Органогенные материалы. Имитации органогенных материалов

                     1.2.1Происхождение янтаря.

 

 Догадки о происхождении янтаря многие века были столь же противоречивыми, как и предположения о секретах появления на свет его отдаленных «родственников»: жемчуга, коралла и некоторых других минеральных образований органического происхождения.

  Известный арабский историк и путешественник аль-Масуди (ум. ок. 956) утверждал, что янтарь — это роса, осевшая когда-то на деревьях. Греческий философ Демокрит (ок. 460—ок. 370 до н.э.) считал янтарь окаменевшей мочой рыси. Другие принимали янтарь за застывшие сгустки солнечных лучей  или окаменевшую под действием стихии морскую прибойную пену, его же называли продуктом жизнедеятельности больших лесных муравьев, пчел, и даже застывшими птичьими слезами.

  Много голосов раздавалось в пользу чисто минерального происхождения камня. Его, например, толковали как разновидность ископаемого угля — гагата. Говорили также, что янтарь образовался из соединения серы с «землями» и «масляными частицами», его же называли жидким битумом, выделяющимся на морском дне из разломов земной коры и затвердевающим на воздухе.

  При всем многообразии мнений, бытовавших вплоть до XVIII века, имела место и растительная версия происхождения янтаря. Римский ученый Плиний Старший (ок. 23—79), автор 37-томной энциклопедии естественной истории, был твердо убежден, что янтарь — это затвердевшая смола деревьев, в частности, некоторых видов елей. Для доказательства растительного происхождения камня Плиний указывал на способность янтаря при трении издавать запах живицы и на его способность гореть коптящим пламенем, подобно сосновому осмолу, а также на наличие в самоцвете насекомых.

  Среди единомышленников Плиния был авторитетнейший римский историк Тацит (ок. 58—ок. 117), писавший о камне: «Янтарь, как легко видеть, не что иное, как сок растений, так как в нем встречаются зверьки и насекомые, заключенные в некогда еще жидкий сок. Очевидно, что эти страны были покрыты пышными лесами, которые так же, как в таинственных странах Востока, выделяли из себя бальзам и амбру. Лучи низкого солнца изгоняли этот сок, и жидкость капала в море, откуда она бурями выносилась на противоположный берег» (ил. 4).

  Тем не менее известный своими трудами по минералогии немец Георг Агрикола (1494—1555) в 1546 году открыто надсмехался над подобными высказываниями, считая их фантазией. Ученого поддерживал автор первой монографии, раскрывавшей свойства и способы добычи и обработки янтаря, — профессор медицины Кенигсбергского университета Андреас Аурифабер. Ученые, как, впрочем, и многие их сторонники, придерживались теории неорганического происхождения самоцвета.

  В середине XVIII века знаменитый шведский ботаник Карл Линней (1707—1778) привел блестящие доказательства растительной природы янтаря. Чуть позднее вышло несколько трудов российского ученого Михаила Васильевича Ломоносова (1711 —1765), в которых, на основании практических исследований, были сделаны вполне однозначные выводы об органической природе камня.

  Благодаря научно доказанным фактам, изложенным в многочисленных ученых трудах, к началу XIX века спорам о природе происхождения янтаря пришел конец. «Победил лагерь сторонников органического, растительного происхождения самоцвета.»

                              

                         1.2.2 Включения в янтаре.

 

 Часто в янтаре встречаются различные хорошо сохранившиеся включения — листья, стебли растений, лепестки цветов, крылатые насекомые, иногда пауки; даже ящерицы. 
   Эти включения в твердом прозрачном камне эффектно выглядят. Но у них, кроме удивительного вида, есть огромное научное значение. Философ Кант, посмотрев на муху, заключенную в янтаре, сказал: «О, если бы ты, маленькая муха, могла бы говорить, как иначе было бы все наше знание о прошлом мире». Современные ученые используют включения в янтаре как раз для изучения «прошлого мира» - по ним можно судить о формах жизни в прошлом за миллионы лет до нас. Благодаря сохранившимся в янтаре семенам, листьям, цветам, стеблям, коре, пыльце и т.д. вся растительность лесов прекрасно изучена. Кроме нескольких видов пинитес, в лесах росли виды, близкие к современным туям, биотам, болотному кипарису, эфедре, каштану, дубам (более 10 видов), кленам (около 10 видов), ивам, лавру, магнолиям и многим другим. 
   Судя по положениям насекомых, заключенных в янтаре, вытекавшая смола была вязкая. Обманутые ее блеском, насекомые садились, прилипали, смола покрывала их новыми потоками. Самым крупным насекомым удавалось вырваться, оставляя в смоле лапки и отпечатки крылышек, по которым ученые получили представление о размерах и внешнем виде этих насекомых  
 Включения насекомых встречаются редко. Но общее количество их все же велико: определено свыше 300 видов. Палеоэнтомолог А. Баховен пишет, что, кажется, нет такого семейства червей, насекомых, пауков и других, которые не имели бы своего представителя в этой коллекции. Например, в одном куске (около 20 см в диаметре) содержалось свыше 250 мелких мушек. 

 

 

 

 

  Скорпионы, стрекозы, кузнечики, крупные и мелкие жуки, муравьи, земляные черви, гусеницы, сороконожки, комары, мухи и многие другие погребены в янтаре (рис. 11) 
 
                 

                                              Рис. 11

                                                включения в янтаре

    Сохранилась даже паутина с пауками и попавшимися мухами, различные клещи, паразитирующие на насекомых. Реже встречаются ящерицы, мышевидные грызуны, шерсть различных животных, птицы (чаще встречаются перья).  
   Находки животных и растений в янтарях позволили ученым уточнить некоторые представления об изменении органического мира на протяжении последних геологических эпох . 
    Балтийский янтарь образовался примерно в середине палеогена, около 50—45 млн. лет назад. Животный мир палеогена, в частности насекомые, мало отличается от современных форм. Поэтому был сделан вывод, что в последние 60—50 млн. лет в эволюции насекомых наступил период покоя. Около 50% родов и 99% семейств насекомых, найденных в балтийском янтаре, живут и сейчас. Мало изменились обнаруженные в янтаре многоножки, клещи, пауки, равноногие раки, наземные моллюски. Слабо эволюционировали и другие животные; почти не изменились за это время и растения. Сравнительно быстро развивались в кайнозое только млекопитающие.

 

                                 1.2.3 Добыча янтаря.

 

  Хотя янтарь встречается повсеместно по всей планете, лишь в 20 частях мира его достаточно, чтобы вести добычу, приносящую прибыль. В настоящее время больше всего янтаря добывают в Прибалтике, и это является бизнесом.

Добыча янтаря — дело сложное, непростое. Для того чтобы смола превратилась в янтарь, она должна быть погребена под землей, обычно во влажной глине или в песчаной осадочной породе.

Добыча балтийского янтаря имеет свою историю. Древнейшим способом добычи было «черпание»: куски янтаря ловили с лодок сачками(рис 13).

                  Рис. 12

       Добыча янтаря (черпание)

На смену пришло «выкалывание»: отрывание янтаря со дна мелководья при помощи острых пик. К XVI веку люди научились добывать янтарь из неглубоких колодцев и небольших карьеров в зоне пляжа. 

В середине 20 века в районе пос. Пальмникен (ныне пос. Янтарный) начали промышленную добычу посредством шахт и штолен. В 1876 году обнаружено хранилище добытого в недрах янтаря: под большим валуном таилось 45 кг камня. Однако в 1922 году из–за сложности добычи подземные выработки были законсервированы. 

  Пляжевая залежь разрабатывается с помощью гидромонитора и землесосных устройств. Гидромонитор мощной струей разрушает вскрышу (покрывающие янтароносную толщу породы). Образуется смесь воды и пустой породы — пульпа. Пульпа по трубопроводу земленосным устройством сбрасывается в море. Затем мощный шагающий экскаватор разрабатывает и складирует обнажившуюся «голубую землю» в конусы. Конусы янтароносной породы мощная струя гидромонитора тоже размывает до состояния жидкой кашицы, которую земснаряд подает по трубам на обогатительную фабрику. При таком способе, в результате размыва верхней части «голубой земли» при снятии вскрыши, дробления янтаря ковшом экскаватора, при подаче янтаря по трубопроводу на обогатительную фабрику теряется до 10% янтаря.

Технологическая схема добычи на приморском месторождении немного иная: после снятия вскрыши «голубая земля» выбирается высокопроизводительным многоковшовым экскаватором, шагающим по карьеру, и по конвейеру подается на обогатительную фабрику. В результате замены гидротранспортировки конвейерной системой потери янтаря значительно сокращены.

  После того как янтарь извлечен из горной породы, его сортируют по размеру, формам и содержащим в нём инклюзам. Из земли извлекают тысячи небольших кусочков, но иногда попадаются и большие экземпляры, весом в несколько кг.

Янтарь тёплых жёлтых и золотистых оттенков встречается чаще всего. Встречается и голубой янтарь. Еще реже встречается зелёный янтарь. Возможно, цветовое разнообразие объясняется различием химических составляющих смолы, а также минералов в почве. Бывает янтарь как прозрачным, так и непрозрачным.

        

           1.2.4 Физические и химические свойства янтаря.

 

Цвет                           От светло-жёлтого до коричневого; красный;

                                     почти бесцветный, молочно-белый, синий, чёрный,

                                     зеленоватый

Цвет черты                Белый

Твёрдость по Моосу  2- 2,5

Плотность                    1,09 – 1,5

Спайность                    Отсутствует

Излом                            Раковистый вязкий, но при старении становится 

                                         хрупким

Плеохроизм                  Отсутствует

Светопреломление      1,54

Двупреломление          Отсутствует

Люминисценция          Голубовато-белая до жёлто-зелёной

                  

              1.2.4.1 Физические свойства янтаря.

 

  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.  
    Прозрачный янтарь, соломенно-желтый до медового, редко бесцветен, он чист и светел, как хрусталь . 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.

  Полупрозрачные янтари (дымчатый и бастард) из-за значительного количества (до 30 % объема куска) сравнительно крупных (до 0,2 мм) воздушных пузырьков белые или желтоватые.

  Непрозрачные янтари имеют беловатый цвет, они содержат до 50 % объема куска воздушных пузырьков. Непрозрачные янтари обычно белые, молочно-белые до фарфоровидных, иногда желтоватые, напоминающие воск; часто они неоднородны по внутреннему строению. Такие янтари более всего пригодны для создания скульптурной миниатюры, в частности скульптурного барельефа.

  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.

  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. Чем больше он в процессе просветления переходит в белый, оставаясь при этом достаточно прозрачным, тем становится дороже.

     Цвет. Природа одарила янтарь богатой цветовой палитрой. Преобладает красивый золотисто-жёлтый цвет, интенсивность окраски варьируется от светлый оттенков до коричневого. Но встречается янтарь бесцветный, как горный хрусталь, белый, голубой.

  Специалисты  различают до 350 оттенков янтаря. Часто бывает, что в одном кске  янтаря можно встретить оттенки  всех цветов радуги. Первичная  окраска обусловлена структурой его молекулы и наличием включений, вторичная – следствие выветривания и воздействия температуры. Янтарь можно искусственно окрасить в другие цвета, например чёрный и зелёный, красный. Кстати, уже древние римляне умели менять цвет янтаря, пропаривая его в меду. При этом «камень солнца» приобретал красный цвет.

    Способность электризоваться. Янтарь является исключительно хорошим электроизолятором. Благодаря способности электризоваться древние арабы называли янтарь «кахраба» , т.е. похититель соломы. Его удельное объёмное электрическое сопротивление = 1017 Ом/м, а тангенс угла диэлектрических потерь tg δ = 0,001. Конкурировать с янтарём может только фторопласт-4, у которго ⍴ = 1015…1018 Ом/м, tg δ ≤ 0,0001. Будучи очень плохим проводником тепла, янтарь тёплый на ощёпь. При трении в нём образуется отрицательный электрический заряд, и он начинает притягивать кусочки материалов; подобно всем смолам, он является хорошим изолятором.