Форум реставраторов v1.5

Close Panel

Login

 

08Июня2014
PDFПечатьE-mail

Физические и химические свойства янтаря

Автор: FRadmin

Физические и химические свойства янтаря

Наиболее распространенная разновидность янтаря, характерная для Балтийского побережья (сукцинит), имеет такой элементарный состав (%): углерод - 76,7; водород - 10,1 -10,5; азот и сера - до 0,5; кислород - 7,9-12,9; есть в ней также элементы-примеси.

Морфология и масса кусков янтаря. Изучение морфологии важно в трех аспектах. Во-первых, при изготовлении значительной части украшений из этого самоцвета учитывают естественную форму его кусков - это существенно экономит материал и увеличивает выход готовой продукции. Во-вторых, изучение формы кусков и их текстурных особенностей значительно помогает в восстановлении условий, в которых происходило истечение из хвойных живицы, позже окаменевшей и превратившейся в янтарь. И, наконец, формой кусков янтаря интересуются коллекционеры.

Янтарь образует такие же формы, хотя и в меньших размерах, какие мы видим у смолы, вытекающей из хвойных. Он встречается в виде угловатых и закругленных кусков, форма которых наследует первоначальное положение ископаемой смолы на дереве или внутри него. Все куски янтаря разделяются на поверхностные (наствольные) и внутриствольные. Первые образовались за счет смолы, вытекающей из отверстий на поверхность дерева. Это капли сталактиты, каплевидные натеки, натечные пластинки, наствольные натеки. Внутриствольные янтари сформировались из смолы, выполняющей смоляные карманы, дупла, трещины, межкоровое и подкоровое пространство дерева.

Капли возникали из смолы, непрерывно вытекающей из отверстия в дереве. Размер их 0,6-3,0 см. Мелкие капли сферические, крупные - вытянутые с отчетливо выраженной шейкой. Капля увеличивается прежде всего за счет удлинения шейки. Правильные, симметричные капли встречаются реже, чем неправильные. На поверхности тех и других есть неровности, в основном вмятины - отпечатки предметов, к которым, распадаясь, прикоснулись капли смолы. Концы капель плавно закруглены или притуплены из-за сплющивания при падении на землю. Если капля трескалась, ее содержимое могло вылиться. Капли сложены в основном непрозрачным янтарем (дымчатым, пенистым, костяным) с множеством пузырьков воздуха и иногда (в области шейки) волоконцами древесины. Все капли покрыты маломощной коркой выветривания.

Сталактиты возникали в результате периодического поступления смолы из дерева и последовательного наслаивания отдельных ее порций. Форма сталактитов цилиндрическая или конусовидная, длина 0,8-2,6 см, ширина 0,2-0,7 см. Слои - скорлупки, полупрозрачные до прозрачных, неплотно прилегают друг к другу и при ударе распадаются на составные части. В сталактитах постоянно обнаруживаются кусочки древесной коры, сажистая вкрапленность сульфидов железа, пузырьки воздуха.

Каплевидные натеки в отличие от капель и сталактитов сформировались из менее вязкой смолы; такая смола чаще стекала по натеку, отчего тот не разрастался, а нарастал в длину до 5 см при ширине в утолщенной части 2,5 см. Каплевидные натеки сложены серовато-желтым непрозрачным янтарем, текстура их массивна, поверхность гладкая, местами морщинистая из-за коричневой корочки выветривания. Натечные пластинки образовались в результате стекания смолы по стволу или ветвям. Они небольшие (5,5x2,5x3,0 см), сложены костяным янтарем; на стороне, примыкающей к стволу дерева, часто видны отпечатки коры и веточек. Наствольные натеки сформировались при интенсивном течении смолы по стволу дерева, поэтому они слегка повторяют его изгиб. Наружная сторона натеков неровная, волнообразная, на ней много углублений и похожих на сучки выступов, внутренняя сравнительно ровная, часто с многочисленными включениями коры и кусочков древесины. Натеки исключительно красивы - желтые, золотисто-, коричневато-желтые; состоят они из множества прозрачных слойков с заключенными в них насекомыми и пауками, которые попали в стекающую по стволу смолу и, не в силах вырваться из нее, остались в прозрачной гробнице навеки. Большие, тяжелые натеки падали к подножию дерева, где обогащались компонентами почвенной подстилки. От обилия растительных включений они кажутся черными. Для ювелирных изделий такой янтарь используют редко, но для науки исключительно ценен: он помогает составить представление об органическом мире палеогенового периода. Внутриствольные натеки янтаря возникли из смолы, выделившейся и застывшей внутри ствола дерева. Форма их серпо-, клино- и линзовидная, пластинчатая, неправильная. Янтарь, находящийся между годичными слоями - кольцами древесины (в так называемых смоляных карманах), имеет вид слегка вогнутых, постепенно утончающихся к краям пластинок длиной до 11,5, шириной 1-4 и толщиной 0,2-0,8 см. Он разноцветен и поэтому очень красив. Нередко в одном куске сочетаются прозрачные, полупрозрачные, дымчатые и непрозрачные разности. Межкоровые натеки представлены небольшими (2-4 см) пластинками полупрозрачного и костяного янтарей с отпечатками узоров коры дерева и следов жизнедеятельности организмов. Подкоровые натеки - небольшие (2x5 см) слегка вогнутые пластинки и таблички с отчетливыми отпечатками на одной из сторон волоконец древесины; цвет их грязно-желтовато-белый. У янтаря, находящегося в полостях, которые образовались в результате гниения дерева, неправильная, реже прямоугольная и треугольная форма, неровная поверхность. Он сильно загрязнен перепревшей древесной трухой и поэтому кажется темным. По внешнему виду все куски янтаря отчетливо делятся на угловатые и округлые (закругленные). Мелкие куски в основном угловатые, многие из них образовались за счет дробления более крупных. Большие куски обычно сглаженные, округлые, иногда караваеобразные. Поверхность их гладкая, как бы отполированная, или шероховатая и даже ребристая с бороздками, шрамами и другими углублениями, приобретенными в процессе частичного растворения и транспортировки водами, ледником и т. п.

Масса кусков янтаря - от долей грамма до десяти и более килограммов. Большие куски редки. Эти крупные обособления - «слитки» ископаемой смолы, резко отличающиеся в россыпях от основной массы янтаря, весят более килограмма. Они могли возникнуть благодаря обильному выделению смолы из дерева. Самый крупный в мире кусок янтаря - 12 кг - найден на побережье Балтийского моря. Здесь же обнаружен второй и третий по величине куски (9700 и 7000 г). В 1803 г. вблизи Гусева (бывший Гумбинен) встречен кусок янтаря массой 6750 г, длиной 37, шириной 21 и толщиной 14 см. Другой кусок, найденный в начале XIX в. в окрестностях этого же города, имел плоскую форму и весил около 5700 г. Уникальный кусок из Приморского месторождения (4200 г) хранится в Калининградском музее янтаря, другой крупный кусок массой более 2 кг экспонируется в Палангском музее. Из окрестностей Паланги известен кусок янтаря в 3 кг. Крупные куски встречаются и на Украине. Известно, например, о двух таких находках из янтарепроявлений Львовской области. Один из образцов имел форму клина длиной 31, шириной 22, высотой 5 и 20 см, массой около 6 кг. Кусок не сохранился: по незнанию его раскрошили, приняв за самородную серу. Другой кусок напоминает по виду огромную (20Х15,5Х10 см) персиковую косточку и весит 1270 г (рис. 1). Янтарь двухцветен: верхняя часть, находившаяся в мергеле, бледно-желтая, матовая; нижняя, лежавшая в песчанике, коричневатая, полупрозрачная до прозрачной. Поверхность куска неровная, натечная. Из района Махува (ПНР) известен самоцвет массой 810 г. За всю историю добычи янтаря учтено до десяти кусков тяжелее 5 кг.

Рис. 1. Кусок янтаря массой 1270 г. Язовское проявление
Рис. 1. Кусок янтаря массой 1270 г. Язовское проявление

Положение кусков янтаря во вмещающей породе во многом зависит от их формы. Круглые и близкие к ним по форме куски занимают безразличное положение по отношению к слоистости, плоские куски Располагаются параллельно ей.

Прозрачность - ценное свойство янтаря, обусловленное его способностью пропускать световые лучи. Здесь большая роль принадлежит интенсивности окраски и наличию в камне различных - главным образом воздушных - включений и трещин: сильная окраска и обилие включений могут заметно снизить или совсем уничтожить прозрачность. Издавна янтарь классифицируют на три сорта: прозрачный в сплошных массах или слоистых разностях с включениями насекомых; полупрозрачный с отдельными затемненными участками; непрозрачный, белый или кремоватый, похожий на слоновую кость, пенистый. Сейчас выделяют пять разностей: прозрачный - бесцветный, со слабыми оттенками желтого цвета; дымчатый - слегка замутненный, местами прозрачный; бастард - средней прозрачности, желтого цвета с темным оттенком; костяной - непрозрачный, цвета слоновой кости; пенистый - непрозрачный, пористый, похожий на застывшую пену. Иногда в одном куске сочетаются все эти разности со многими переходными (рис. 2).

Рис. 2. Сочетание разностей янтаря: а - прозрачного, дымчатого. Приморское месторождение; б - костяного и полупрозрачного. Приморское месторождение; в - полупрозрачного и дымчатого. Клесовское месторождение; г - костяного и полупрозрачного. Проявления Львовской области
Рис. 2. Сочетание разностей янтаря: а - прозрачного, дымчатого. Приморское месторождение; б - костяного и полупрозрачного. Приморское месторождение; в - полупрозрачного и дымчатого. Клесовское месторождение; г - костяного и полупрозрачного. Проявления Львовской области

Прозрачный янтарь, соломенно-желтый до медового, редко бесцветен, он чист и светел, как хрусталь (рис. 3). Самый прозрачный янтарь - это янтарь, образовавшийся из смолы, которая вытекала из небольшого участка дерева одновременно и в значительном количестве и при этом хорошо и равномерно прогревалась солнцем. Если выделения смолы не вполне слились, то самоцвет получается слоистый, ломкий. И все же он почти всегда прозрачен, и в нем чаще всего встречаются включения растений и животных. У прозрачного янтаря при умелом - индивидуальном - к нему подходе наилучшие декоративные возможности.

Рис. 3. Кусочки прозрачного янтаря. Куршская коса
Рис. 3. Кусочки прозрачного янтаря. Куршская коса

Полупрозрачные янтари (дымчатый и бастард) из-за значительного количества (до 30 % объема куска) сравнительно крупных (до 0,2 мм) воздушных пузырьков белые или желтоватые. Различные по форме скопления пузырьков воздуха в сочетании с неправильной формой куска способствуют своеобразному внутреннему отражению и преломлению в нем световых лучей и созданию причудливых дымчатых узоров, издавна поражающих воображение человека. Если в прозрачном янтаре видны облачные помутнения, это облачный бастард. Выделяют также бастард с замутнениями в виде тонкого гроздьевидного рисунка.

Непрозрачные янтари имеют беловатый цвет, они содержат до 50 % объема куска воздушных пузырьков. Еще в 1763 г. известный знаток горного дела Шлаттер писал, что беловатым янтарем называют любой непрозрачный янтарь, который цветом походит на молоко, жемчуг... Это все чешуйчатые, дымчатые, водянистых и прочих цветов непрозрачные янтари*. Множество тесно расположенных пузырьков в одних случаях придает камню пемзообразный вид (это пенистый янтарь); в других - способствует возникновению тонких дымчатых узоров. Такой янтарь похож на кость, иногда слоновую, цвет его изменяется от белого до бурого. Бастард, пенистый и костяной янтари впервые выделил немецкий исследователь К. Клебс в 1882 г. Непрозрачные янтари обычно белые, молочно-белые до фарфоровидных, иногда желтоватые, напоминающие воск; часто они неоднородны по внутреннему строению (рис. 4). Такие янтари более всего пригодны для создания скульптурной миниатюры, в частности скульптурного барельефа.

* (Шлаттер И. Минералогия, или описание всякого рода руд и ископаемых из земли вещей... - Спб., 1763. - С. 503.)

Рис. 4. Неоднородное строение костяного янтаря. Клесовское месторождение
Рис. 4. Неоднородное строение костяного янтаря. Клесовское месторождение

Уменьшение прозрачности янтаря происходит также в результате его выветривания (окисления).

Облагораживание - физическое и химическое воздействие на янтарь, благодаря которому камень, не теряя природных свойств, улучшает первоначальные или приобретает новые качества, как правило, повышающие его в цене. Пористость дает возможность не только просветлять, но и окрашивать самоцвет.

Непрозрачный янтарь просветляют кипячением в льняном и сурепном масле и прокаливанием.

При кипячении пузырьки заполняются жиром и начинают пропускать свет. Необходимо следить, чтобы разогревание и охлаждение масла с янтарем шло медленно - только так можно получить чистый стеклопрозрачный продукт, пригодный для изготовления увеличительных стекол, очков, призм, зажигательных зеркал. Его более сильная по сравнению с необработанным янтарем способность к светопреломлению связана с введением проясняющего вещества. Отметим, что зажигательное зеркало, сделанное из облагороженного янтаря, производит вспышку пороха скорее, чем зеркало из стекла. Еще во второй половине XVIII в. янтарь не только просветляли, но и окрашивали в красный, синий, фиолетовый, пурпурный и зеленый цвета, «так что он на драгоценные камни походить будет и ко всякому украшению употреблен быть может». В древнем Риме окрашенный в красный цвет янтарь ценили на вес золота.

Для просветления янтаря прокаливанием кусочки его кладут в песок и прогревают там продолжительное время при температуре свыше 100 °С. В ходе нагревания камень размягчается, замутняющие его пузырьки замыкаются. Происходят локальные микровзрывы пустоток, способствующие образованию веерообразных радужных блестков, по форме напоминающих рыбью чешую. Мастера называют такие блестки золотыми лучами. В некоторых странах предпочтение отдавали желтому янтарю, похожему на цвет вареного меда. Чем больше он в процессе просветления переходит в белый, оставаясь при этом достаточно прозрачным, тем становится дороже.

Отметим, что свойством изменять цвет отличаются немногие минеральные вещества. Наверное, человек меньше уважал бы камни, если бы они не были такими стойкими и упрямыми.

Цвет. Природа щедро одарила янтарь всеми красками и их оттенками: цветовая палитра его изменяется от бесцветной, как лед или горный хрусталь, и белой, как кость, до серой, желтой, зеленоватой, голубой, розовой, красной, коричневой и даже черной. Но преобладает красивый золотисто-желтый цвет различных тонов и оттенков. Нередко в одном куске можно встретить оттенки всех цветов радуги, то резко отграниченные, то плавно переходящие друг в друга. Иногда куски одноцветны.

Установлено, что первичная окраска янтаря обусловлена изменением в структуре его молекулы, характером рассеивания в нем белого цвета и наличием включений. Вторичная окраска - следствие выветривания и воздействия температуры.

Ярко-желтая окраска объясняется определенным положением группы С = O в молекуле янтаря. Желтые янтари отличает богатая гамма различных оттенков этого цвета (в одном куске их может быть более десяти); их взаимные переходы зависят от исходного состава живицы и последующих условий ее превращения в янтарь. В XVIII в. золотисто-желтый янтарь называли золотоцветным и утверждали, что он имеет преимущество перед всеми янтарями благодаря природной, а не искусственно созданной «светлости». Желтый янтарь иногда называют капустным.

Перестройка в структуре с участием групп С = O вместе с деформацией части молекул янтаря, по мнению советского геолога С. С. Савкевича, приводит к возникновению непривлекательных серых янтарей, изредка встречающихся в Прибалтике. Серый янтарь внешне мало похож на ископаемою смолу, к тому же он сильно трещиноват. Применение обычных методов исследования позволяет предположить, что, кроме структурных изменений, определенное значение в возникновении серых янтарей имеет отсутствие или незначительное содержание в их составе летучих компонентов.

Давно известны зеленые и голубые янтари. О них писал Шлаттер в 1763 г. в книге «Минералогия, или описание всякого рода руд и ископаемых из земли вещей»: «Цветной, или пестрый, янтарь называется тот, который сверх обыкновенных светлых тонов еще и другие имеет; по чему в одном содержится такое, отчего сия краска зависит и чего в обыкновенном светлом янтаре не имеется. К оному причисляются: зеленоватый янтарь, синеватый янтарь, разноцветный янтарь». Зеленый и голубой янтари упоминает А. А. Урусов в «Опыте естественной истории...» (1780). В «Словаре минералогическом», изданном в 1790 г., синеватым и зеленоватым янтарями начинается описание цветовой гаммы этого самоцвета. Итак, зеленым и голубым янтарям уделялось внимание еще более двухсот лет назад. Как показали наши исследования, типичных синих янтарей в месторождениях Прибалтики и Украины нет. Речь может идти только о зеленоватых и голубоватых камнях. Зеленоватые найдены на Куршской косе. На Клесовском месторождении в желтых янтарях отчетливо просматриваются перемежающиеся полоски зеленого и темно-зеленого. Зеленый оттенок янтарей Приморского месторождения объясняется заметной примесью в них дисперсного пирита. Еще реже попадаются голубоватые самоцветы. Отчетливо отливают голубизной белые опаловидные янтари. Тонкие полоски голубого камня иногда обнаруживаются на границе его белых непрозрачных полосок. В ряде случаев голубая окраска объясняется тем, что поверхностный слой камня в отраженном свете флюоресцирует голубым. Красивые голубоватые прожилки содержит бирманский «янтарь» золотистого цвета. Он чище и тверже балтийского, залегает в глинистых сланцах третичного возраста. Показатель хорошего качества «янтаря» - угольные пропластки. Лучший янтарь находят на глубине 9,1-10,6 м. Средний размер кусков 10 см. Ярко-зеленая (изумрудная) окраска у сицилийской ископаемой смолы*. Эта смола бывает также синеватой и фиолетовой. Зеленые «янтари» известны в Доминиканской Республике. Светлые самоцветы иногда называют синими.

* (Сицилийский «янтарь» (симетит) мягче балтийского сукцинита, он совсем не содержит янтарной кислоты, но имеет хорошие поделочные свойства.)

Довольно редки и розовые янтари. Обычно это тонкое чередование розоватых и зеленоватых полосок с явным преобладанием первых.

Красные янтари также редки, их издавна особо почитали. В Японии красный янтарь называли «драконовой кровью». На Украине долго были в моде изделия из самоцвета яркого вишневого цвета. Его получали искусственно прокаливанием под давлением янтарного порошка (муки). При этом обычный желтый янтарь сплавлялся в сплошную массу кроваво-красного цвета. В первой половине XIX в. куски красного янтаря искусственно изготовляли в Кенигсберге и экспортировали в Японию и другие страны. Красный цвет естественных кусков камня обычно связан с их окислением. В конце прошлого века янтари необычного красного цвета были найдены в третичных песчаниках Львова и в его окрестностях. Львовские янтари рубиново-красные, вишневые, багряные, они напоминают пламенеющий закат солнца. Подсвеченные изнутри, они сходны с горящими искрящимися углями, при взгляде на них возникает образ пламени на углях. Предполагают, что красный цвет обусловлен исходным составом живицы, из которой возник янтарь, и несколько необычным его элементарным составом. Но у красноватых янтарей Клесовского месторождения элементарный состав обычный. Возможно, живица хвойных Украины, из которой возник самоцвет, имела какие-то специфические особенности, благоприятствующие появлению этой редкой окраски. «Янтари» яркой огненной расцветки находят в Сицилии, на северном берегу Африки, в Австралии и Венгрии, рубиново-красные известны в Бирме. Ярко-красные «янтари» встречены в миоценовом туфогенном песчанике в окрестностях Камадо (Япония).

Редки и коричневые янтари. На Клесовском месторождении найдены темно-коричневые, почти черные камни. Менее интенсивна коричневая окраска выветрелых корок на костяных янтарях. Иногда появление коричневых пятен в светлых самоцветах объясняется бурым битуминозным веществом, выстилающим тонким слоем стенки находящихся в них пустот.

Исключительно редок черный янтарь.

Некоторые куски имеют определенную окраску лишь сразу после извлечения их из земли, а через некоторое время заметно тускнеют.

Блеск камня зависит от характера поверхности, от которой отражаются световые лучи: отраженный свет и создает впечатление блеска. У янтаря блеск стеклянный, жирный, восковой, матовый. Ровная поверхность отличается стеклянным блеском. Только янтарям Прибалтики свойствен сверкающий стеклянный блеск благодаря их высокой прозрачности: свет не только отражается от поверхности камня, но и проникает в глубину и отражается внутри самоцвета. Свет, отраженный от неровной поверхности с множеством различных по величине и форме углублений, обусловливает появление жирного, воскового и матового блеска. Хорошо отполированный янтарь излучает теплый блеск.

Люминесценция. Мы приведем краткие сведения о поведении прозрачного, дымчатого, костяного и пенистого янтарей, бастарда в результате поглощения ими ультрафиолетового излучения. Прозрачные янтари в ультрафиолетовых лучах имеют голубое свечение различной интенсивности. С уменьшением прозрачности оно ослабевает. Дымчатые (слегка мутноватые, местами прозрачные) янтари люминесцируют бледно-голубым. Под действием ультрафиолетового излучения в дымчатом янтаре хорошо видна струйчатость и полосчатость, обусловленные различной степенью замутненности. Бастард в ультрафиолетовых лучах светится матово-белым с заметным желтоватым оттенком. Костяные янтари цвета слоновой кости люминесцируют белым, матово-белым с легким голубоватым оттенком или голубовато-белым. Костяные слегка желтоватые янтари светятся матовым желтовато-белым. Такое же свечение и у пенистого янтаря.

Как мы уже упоминали, в процессе выветривания прозрачные янтари становятся коричневатыми, не прозрачными, а костяные - светло- и красновато-коричневыми, полупрозрачными. Первые люминесцируют различными оттенками коричневого цвета, другие - оранжево-желтым или желтовато-оранжевым.

Несомненно, что одни химические элементы в янтаре усиливают люминесценцию, а другие подавляют ее. Иногда наиболее яркая люминесценция наблюдается в участках, содержащих минимальное количество железа. Но этот вопрос детально не изучен.

В классической древности янтарь ценили выше драгоценных камней и металлов, финикийские купцы пускались за ним в долгие путешествия, ставшие и первыми торговыми путями янтаря. В античном Риме больше всего дорожили золотистым прозрачным янтарем, менее ценным считали красноватый прозрачный. Белый и костяной янтари не имели цены, их употребляли только для курений. Плиний Старший упоминает в своих трудах, что в императорском Риме янтарь в роскоши чтили столь высоко, что сделанное из него изображение человека, как бы мало оно ни было, превосходило ценой живого и здорового человека. Заметим, что в древности янтарь ценили не только и даже не столько за его художественные и декоративные качества, сколько за приписываемые ему таинственные свойства.

На мусульманском Востоке наряду с прозрачными и желтыми кусками высоко ценили облачные разности. С XVII в. и доныне это излюбленный материал для мундштуков, трубок, кальянов, а также футляров для курительных трубок и портсигаров. Возможно, что в этом сказывалась древняя традиция, приписывающая янтарю бактерицидные и обезвреживающие свойства.

В Китае и Японии издавна отдавали предпочтение красноватым и наиболее прозрачным сортам.

Очень высоко, наравне с серебром и золотом, ценили янтарь в старину в Латвии. Дорогим считался полупрозрачный молочно-белый камень с зеленоватым оттенком.

Сейчас самоцвет лучшего качества должен иметь лимонно-желтый цвет по всему куску, т. е. просвечивать во всей массе. Как и в старину, очень ценятся крупные куски - из них мастер может создать любую вещь.

В давние времена жители Причерноморья пользовались янтарем как денежной единицей.

На мировом рынке килограмм ювелирного поделочного янтаря стоит 500-1000, а столько же рядового янтаря - 30-200 долларов.

Самоцвет все время дорожает. Он и в самом деле не только красив, но и таит в себе много неразгаданного, непознанного.

Показатель преломления. Камень оптически изотропен, но показатель преломления его непостоянен. По нашим данным, показатель преломления неизмененного янтаря 1,535-1,556; выветрелого 1,542-1,561. Наиболее высок он у самоцветов окрестностей Львова (1,554-1,556), Предкарпатья (1,540-1,551) и Клесовского месторождения (1,539-1,542), наиболее низок - из Куршской косы (1,538-1,542) и Приморского месторождения (1,535-1,538). Какой-либо зависимости между показателем преломления и разностью камня не выявлено. Так, показатель преломления прозрачного светло-желтого и желтоватого костяного янтаря Приморского месторождения одинаков - 1,538. У менее прозрачной разности он несколько ниже - 1,535, а у желтоватого, слегка замутненного - 1,537. В Клесовском месторождении один и тот же показатель преломления (1,539) имеют желтовато-коричневый, коричневато-желтый, зеленовато-желтый, коричневый, белый, светло-желтый и желтовато-белый янтари. Показатель преломления одинаков (1,551) также у бастарда и костяного янтаря (Предкарпатье).

Показатель преломления выветрелого янтаря выше, чем неизмененного. У самоцветов окрестности Львова он составляет 1,554-1,558, Предкарпатья - 1,552-1,561, Клесовского месторождения - 1,545-1,546, Приморского - 1,542-1,560. Обычно интервал колебания показателя преломления выветрелого янтаря несколько шире по сравнению с неизмененными разностями. Установлена прямая зависимость между показателем преломления камня и степенью выветривания: он возрастает от центра образца к его периферии.

Как видим, у янтарей Украины показатель преломления больше по сравнению с самоцветами Прибалтики. Иногда янтарь, подобно смолам, обнаруживает двойное лучепреломление.

Твердость. Янтарь относится к мягким органическим веществам: твердость его по шкале Мооса равна 2,2. Твердость балтийского сукцинита изучена сравнительно хорошо. Она последовательно возрастает в ряду янтарей: костяной (20 кг/мм2) - бастард (25 кг/мм2) - прозрачный (26 кг/мм2) - вскрышной (27 кг/мм2). Твердость самоцветов остальных регионов до последнего времени изучена недостаточно. Сведения о твердости янтарей Предкарпатья (Язовское проявление) по сравнению с камнями Клесовского месторождения и Прибалтики (Приморское месторождение и проявление Куршской косы) дал анализ около 80 образцов самоцвета.

При нагрузке 50 г твердость янтарей исследуемых районов несколько различна: наибольшая она для Язовского проявления и наименьшая - для Куршской косы. Интервал колебаний твердости для янтарей Курбской косы уже, твердость при различных нагрузках ниже. Это подтверждает и анализ средних значений твердости при различных нагрузках. Например, при нагрузке 20 г твердость янтарей Куршской косы ниже по сравнению с язовскими камнями на 4,26%, 50 г - на 7,60, 100 г - на 7,91 %. Более широкий диапазон твердости и повышенная твердость янтарей Язовского проявления объясняется их более неоднородным внутренним строением. Неоднородность обусловлена частым чередованием в одном образце прозрачных и непрозрачных разно- окрашенных зон. В общем же наиболее неоднородны по твердости (и, возможно, по внутреннему строению) янтари Язовского проявления и Куршской косы, наиболее однородны - Клесовского и Приморского месторождений. Чем прозрачнее неизмененный янтарь, тем он плотнее и тверже.

Замечено, что в отличие от большинства минералов с увеличением нагрузки твердость янтарей возрастает. Это можно объяснить особенностями внутреннего строения самоцветов, в основном вязкостью и наличием твердых включений (кристаллов и зерен пирита и кальцита, кусочков обугленной древесины). Изменение твердости зависит от многих причин. Главное здесь - состав камня, количество элементов-примесей; с увеличением их (особенно железа) твердость возрастает. Подмечено, что янтарь, поднятый на дневную поверхность, не имеет той твердости, которую он получает впоследствии, полежав на воздухе.

На степень твердости вещества влияет его хрупкость (пластичность). Она характеризуется «числом хрупкости» - величиной нагрузки, при которой появляется первая видимая трещина. Неизмененные янтари Прибалтики и Украины вязкие, они имеют «число хрупкости» более 200 г. В процессе окисления хрупкость янтаря, как и его твердость, увеличивается. Корка выветривания, содержащая по сравнению с неизмененным камнем больше химических элементов, имеет «число хрупкости» около 50 г. Полупрозрачный самоцвет менее хрупок, чем совершенно прозрачный. «Число хрупкости» ретинита - хрупких ископаемых смол, изредка применяемых в ювелирном деле, - равно 15±5 г.

Картина хрупкого разрушения янтаря хорошо прослеживается под электронным микроскопом. Как показали исследования В. П. Аронскинд и Л. Д. Шишкиной (1977), на электронно-микроскопических снимках таких камней обнаруживаются характерные кольца разлома с системой веерно расходящихся ступеней - линий разлома. Отмечены многочисленные полосы - «дорожки»; это участки, по которым одни слои скользят относительно других при деформации вещества ископаемой смолы в твердом состоянии.

М. Б. Агранат, Н. П. Новиков, В. П. Перминов и П. А. Ямпольский исследовали прочность и лазерное разрушение природного янтаря. Они установили, что внешние характеристики лазерных разрушений в нем совпадают с аналогичными разрушениями в органическом стекле и полистироле. Лазерное воздействие на янтарь способствует возникновению в нем дискретно расположенных трещин, сходных с трещинами, образующимися при лазерном разрушении органического стекла и полистирола. Лазерное разрушение самоцвета сопровождается ярким свечением. Оптическая прочность природного янтаря, определенная с помощью лазерных исследований, оказалась в два - четыре раза выше оптической прочности стекла. В янтаре найдены рассеивающие оптические неоднородности, которых нет в стекле.

Вязкость балтийского янтаря 5-108П (при 200 °С). Термомеханические кривые камня свойственны полимерам с сетчатой структурой.

Янтарь послушен резцу: он хорошо распиливается, обтачивается, сверлится, шлифуется и полируется. Его можно пилить, как дерево, обрабатывать напильником, сверлить и обтачивать на токарном станке. После этого отшлифованную поверхность сглаживают «шкуркой» или пемзой, затем полируют мелом или трепелом на увлажненном шерстяном материале. Раньше последний блеск наводили сухим трепелом с последующим трением о кожу руки. Сейчас самоцвет полируют на станках с помощью войлочных кругов и специальной полировочной смеси (пасты). Кропотливая и тщательная шлифовка и полировка способствуют выявлению красоты рисунка и созданию светового эффекта. Чем лучше янтарь, тем лучше выявляется его цвет.

При температуре более 100 °С янтарь можно сгибать.

Трещиноватость. Трещины в янтаре возникают в результате разных процессов. Они бывают первичными и вторичными. Первичные трещины образуются еще в смоле и в процессе ее фоссилизации наследуются самоцветом; они формируются также на границах участков, сложенных разным янтарем, или вокруг различных (растительных и животных) включений - центров напряжений. Ориентировка их произвольная. К сожалению, более детально эти трещины не исследовались. Вторичная трещиноватость обусловлена тектоническим воздействием на янтарь и его выветриванием (окислением). Первым фактором можно объяснить появление многочисленных трещин в карпатском янтаре, проходящих в различных направлениях. В янтаре Клесовского месторождения под воздействием тектонического фактора образуется система плоских приблизительно параллельных трещин, отстоящих друг от друга на 5 мм. В камне Приморского месторождения тектоническую природу имеют миллиметровые трещины. Они однонаправленны, а при переходе янтаря одного цвета в другой обычно разветвляются.

Трещины тектонического происхождения в янтаре фиксируют ослабленные зоны в каркасной структуре полимера. По ним и проходит разрыв. По направлению к скалывающему усилию плоскости трещин находятся под углом 20-25°. Трещины, возникающие в процессе выветривания камня, более разнообразны. Они распространены в приповерхностной части куска и по направлению вглубь клиновидно сужаются, постепенно затухая. Ослабление связей при выветривании сопровождается возникновением небольших - до миллиметра - разновеликих полигонов, образующих замысловатый кружевной узор на выветрелой корке. Они фиксируют три главных направления, по которым происходит ослабление связей в каркасе янтаря при выветривании. На янтарях Украины более распространены неправильные многоугольники, выветривание самоцветов Прибалтики, как правило, сопровождается образованием на их поверхности правильных трех-, четырех-, пяти- и шестиугольных трещин. Кроме замкнутых отмечены небольшие трещины в разных направлениях. По сравнению с многоугольными они не такие глубокие и заметно короче, часто ломаные (зигзагообразные), иногда сдвоенные. Системой коротких трещинок, сдвоенных, строенных, редко радиальных покрыта поверхность янтарей Прибалтики. Менее разнообразны криволинейные трещины выветривания, часто служащие продолжением прямых трещин. Они отчетливо прослеживаются в небольших каплях янтаря. Участки, ограниченные криволинейными трещинами, в свою очередь, разбиваются короткими прямыми сдвоенными трещинками.

Янтарь
Янтарь

Довольно часто узкие прямые трещины на поверхности не остаются полыми, а заполняются - как бы залечиваются - более поздним светлым янтарем, хорошо заметным на темном фоне выветрелого. Так на поверхности выветрелых кусков образуется золотисто-желтый узор. В янтарях Предкарпатья отмечено залечивание трещин перекинувшимися от одной стенки трещины к другой тонкими перемычками - тонкими светлыми волоконцами янтаря, прямыми или слегка изогнутыми. Последнее может свидетельствовать о некотором сокращении трещин после образования.

Отдельность - способность янтаря раскалываться при ударе вдоль плоскостей на отдельные кусочки. Наблюдается в наствольных, внутриствольных и выветрелых разностях, наиболее отчетливо выражена в наствольных натечно-скорлуповатых образцах, которые даже при слабом ударе распадаются на множество скорлупок. Из внутриствольных разностей отдельность сравнительно хорошо проявляется в костяных янтарях - некоторые образцы легко разламываются в руках на разновеликие кусочки. Расслоение происходит по едва заметным трещинкам. В кусочках внутриствольного костяного янтаря, имеющих вид тонких - до 0,5 мм - табличек, характер отдельности иной. При ударе таблички распадаются по трещинкам на приблизительно одинаковые по величине части с почти параллельными сторонами. Образование таких табличек - выколок - происходит по трещинам, возникающим еще в процессе фоссилизации ископаемой смолы или под действием на янтарь тектонических напряжений. При выветривании камня отдельность отчетливо проявляется в поверхностной корке. Она объясняется тем, что процесс выветривания сопровождается появлением в поверхностном слое трещинок, проходящих в различных направлениях. По ним и образуются выколки в форме треугольника, квадрата, пяти- и шестиугольника...

Излом определяет характер поверхности при расколе (разламывании) куска янтаря в любом направлении. Он зависит от структурных особенностей, прозрачности и однородности камня. У янтаря излом бывает ровный, ступенчатый, неровный, занозистый, полураковистый и раковистый. Ровный проходит по трещинкам отдельности, он присущ костяному янтарю. У костяного янтаря с неясно выраженной отдельностью излом ступенчатый. У прозрачного и дымчатого камней он преимущественно полураковистый до раковистого (формой поверхности напоминает раковину), иногда неровный, похож на излом кварца. Сходство подкрепляется и тем, что на плоскостях излома обоих веществ наблюдаются подобные узоры, образованные причудливым сочетанием тонких линий. Занозистый излом отмечен у бастарда с обильными включениями древесных остатков. По характеру напоминает излом древесины поперек волокнистости. Впечатление занозистости иногда создают зигзагообразные линии, обнаруживающиеся на поверхности разламывания.

Плотность. По литературным данным, плотность янтаря колеблется от 0,97 до 1,25 г/см3, по нашим - от 1,0 до 1,22 г/см3. Плотность янтаря равна плотности морской воды. В пресной воде самоцвет тонет, в соленой всплывает. Поэтому-то он и выбрасывается так легко на поверхность со дна моря.

Плотность возрастает от непрозрачных к прозрачным разностям и достигает максимума в выветрелой корочке. Интервал колебания величины плотности наиболее узок в янтарях Приморского месторождения, наиболее широк в камнях окрестностей Львова. С увеличением количества элементов-примесей плотность янтарей возрастает, поэтому у окрашенных разностей она выше, чем у белых и бесцветных камней. Что плотность янтаря зависит от состава элементов-примесей - несомненно, но этот вопрос еще не изучен. Установлено только, что наибольшая плотность у корок выветрелого янтаря с содержанием железа около процента. Плотность янтаря несколько снижается, если в нем мало пор и трещин. Это свойственно отдельным образцам костяного янтаря. Некоторое влияние на плотность самоцвета оказывает также исходный состав смолы, из которой он возник. К сожалению, этот вопрос совершенно не исследован.

По нашим данным, плотность самоцветов из месторождений ниже, чем из янтарепроявлений. Наибольшая плотность у янтарей окрестностей Львова.

У одной и той же разности плотность - величина более постоянная, чем твердость. Она изменяется от 1,025 до 1,06 г/см3, а твердость - от 24,44 до 27,69 кг/мм2 (при нагрузке 50 г).

С небольшой плотностью янтаря связано интересное его свойство - неистираемость. За долгие годы пребывания в водной среде янтарь не превратился в порошок. А ведь море сравнительно быстро истирает даже гораздо более твердые минеральные вещества. Давно подмечено, что найденный на берегу моря янтарь имеет неправильную форму, менее округлую, чем, например, галька кварца, хотя твердость кварца в несколько раз больше твердости янтаря. В чем же здесь дело? Физик С. С. Хилькевич остроумно заметил, что истиранию янтаря препятствует закон Архимеда. Плотность янтаря чуть больше 1 г/см3, т. е почти совпадает с плотностью морской воды. Поэтому действующая на янтарь выталкивающая сила почти равна его массе. В воде янтарь практически ничего не весит. Это приводит к тому, что сила, действующая на янтарь, все время будет способствовать его перемещению. Во взвешенном состоянии самоцвет не касается дна и вследствие этого как бы избегает контакта с другими телами, что и приводит к очень незначительному его истиранию.

Термическая характеристика. Термические свойства янтаря в основном определяются его аморфным и полимерным строением. Постоянной точки плавления у него нет. Это, видимо, связано с непостоянством состава ископаемых смол и различными условиями их фоссилизации. Установлено, что с повышением интенсивности фоссилизации ископаемых смол повышается и температура их плавления. Чем тверже ископаемая смола, тем выше ее температура плавления. Украинские и прибалтийские янтари размягчаются при температуре 125-178 °С. Это объясняется разрывом наиболее слабых связей в структуре полимера и выделением части летучих компонентов. Неизмененный янтарь размягчается скорее, чем выветрелый. При дальнейшем нагревании камень плавится, выделяя пары с ароматным запахом (точка плавления 350-530°С, у неизменных янтарей она на несколько десятков градусов ниже, чем у выветрелых разностей). Заметим, что даже в одном куске температура плавления разная.

В огне горение янтаря сопровождается удивительно приятным - как бы гвоздичным - запахом. Еще в средние века янтарь употребляли для благовонных курений в храмах и церквах, а на Руси его издавна называли морским ладаном. В прежние времена жены мезенских рыбаков перед уходом мужей в море нередко окуривали янтарем рыболовные сети, надеясь приманить этим рыб. По аромату горящего янтаря его легко отличить от подделок (бакелитовые заменители пахнут фенолом).

При нагревании до 140-150 °С без доступа воздуха камень становится пластичным. С этим свойством связаны технологические приемы его обработки - каление и прессование.

Янтарь электризуется при трении. Это казавшееся на заре истории человечества загадочным свойство притягивать находящиеся вблизи легкие тела растительного происхождения сблизило самоцвет с установленными впоследствии физическими явлениями, а Фалесу позволило заключить, что камень обладает душой. Богатые финикиянки употребляли янтарь для пяток своих веретен, которые при вращении электризовались, притягивали одни ленточки и ниточки и отталкивали другие.

Инфракрасная спектроскопия. Методом этой спектроскопии определяют наличие структурных элементов. В структуре клесовских камней найдены алифатические насыщенные (1740 и 1160-1165 см-1), ненасыщенные (1710 и 1250 см-1) эфиры, группы ОН (3400-3800 см-1), СН2 и СН3. Инфракрасные спектры поглощения янтарей Приморского месторождения сходны с таковыми камней Клесовского месторождения. Спектр поглощения выветрелого янтаря из Клесовского месторождения по сравнению со спектрограммами неизмененных образцов имеет дополнительное поглощение в области 790 см-1, обусловленное непредельными связями или единичными СН2- группами, и слабое поглощение с частотой в области 1120 см-1. Общий вид инфракрасного спектра поглощения выветрелых янтарей (красноватой корки и кремовой мучнистой массы) близок к спектру балтийского сукцинита. Особенность выветрелых янтарей - менее стабильное поглощение в области 1710-1740 см-1, а также небольшая интенсивность и несовпадение максимумов в областях 1645 и 1660, 1140 и 1170, 1040 и 1030, 900 см-1. На спектрограмме белого янтаря из окрестностей Львова поглощения 2860 и 2920 см-1 (валентные колебания С-Н алифатических соединений) и поглощение 1730 см-1 (валентные колебания С = Н карбональной группы насыщенных алифатических сложных эфиров) по интенсивности в два раза сильнее таких же поглощений на спектрограмме выветрелой корочки (рис. 5). На последней обнаружены также полосы поглощения Н2Оδ(ОН) 1640 см-1 и ν(OH) 3420 см-1, которые отсутствуют на спектрограмме неизмененного янтаря. В остальном все полосы поглощения на обеих спектрограммах идентичны.

Рис. 5. Инфракрасные спектры поглощения янтарейиз окрестностей Львова: 1 - костяной янтарь; 2 - корка выветривания на костяном янтаре
Рис. 5. Инфракрасные спектры поглощения янтарейиз окрестностей Львова: 1 - костяной янтарь; 2 - корка выветривания на костяном янтаре

Данные инфракрасной спектроскопии янтарей Клесовского и Приморского месторождений вызывают сомнение в том, что смола, давшая начало украинскому и балтийскому янтарю, выделилась из одного вида растений. Инфракрасные спектры поглощения балтийского сукцинита мало похожи на таковые смол современных сосен, они ближе к смолам других хвойных - араукарий. Остатков араукариевых в сукцините не найдено.

В последнее время метод инфракрасной спектрометрии с успехом используется для идентификации различных археологических находок янтаря. Так, инфракрасные спектры 60 образцов самоцвета, найденных в Словении (Югославия), подтвердили балтийское его происхождение. А исследование этим методом ископаемых смол из района Любляны показало, что все они относятся к смолам, образовавшимся из березовой коры. Спектры ядерного магнитного резонанса подтверждают этот вывод.

Рентгеновская характеристика. На рентгенограммах янтарей отчетливо фиксируется диффузное дифракционное пятно - так называемое гало, максимум интенсивности которого приходится на 0,60-0,61 нм, а также слабая размытая полоса в интервале 0,25-0,21 нм. Установлены некоторые различия в положении основного максимума «гало» в зависимости от выветривания камня и содержания в нем элементов-примесей. Наиболее отчетливо такое различие проявляется в выветрелом янтаре; здесь присущий самоцвету рефлекс смещается до 0,578 нм, что может свидетельствовать о некотором изменении строения окисленной разности по сравнению с неизмененным янтарем. Рентгеновское исследование камня иногда усложняется тем, что минералы-примеси дают на рентгенограммах свои рефлексы. Они, как и свойственные янтарю отражения, не дают возможности судить о структуре самоцвета.

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Исследование ЭПР в янтарях подтвердило наличие в нем парамагнитных центров. Количество последних обусловлено наличием радикалов, которые образуются под действием свободного кислорода. Темно-коричневые янтари по сравнению со светлыми разностями содержат в 100 раз больше парамагнитных центров. В выветрелых разностях парамагнитных центров немного. Очевидно, это обусловлено тем, что выветрелые корки насыщены продуктами окисления соединений, входящих в состав янтаря, которые уже неспособны образовывать радикалы под воздействием кислорода.

Химия янтаря. Химический состав и строение янтаря очень сложны и до конца не выяснены. Химическое изучение камня началось еще в период господства алхимических взглядов. Оно продолжительное время основывалось на исследовании продуктов сухой перегонки янтаря, что не способствовало установлению химической природы исходного материала. В 1556 (или 1548) г. известный минералог и доктор из Яхимова (Чехословакия) Г. Агрикола впервые обнаружил янтарную кислоту в продуктах перегонки янтаря и описал ее под названием янтарной смолы. Но только в 1676 г. Н. Лемери смог установить ее кислотную природу. Соли янтарной кислоты называют сукцинатами.

Неоспоримые заслуги в изучении природы янтаря принадлежат шведскому химику Я. Берцелиусу, разделившему его в 1828 г. на отдельные компоненты обработкой растворителями. В камне были обнаружены две фракции смолы, летучее ароматическое (эфирное) масло, янтарная кислота и 90 % нерастворимого остатка. Одна из смоляных фракций, растворимая в алкоголе и получившая название сукцинина, имела кислотные функции. При перегонке с водяным паром она дала в дистилляте незначительное количество вещества с запахом мяты, впоследствии охарактеризованного Бертело как борнеол.

Янтарная кислота - характерная особенность балтийского янтаря (сукцинита). Различные ее количества были обнаружены не только в неизмененных янтарях, но и в изделиях из самоцвета, найденных в различных захоронениях. Установление географической принадлежности такого янтаря послужило важным фактором его дальнейшего изучения. Наиболее богаты янтарной кислотой молочно-белые и светло-желтые сорта камня - им в связи с этим издавна приписывались целебные свойства.

Исследованиями К. Плонайта (1924) было показано, что свободная янтарная кислота содержится только в непрозрачных образцах янтаря с множеством мельчайших воздушных пузырьков, заполненных кислой жидкостью. Она находится там и в растворе, и в виде сростков мелких кристаллов. О. Гельм (1828) нашел эту кислоту и в прозрачном сукцините в количестве от 3,2 до 4,5 %. Максимальное количество янтарной кислоты (8,2%) выявлено в выветрелой поверхностной корке. Примерно такое же количество ее (5,62-7,11 %) содержат и янтари окрестностей Киева - так называемый киевский сукцинит. Данные по содержанию янтарной кислоты в ископаемых смолах использовались для установления географической принадлежности янтаря, найденного при археологических раскопках в Италии.

Новые сведения о составе и строении ископаемых смол были получены в ходе применения инструментальных методов анализа. Оказалось, что янтарь различного возраста (и из различных месторождений) отчетливо диагностируется по инфракрасным спектрам поглощения. У одних самоцветов преобладают кислотные функции, у других - эфирные. Так, на инфракрасных спектрограммах янтарей из меловых отложений Испании проявились полосы поглощения свободных кислотных групп, а на инфракрасных спектрах олигоценовых камней такие полосы не выражены, на них достаточно сильно проявлялись поглощения, отвечающие эфирным группам. Кроме эфирных и кислотных групп, при анализе янтаря с помощью таких спектров обнаружили еще кегонные, спиртовые и винильные группировки.

Метод инфракрасной спектроскопии хорошо фиксирует все изменения, происходящие с янтарем в процессе выветривания. Подмечено, что в ходе этого процесса уменьшается количество связей С = O. Такие спектры обычно имеют янтари, извлеченные из могильников античного времени

Сравнение инфракрасных спектров поглощения янтаря со спектрами смол современных хвойных дало возможность установить ботаническую принадлежность некоторых самоцветов. В частности, было показано, что янтари из нижнемеловых отложений Ливана произошли из смолы араукарии, произраставшей в мезозойское время в Южном полушарии.

Уже накоплено много данных по составу и строению янтаря. Известно, что летучая его часть (около 10 % массы камня) представлена ароматическими соединениями - терпенами с 10 атомами углерода и сесквитерпенами с 15 атомами углерода в молекуле. Из нелетучего остатка янтаря еще в 30-е годы выделили сукциноабиетиноловую кислоту С25Н40О4. В ней было определено две ОН-группы, одна из них карбоксильная. Л. Шмид с сотрудниками, применив метод экстракции, установил в янтаре присутствие сукцинита, входящего в состав сложного эфира сукциносильвиновой кислоты С4Н26О2. Отметим, что остаток янтаря, нерастворимый ни в одном из известных растворителей, И. Иоон назвал сукцинином еще в 1816 г.

Масс-спектрометрическими исследованиями установлено, что в состав янтаря входит более 40 соединений с близкой молекулярной массой (около 604). Многие из них все еще не диагностированы. В чистом виде из янтаря выделены только абиетиновая кислота и ее изомеры: левопимаровая, полюстриновая, неоабиетиновая, декстропимаровая и изодекстропимаровая кислоты. Абиетиновая кислота очень устойчива. Одной этой кислотой обычно сложены древние ископаемые смолы.

С помощью газовой и тонкослойной хроматографии в янтаре установлено наличие изодекстропимаровой, дегидроабиетиновой, дегидроизопимаровой, сандаракопимаровой, диагатеновой и абиетиновой кислот. Они составляют растворимую в органических растворителях часть (20-25 %) балтийского сукцинита.

Данные инфракрасной спектрометрии показали, что сукцинин, составляющий основную массу янтаря, содержит лактонные (сложноэфирные) группы, т. е. представляет собой сложный эфир. В сложных процессах превращения спиртовой функции молекулы янтаря заметную роль сыграло действие солнечного света. Если раствор абиетиновой кислоты продолжительное время подвергать ультрафиолетовому облучению, в нем образуется муравьиная кислота и дегидроабиетен - соединение с внециклической связью. Заметим, что полосы поглощения, свойственные внециклической двойной связи, обнаружены в спектрах многих янтарей. Под действием эфира двойная связь образует спиртовую группу, которая в дальнейшем принимает участие в образовании эфира.

Здесь интересно одно обстоятельство. По данным масс-спектрометрических измерений установлена молекулярная масса соединений, выделенных из нерастворимого остатка янтаря. Она равна 604, что составляет удвоенную массу абиетиновой кислоты. Поэтому следует предположить, что в образовании сложных эфиров участвует не абиетиновая кислота, а ее димер. Это подтверждается и тем, что многодневное ультрафиолетовое облучение камня способствует образованию соединения с массой 604, совершенно нерастворимого в органических растворителях.

Значит, в состав янтаря входят три главные группы соединений: летучие терпены и сесквитерпены, растворимые органические кислоты и нерастворимые полиэфиры этих кислот со спиртами, образовавшимися из этих же кислот. Первые две группы находились в смоле (живице), вытекающей из сосен в давно прошедшее время. Третья группа - продукт разнообразных превращений первозданной смолы.

Можно надеяться, что в недалеком будущем люди сумеют получить синтетический янтарь так, как в технике получают полимеры. В последние годы за рубежом запатентованы (хотя еще не производятся) синтетические продукты со структурой абиетиновой кислоты.

По химическому составу янтарь - типичная смола - высокомолекулярное соединение органических кислот. Он состоит примерно из 10 атомов углерода, 16 атомов водорода и одного атома кислорода, т. е. содержит в среднем 80% углерода, 10 - водорода, 8 % кислорода, а также немного азота, серы и золы, количество которых в нем значительно меняется. Непостоянство стехиометрического состава не позволяет отнести янтарь к минералам. Поэтому термин «янтарь» имеет несколько собирательное значение: так называют любые ископаемые смолы. Собственно янтарь часто именуют сукцинитом, подразумевая под ним высококачественный янтарь (балтийский, киевский сукциниты). Именно в таком плане мы рассматриваем одновозрастные янтари не только Прибалтики, но и Украины. Наиболее широк диапазон колебаний основных компонентов у янтарей окрестностей Львова: С 71,82-84,18 %; Н 5,60-10,64 %; наименьший - у камней Предкарпатья: С 77,82-80,89 %; Н 9,55-11,44 %. Янтари Приморского и Клесовского месторождений занимают промежуточное положение. Значения основных компонентов в них изменяются в таких пределах: С 76,74-85,54 и 77,42-84,81 %; Н 9,02-11,47 и 8,60-10,15 %. Самоцветы из этих месторождений по составу и колебаниям основных компонентов более близки, чем из проявлений окрестностей Львова и Предкарпатья. Однако янтари Клесовского месторождения по сравнению с камнями Приморского содержат значительно больше серы (до 1,45%) и золы (до 8,7%) (это говорит о заметном количестве посторонних минеральных веществ). Количество серы в прибалтийских янтарях не превышает 0,55%.

При соприкосновении янтаря с кислородом воздуха поверхность его окисляется. Образуется выветрелая корочка, со временем она наращивается. Максимальная толщина ее - 4 мм. Наиболее благоприятные условия для окисления янтаря существуют в сухой насыщенной атмосферным воздухом песчаной почве. Выветрелая корочка наращивается изнутри, снаружи она шелушится и постепенно отваливается. У янтаря, выброшенного волнами моря на берег, корочка значительно тоньше. Отмечены двух- и трехслойные корки выветривания. Часто в процессе выветривания поверхность куска самоцвета разбивается на множество разных по величине участков, промежутки между которыми выполняются белым мучнистым янтарем. В Приморском месторождении встречались кусочки, покрытые пылеватым налетом розового цвета. В выветрелом янтаре возрастает количество кислорода, а содержание остальных компонентов уменьшается.

Изотопный состав углерода устанавливают с помощью масс-спектрометрических исследований. Изотопные отношения 12С:13С, выраженные через величину δ13С, зависят от характера структурных превращений в ископаемых смолах, которые происходят в процессе фоссилизации под влиянием окислительно- восстановительных процессов и температуры. С возрастом изотопный состав углерода янтарей несколько «утяжеляется». Так, δ13Ссред палеогеновых янтарей составляет - 20,4 и 20,5 ‰, а неогеновых - 19,9 ‰.

Такое «утяжеление» изотопного состава связано с первичным окислением ископаемых смол, сопровождающимся отщеплением изотопно легких функциональных групп. Сдвиг изотопного равновесия в сторону обогащения янтарей изотопом 13С происходит и под влиянием вторичного окисления. Установлено, что δ13С неизмененного янтаря из Приморского месторождения равно - 22,1%, а δ13С выветрелой корки - 21 %. Таким образом, как первичное, так и вторичное окисление ископаемых смол сопровождается увеличением в их составе изотопа 13С.

Янтарь никогда не бывает химически чистым. В нем в виде примесей (от следов до 0,5 %) найдено более 30 химических элементов. Наличие их в основном связывают с механическими включениями минералов, преимущественно глин, кальцита, пирита.

Наиболее чистыми оказались неизмененные янтари окрестностей Львова, содержащие всего семь элементов в количестве от 0,0001 до 0,3 %. В камнях Куршской косы выявлено 11 элементов (от следов до 1 %). В самоцветах Предкарпатья и Приморского месторождения найдено соответственно 13 и 12 элементов. Наиболее загрязнены элементами-примесями янтари Клесовского месторождения - их обнаружено там 18.

Главные и постоянные элементы-примеси в янтарях - кальций и железо. Кальцием наиболее обогащены янтари Куршской косы (до 0,5%), железом - Приморского и Клесовского месторождений. Железистые самоцветы темно-красные до черных. Наименее железистые янтари окрестностей Львова. В ряде случаев железо коррелируется с магнием. В камнях Приморского месторождения марганца по сравнению с железом меньше на два порядка, а в клесовских - на один. Львовские и предкарпатские янтари (кроме роздольских) безмарганцевые. Магния в янтарях на один-два порядка меньше, чем кальция. Наиболее равномерно распределен этот элемент в камнях Приморского месторождения. Количество кремния в них несколько больше, чем алюминия. В отличие от осадочных пород барий в янтарях распространен несколько шире, чем стронций. Все янтари меденосны. Незначительные количества ванадия найдены в самоцветах Клесова. Титан, хром, никель, кобальт, цинк, свинец распространены неравномерно. Появление этих элементов объясняется как геохимическим их сродством с железом, так и заимствованием из вмещающих пород. Качественно и количественно состав элементов-примесей в янтарях в какой-то мере отражает состав вмещающих их пород. Наиболее ярко это проявляется в янтарях Клесовского месторождения, породы которого сформировались под влиянием кристаллических пород Украинского щита.

Имитации янтаря. Как имитации янтаря обычно используются некоторые синтетические смолы - такие, как бакелит, а также казеиновые продукты, пластмассы. По прочности, окраске и чистоте они почти не уступают настоящему самоцвету. Янтарь отличается от синтетических смол более низкой плотностью (1,0-1,1 г/см3, в то время как у бакелита 1,26 г/см3), голубой люминесценцией в ультрафиолетовых лучах, высоким показателем преломления. Изделия из пластмасс откалываются, а янтарь не крошится.

Труднее отличить подделки из копала - растительной смолы четвертичного периода, не подвергшейся фоссилизации. Ископаемые копалы находят на юго-восточном берегу Африки в земле в виде пластинок или подобных образований, покрытых непрозрачной выветрелой коркой. В 40-е годы на западе Африки извлекали из земли шарообразные копалы, похожие на гальку. Кроме ископаемых известны полуископаемые и современные копалы, например смола современных растений Trachylobium verrucosum, сосна каури (Новая Зеландия). Сосна каури достигает 50 м в высоту и до 18 м в окружности - это одно из самых больших деревьев на земле. Она живет до 3 тыс. лет. Крона старых деревьев напоминает огромный зеленый шатер. Воздух в лесах каури пропитан запахом смолы, которая сочится из деревьев. В земле скопившаяся за тысячелетия, окаменевшая смола образует целые толщи. Она очень напоминает янтарь. К тому же смолу используют не только для изготовления поделок, но и в производстве лаков и красок. К копалам принадлежат ископаемые смолы, обнаруженные в ряде прибрежных участков Гвинейской Республики (устья рек Понго, Сумбуя, Форекарпия, побережье острова Кабак). Африканские ископаемые смолы отличаются неплохими поделочными свойствами.

Самоцвет не избежал подделок. Китайцы исстари изготовляли из живицы такой «янтарь», что его труд но было отличить от настоящего. Ловкие дельцы заключали в него лягушек и рыб. Лягушек издавна почитали в Китае, считали символом влаги, изобилия и плодородия, божеством домашнего очага. Такой артефакт (искусная подделка) стоил больших денег в этой стране. Знаменитый ученый и писатель древности Плиний Старший упоминал в своих трудах об имитациях янтаря с ящерицами. Там ящерицу помещали в обычную канифоль.

Имитация из копала отличается от янтаря меньшими твердостью и плотностью. Копал, положенный на тлеющие уголья, выделяет неприятно пахнущие лекарственные пары, при трении не электризуется, легче плавится и имеет меньшую вязкость, чем янтарь. Капля эфира, помещенная на копал, оставляет после испарения пятно (на янтарь эфир практически не действует).

По-видимому, такие свойства присущи не всем копалам. Например, гвинейский копал по оптическим, рентгеновским, спектральным, спектрометрическим данным, элементному составу (углерод 79,84-85,86 %, водород 8,09-11,19 %), способности электризоваться, по существу, не отличается от янтаря. Но поверхность копала при действии на нее нескольких капель эфира быстро размягчается, в то время как воздействие эфира на кусочек янтаря приводит только к легкому помутнению его поверхности. Поделки из такого копала недолговечны.

Артефакты янтаря представляют большую опасность для исследователей, коллекционеров, музейных работников - отличить их бывает непросто.

 

Источник: http://iznedr.ru/books/item/f00/s00/z0000029/st004.shtml

Обновлено Дек282015

Форум реставраторов

RestoreForum.ru

 

Авторы сайта являются единомышленниками. Наша основная задача - способствовать распространению информации о реставрации, формированию адекватного прозрачного профессионального реставрационного сообщества.

Полезные ссылки: реставрация мебели "Антик Нуво"Производство Стеклофибробетона для архитектуры

Активные темы