Гипотезы формирования рисунка природного малахита
Несмотря на широкую известность малахита и большое внимание к нему как цветному камню с широким кругом областей применения, найти прямое указание на главные факторы формирования его рисунка в литературе не удалось.
Автор не имел возможности познакомиться с месторождениями, на которых еще добывается малахит, но наблюдения за получаемым материалом при работе на его производстве в течение нескольких лет позволяют достаточно уверенно высказать предположения о ведущих процессах формирования его рисунка.Природный малахит весьма разнообразен и неповторим по рисунку, что отмечается в числе существенных его особенностей. С другой стороны, известно, что один и тот же минерал, даже в пределах одного месторождения, может иметь различный облик, цвет, химический состав, что является следствием вариаций условий кристаллизации.
Большое количество опытов по выращиванию малахита в процессе отработки метода и многолетняя эксплуатация нескольких десятков кристаллизаторов разной конструкции в процессе промышленного производства позволили установить факт весьма высокой чувствительности формирующегося агрегата к условиям кристаллизации. Так, на первых стадиях разработки метода получения малахита, когда при подогреве кристаллизаторов, стоявших на электроплитках, еще не использовались терморегуляторы,[6] в материале под микроскопом четко были видны зоны разного цвета, соответствовавшие изменениям температуры при суточном изменении напряжения в сети.
Рисунок малахита - результат сочетания двух составляющих - тангенциальной и нормальной к поверхности нарастания агрегата. Тангенциальная - на первых стадиях формирования агрегата сильно зависит о профиля поверхности, на более поздних - эта зависимость ослабляется до полного её «забывания» при формировании крупнопочечных поверхностей. Нормальная составляющая, определяющая вариации цвета по мере нарастания, зависит от условий роста.
Основной вопрос стоит о причинах изменений условий, которые определяют нормальную составляющую рисунка - цвет слоя.
В зоне окисления сульфидных месторождений малахит, в основном, фигурирует в "подзоне окисления" и подзоне вторичного сульфидного обогащения, которая может достигать глубины 400 метров. Во-первых, в типичном карстовом массиве, обычно формирующемся до глубины 100 метров, где и находятся известные месторождения малахита, очевидно, проявляются суточные, сезонные и, тем более, климатические вариации внешней температуры. Здесь возможно даже конвективное проникновение потоков тепла с воздухом и грунтовой, приповерхностной водой [Климчук, 2005]. Во-вторых, согласно С.С. Смирнову [1951], на
развитие зон окисления оказывают влияние особенности климатических условий. Среди них важнейшие для процесса окисления сульфидов - сочетание влажности и температуры. Циркуляция грунтовых приповерхностных вод, определяет интенсивность проникновения кислорода в зону окисления сульфидного месторождения, скорость образования серной кислоты и легкорастворимой сернокислой меди. Кроме того, известно, что скорости химических реакций сильно зависят от температуры.
Колебания скорости поступления воды в зону окисления и колебания температуры, происходящие по разным причинами в разное время, приводят к колебаниям концентрации CuSO4 в воде и, следовательно, и величин пересыщения при реакции этих растворов с растворами CaCO3 на контакте с карбонатными породами.
Пересыщение, наряду с химическим составом, является важнейшим фактором влияющим на скорость роста кристаллов и интенсивность их расщепления (см. Гл. 2, п.2.3). Степень расщепления малахита определяет толщину длиннопризматических кристаллов в агрегате, что напрямую связано со светлотой нарастающего слоя.
Итак: низкие температуры, низкая проницаемость зоны окисления для вод, содержащих кислород обусловливают низкие скорости реакции CuSO4 + CaCO3 и, соответственно, медленный рост кристаллов - низкие интенсивности расщепления - толстые кристаллы - темные цвета в слое, и наоборот.
Низкие температуры влекут малые скорости роста, высокие - большие, то есть образование рисунка малахита в какой-то степени подобно тому, как идёт образование годовых колец деревьев.Сочетание разных цветов (нормальной составляющей) и кривизны нарастания слоёв (тангенциальная составляющая) создаёт рисунок камня.
Исходя из того, что колебания интенсивности зелёного цвета малахита зависят от толщины зерна в агрегате по цепочке причин - факторов: изменения-колебания цвета малахита по мере нарастания слоя - колебания толщины зерна по мере роста - колебания интенсивности расщепления - колебания линейной скорости нарастания малахита - колебания пересыщения по малахиту - колебания скорости реакции между карбонатом кальция и сернокислой медью - колебания концентрации CuSO4 в воде И колебания скорости поступления воды в зону окисления - колебания скорости окисления сульфидов - колебания содержания кислорода в воде и колебания температуры - сезонно-климатические условия, связь между которыми либо очевидна, либо установлена экспериментально, естественным выводом из предыдущего является гипотеза:
1) Колебания интенсивности зеленого цвета малахита зависят от климатических и сезонно-погодных условий.
Кроме того, известно, что с глубиной уменьшается влияние колебаний температур на поверхности. При этом с глубиной происходит затруднение поступления кислорода и, как следствие, окисление сульфидов происходит медленнее. Это приводит к уменьшению скоростей протекающих процессов, что способствует образованию более тёмного малахита. Отсюда гипотезы:
2) С ростом глубины формирования, контрастность рисунка должна снижаться из-за уменьшения влияния колебаний температур с поверхности.
3) С ростом глубины формирования малахита его общий тон должен изменяться в сторону более тёмных разновидностей.