Почему каменный мир настолько радужный?

Доброго времени суток! Сегодня мы с вами разберем за счет чего мы видим различные цвета минералов. В живой природе в этом плане все гораздо проще: растения у нас зеленые за счет такого вещества, как хлорофилл, который аккумулируется в хлоропластах, у человека существование кожного пигмента и его существенное различие зависит от количества меланина в кожном эпидермисе. Но как быть с минералами?

Существует несколько механизмов наличия цвета минералов:

1. Благодаря специальным элементам (так называемым элементам-хромоформам). Только тут нужно учитывать не только сам элемент, который окрашивает минерал, но и тип связи, количество соседей у этого элемента и т.д. В качестве примера можно привести такие минералы, как рубин и изумруд (Рис.1). Оба минерала прокрашены благодаря Cr, однако один имеет ярко выраженный красный цвет, а другой – зеленый. И весь ответ такой разницы кроется в структурах минералов и структурной позиции хрома в них.

Рис. 1 Рубин и изумруд после огранки. Подумайте и напишите в комментариях, что это за минерал по центру, и чем обусловлен его насыщенный синий цвет

2. Из-за неоднородностей строения кристаллической решетки, вызванных различными внешними процессами (радиация, механическое воздействие, уф-излучение). Так называемые точечные дефекты кристаллической структуры. Например, в таком минерале, как галит (или же как мы все привыкли - это поваренная соль) (Рис. 2).

Рис. 2 Галит. Галит без изменения структуры у нас белого цвета, как на рисунке слева. однако как только в его структуре появляются точечные дефекты (в определенном месте минерала), то он начинает приобретать синеватую окраску. Чем больше дефектов, тем насыщеннее будет окраска у данного минерала.

3. Причиной окраски минералов становятся чужеродные вещества-примеси (пузырьки газа, жидкостей; органические частицы, включения в одних минералах других. Например, желтые или коричневые цвета минералов обусловлены примесями окислами и гидроокислами железа (лимонитом). В качестве примера минерала, окрашенного таким способом можно вспомнить празем (Рис. 3). Празем – это зеленый кварц, цвет которому придают вростки таких минералов, как актинолит или хлорит.

Рис. 3 Празем. Обратите внимание, что окраска минерала неоднородная, которая обусловлена вростками минерала яблочно-зеленого минерала (какого?)

4. А также наличие цвета связаны с различными оптическими эффектами (дифракцией, интерференцией и др.), связанными со определенным строением минерала (глобулярное строение, связанное с опалесценцией минералов (например, у опала)) (Рис. 4) и состоянием поверхностного слоя (побежалость).

Рис. 4 Опал с ярко выраженной опалесценцией

Побежалость в минералах выглядит, как пестроокрашенная пленка на поверхности минерала. Например, на слегка окислившейся поверхности борнита — Cu5FeS4 (в виде фиолетовых и синих отливов) (Рис. 5).

Рис. 5 Борнит с побежалостью

Окраска очень важна, ведь является одним из диагностических признаков. Мы сразу представляем, что малахит-зеленый, а аметист – фиолетовый. Поэтому важно понимать природу окраски у разных минералов, чтобы знать, цвет каких минералов может являться эталонным, а какие минералы могут менять свои цвета в связи с разными обстоятельствами. Да и первое, что мы оцениваем, когда берем в руку незнакомый нам минерал – это его внешний вид, в том числе и цвет.