Турмалин — минерал кольцевых силикатов¶

Турмалин — группа минералов класса кольцевых силикатов, объединённых близким химическим составом и общей кристаллической структурой. Название происходит от сингальского слова «турамали» («смешанный»), что отражает разнообразие окраски и состава этих камней. Турмалины образуют вытянутые призматические кристаллы с характерным поперечным сечением в виде закруглённого треугольника, обладают пиро- и пьезоэлектрическими свойствами и широко используются как ювелирное сырьё и технический материал.

¶Общая характеристика

Турмалин относится к подклассу кольцевых силикатов. Его кристаллическая решётка построена из шестичленных колец кремнекислородных тетраэдров, соединённых в каркас, внутри которого располагаются каналы. Именно в этих каналах размещаются атомы натрия, кальция, калия, а также молекулы воды, что определяет сложность и переменность химического состава.

Общая формула группы записывается как XY₃Z₆(T₆O₁₈)(BO₃)₃V₃W, где позиции X, Y, Z, T, V и W могут занимать различные элементы. Из-за этого единого химического состава у турмалина не существует — каждый представитель группы имеет собственное название.

Основные физические свойства:

• Твёрдость по шкале Мооса — 7–7,5;
• плотность — 2,9–3,2 г/см³;
• блеск — стеклянный, у некоторых разновидностей смолистый;
• спайность — отсутствует или несовершенная;
• сингония — тригональная.

Кристаллы турмалина часто имеют ярко выраженную продольную штриховку на гранях и асимметричные окончания — один конец может быть более развит, чем другой. Эта асимметрия связана с полярностью кристалла вдоль главной оси.

¶Разновидности

Названия разновидностей турмалина исторически давались по окраске, а не по составу, поэтому разные по химии минералы могут носить одно и то же «цветовое» имя.

Особую ценность представляют полихромные кристаллы, у которых окраска меняется вдоль оси — например, розовая у основания и зелёная на вершине. Такие камни называют «арбузными» за сходство с разрезанным плодом.

¶История изучения

Турмалин был известен в Европе с начала XVIII века: в 1703 году голландские моряки привезли из Цейлона камни, которые при нагревании притягивали пепел. Это свойство, названное пироэлектричеством, долго оставалось загадкой. В 1711 году камень описал немецкий учёный Иоганн Георг Шмидт.

В России турмалин начали добывать на Урале в конце XVIII века. В 1780-х годах на реке Шайтанке были найдены розовые и малиновые кристаллы, получившие название «малиновый шерл». Русские рубеллиты украшали регалии императорского двора — в частности, ими инкрустированы некоторые предметы Оружейной палаты.

Классическое описание группы дал в XIX веке немецкий минералог Густав Розе, а систематику уточнили в XX веке с развитием рентгеноструктурного анализа.

¶Происхождение и месторождения

Турмалин образуется в магматических и метаморфических породах, а также в пегматитах и гидротермальных жилах. Он устойчив к выветриванию, поэтому накапливается в россыпях.

Крупнейшие месторождения:

• Бразилия — главный поставщик ювелирных турмалинов, особенно штат Минас-Жерайс;
• Мадагаскар — розовые и зелёные кристаллы;
• Шри-Ланка — исторический источник камней;
• Мозамбик и Нигерия — африканские пегматиты;
• Россия — Урал (Мурзинка, Шайтанка), Забайкалье;
• США — штат Мэн, Калифорния.

В 1972 году в Бразилии был найден кристалл длиной около метра, а в 1913 году на Мадагаскаре — экземпляр массой свыше тонны.

¶Применение

¶Ювелирное дело

Прозрачные разновидности турмалина гранятся как драгоценные камни. Наиболее ценятся ярко-розовые и синие камни, а также полихромные кристаллы. Огранка обычно ступенчатая или смешанная, поскольку камень хрупок и требует осторожной обработки. Твёрдость позволяет использовать его в кольцах, но из-за спайности и чувствительности к ударам турмалин чаще ставят в подвески и серьги.

¶Техника

Пьезоэлектрические свойства турмалина долгое время применялись в датчиках давления, гидрофонах и измерительных приборах. С распространением синтетического кварца и других пьезоматериалов значение турмалина в этой области снизилось, но он сохраняет применение в специальных устройствах.

¶Коллекционирование

Минералогические коллекции ценят турмалин за разнообразие форм и цветов. Друзы и одиночные кристаллы из пегматитов служат экспонатами музеев.

¶Пиро- и пьезоэлектричество

При нагревании кристалл турмалина поляризуется: один конец приобретает положительный заряд, другой — отрицательный. При охлаждении знаки зарядов меняются на противоположные. Аналогичный эффект возникает при механическом сжатии или растяжении вдоль главной оси.

Это свойство объясняется полярной структурой решётки: каналы и ионы расположены несимметрично относительно центра кристалла. Именно пироэлектричество турмалина стало одним из первых экспериментальных подтверждений связи между строением вещества и его электрическими свойствами.

¶Синтетические аналоги и имитации

Синтетический турмалин получают методом гидротермального синтеза, однако промышленное производство ограничено из-за сложности состава. Чаще на рынке встречаются имитации: окрашенное стекло, синтетический корунд или кварц, а также облагороженные камни, цвет которых усилен нагреванием или облучением.

Диагностика подлинности опирается на показатели преломления, характер включений и наличие пироэлектрического эффекта.

¶Интересные факты

• Турмалин — один из немногих минералов, встречающихся во всех цветах спектра, за что его называют «радужным камнем».
• Полярность кристалла позволяет использовать его как оптический аналог диода в демонстрационных опытах.
• В 1989 году в Бразилии был обнаружен кристалл турмалина массой около 100 кг.

¶Источники

• Минералогическая энциклопедия под редакцией К. Фрея.
• Бетехтин А. Г. «Курс минералогии».
• Дэна Дж. Д. и др. «Система минералогии».
• Материалы Минералогического музея имени А. Е. Ферсмана РАН.
• Справочник «Драгоценные и поделочные камни» под редакцией В. И. Соболевского.