивидуального неповторимого цветового изображения.

Степень прозрачности янтаря также изменяется в очень широких пределах - от идеально прозрачных разновидностей до черных непрозрачных. Непрозрачный янтарь еще называют поддельный янтарь (bastard amber). При нагревании непрозрачный янтарь приобретает светло-золотистый цвет. Прозрачные разновидности янтаря отличаются бледно-желтым, зеленоватым, ярко-красным и бледно-алым цветом. Ценится янтарь даже не столько за удивительное богатство солнечно-золотистой окраски, сколько за гармонию чистоты и прозрачности.

Под действием ультрафиолетовых лучей янтарь светится разными цветами. Блеск стеклянный, смоляной, реже восковой, у костяного - матовый. Налом неровный, раковистый и полураковистый, иногда скорлуповатый; у костяного - плоский, ровный.

Свойства янтаря.

Янтарь оптически изотропен. Показатель его преломления колеблется в пределах 1,538-1,543. Величина показателя преломления возрастает от прозрачных к непрозрачным разновидностям, достигая в поверхностной корочке окисления 1,612-1,628.

Как правило, в естественном залегании поверхность кусков янтаря покрыта корочкой выветривания (окисления) бурого, буро-красного либо темно-коричневого до черного цвета. Интенсивность окраски изменяется от периферии к центру. Толщина этой корочки достигает 1-2, максимум 4 мм. Часто при обработке янтаря неполное ее обдирание и полировка придают образцу дополнительную причудливо-ажурную окраску. Корочка выветривания, безусловно, является своеобразной защитой (броней) янтаря на протяжении длительной истории его существования. В случаях появления белесого налета на полированной поверхности янтаря в изделиях или образцах (а это признак его старения - окисления), данный слой снимают путем механической обработки (шлифовки и полировки). Из чего состоит янтарь? В янтаре содержатся небольшое количество серы, иногда азота, кремния, металлов (Fe, Mg, Mn, Ba, Al и др.), золы, обломочков древесины, лепестки цветов, песчинки, включения насекомых (инклюз), а также микроскопические воздушные пузырьки и пустоты обычно сферической, реже эллипсоидальной фирмы, иногда заполненные капельками воды.

Пузырьки воздуха, наблюдаемые в янтаре, содержат 30% кислорода. В янтаре (а в прошлом - «янтарной капле») заключены мгновения жизни 40-миллионной давности. Образцы янтаря с включениями представителей животного и растительного мира (одна из самых замечательных особенностей янтаря): жуков, муравьев, комаров, бабочек, ящериц, сосновых шишек, цветов, листьев и прочих органических остатков - представляют особый интерес для ученых, ювелиров и коллекционеров.

Важнейшим положительным свойством янтаря как поделочно-ювелирного камня является его вязкость при чрезвычайно высокой декоративности. Он хорошо и легко пилится, обтачивается, сверлится, шлифуется и полируется, а также поддается облагораживанию. При кипячении в льняном масле янтарь обесцвечивается вследствие заполнения маслом имеющихся в нем пузырьков. На этом свойстве янтаря поглощать жидкости основано его окрашивание органическими красителями, добавляемыми в масло. В результате окисления янтарь медленно стареет и покрывается тонкой слегка замутненной корочкой.