Красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые и синие самоцветы один за другим сверкнули из-под малахитовой крышки нашей шкатулки. И вот последний луч радуги — фиолетовый, минерал флюорит.

Флюорит и правда самый фиолетовый из всех известных минералов. Яркие и прозрачные фиолетовые разновидности в полировках неотличимы на беглый взгляд от аметиста. Но есть флюориты и еще лиловее: густо-лиловые, почти черные. Их цвет обнаруживается только в мелких осколках. А когда держишь на ладони целую «компанию» кубиков или октаэдров флюорита, словно вырастающих из «кустарника» мелких островерхих призм кварца, кристаллы флюорита глядятся совсем черными, черными и влажными, лишь кое-где проскочит лиловая искорка.

Есть флюориты и нежно-сиреневые, отдающие в голубизну. Цвет их густеет, нарастает к углам кубиков, оставляя середину светлой, почти прозрачной, и там, в этой голубоватой глубине, перламутровым зеркалом поблескивают косо рассекающие кристалл плоскости. Плоскости совершенной спайности разбивают объем куба или любого неясной формы куска флюорита на угловатые блоки. При повороте глыбы они поочередно озаряются и наполняются светом и цветом.

Стоит уронить такой кусок на пол, и он тотчас разлетится вдребезги. Но не на бесформенные черепки, а на аккуратные маленькие многогранники. Среди них нередки совершенно чистые и правильные октаэдры, со всеми «гранями». Однако это не кристаллы, хотя и очень похожи — это спайные выколки. Они огранены не естественными природными гранями роста, а плоскостями спайности минерала. В этом легко убедиться: на настоящих гранях блеск флюорита влажно-стеклянный, а блеск плоскостей спайности перламутровый; грани, особенно грани октаэдра, часто испещрены штрихами, ямками, иногда даже можно разглядеть узоры роста или растворения. (Такие «травленые» грани блестят как свежий мармелад, а на спайных выколках видны лишь свежесколотые ступеньки да блестящие на свету трещинки.) Впрочем, случается, что и естественные кристаллы флюорита имеют форму октаэдров. Но гораздо чаще в природе встречаются кубики флюорита, простые или срезанные по вершинкам октаэдрами, — кубооктаэдры. Есть у этого минерала и свои особенные «причуды»: представьте, что один кубик врезан в другой такой же — вершинка выходит ровно посередине грани близнеца. Такие кристаллы-близняшки так и называются двойники.

 Спайный выколок флюорита

Но самый характерный, самый типичный флюорит не образует ни кубиков, ни кубооктаэдров, ни двойников. Это сплошные полупрозрачные глыбы в рудных жилах. В массе сплошного флюорита только смутно угадываются призмы, столбики или тонкие волоконца, расходящиеся веером от осколков породы, захваченной жильной массой. Столбчатые агрегаты флюорита образуют зубчатые, причудливые, как ледяные узоры, «кокарды». Сливной шестоватый флюорит — самый типичный и самый эффектный. По строению он, пожалуй, несколько напоминает почки малахита. Но эти гигантские почки полупрозрачны да еще разноцветны. В них видны узоры: сферами или угловатыми фестонами выделяются поверхности таких сферических сростков, темно-лиловыми, светло-чайными, серыми или ярко-зелеными зонками. Ритмичная смена их окраски, их уходящая в глубину полупрозрачного объема камня полосчатость, мерцание света на плоскостях спайности превращают флюорит в великолепный декоративный материал.

Зелено-фиолетовый флюорит Калангуя — краса Забайкалья. Похожий, но густо-синий с лиловыми, белыми и желтыми полосами плавиковый шпат из Дербишира издавна полюбился англичанам. Этот приятный камень получил и симпатичное название «Синий Джон». Еще в 1765 г. в Англии была основана фирма, изготовлявшая из дербиширского флюорита декоративные изделия для интерьера: каминные доски, канделябры, пепельницы, вазы. Чтобы хрупкий минерал не крошился, перед изготовлением изделий штуфы флюорита пропитывали смолой. Из таких укрепленных смолой кусков можно было выпиливать тонкие пластинки и сосуды. Ваза из Синего Джона горделиво красуется в Британском музее естественной истории.

Двойник флюорита

Нельзя сказать, что флюорит как красивый поделочный камень не замечали и раньше. В руинах древнего города Тиагуанако в Боливии, вблизи озера Титикака, еще в прошлом веке находили древние каменные бусы из обсидиана, синего содалита и флюорита.

Друза темного флюорита (светло-желтый минерал — кварц)

Из описания римских авторов Плиния и Петрония мы знаем, что в Риме дворцы и виллы патрициев нередко украшали необычайной красоты и дороговизны пестрые мурреновые вазы. Из какого именно материала они были изготовлены, до сих пор неизвестно. До нас не дошла ни одна. Но, может, как раз в этом и кроется доказательство предположения, высказанного более 100 лет назад и разделяемого А. Е. Ферсманом, о том, что мурреновые вазы были сделаны из флюорита. Потому-то эти вазы и не дожили до нас, разлетевшись на тысячи мелких осколков.

Щедра палитра флюорита: помимо лиловой, фиолетовой краски, в ней проявляются и розовые, и желтые, и зеленые цвета. В сочетании с прозрачностью свежие цвета флюорита испокон веков настраивали ювелиров не только на созерцательный лад. Флюорит издавна был главным дублером почти любого драгоценного камня: фальш-топаз, фальш-рубин, фальш-сапфир, фальш-изумруд, фальш-аквамарин, фальш-аметист. Словом, фальш-самоцвет № 1. Выдавал его только маленький штрих — твердость! Твердость флюорита всего 4.

Но сколько фальш-имен ни носил этот камень, своего собственного имени минерал, известный еще с античных времен, не имел более 1000 лет. Правда, горщики любили его и ласково называли горным или рудным цветком, и неспроста: ведь флюорит — типичный минерал рудных жил. Он сопровождает минералы свинца и вольфрама, олова и сурьмы. Встречается он буквально во всех странах. В Саксонии, возле Фрейберга, известен фальшивый топаз различных оттенков: винного, медового, коричневато-желтого. В Швейцарских Альпах (Сен-Готард) и на Урале (недалеко от Асбеста) находят красные, багряные и розовые флюориты — фальшивые рубины. Очень красив зеленый флюорит: его яркий, живой цвет близок цвету изумруда. Знаменит зеленый флюорит из Макобе, с острова Святого Лаврентия и с Урала. Не менее красивы и синие флюориты, особенно светло-голубые кристаллы из Иллинойса (США) и с месторождения Кент (Казахстан). Густо-синий с белыми и желтыми прожилками флюорит добывают в Дербишире.

А как красив наш забайкальский флюорит из месторождения Абагайтуй! В сплошных флюоритовых штуфах видны шестоватое сложение минерала и очень красивая полосчатая окраска: лиловые полосы сменяются серыми или зелеными. Не уступает ему по красоте флюорит месторождения Кличка: здесь он образует плотные сферические почки густого фиолетового или зеленого цвета. И такой красавец сотни лет не имел собственного имени!

Наконец, только в середине XV в. в Европе произошло важное открытие, способствовавшее «крещению» минерала. Было замечено, что, когда вместе с рудой в шихту для плавки попадает и флюорит, плавка идет быстрее, топлива требуется меньше, шлаки текут легко и хорошо отделяются от металла. Вот когда определилась ценная сущность этого минерала! «Плавень», «плавиковый шпат». Тогда и назвали его «флюорит», от латинского слова «флюоре» текучий.

А вскоре флюорит не меньше полюбился и стеклоделам. Выяснилось, что раствор флюорита в серной кислоте оставляет на стекле несмываемый след. В галантном XVIII в., когда в моде были хрустальные гравированные кубки, блюда, светильники с подвесками, цены не было такому «обработчику» природного горного хрусталя и стекла, как флюорит. Секрет этой таинственной и необъяснимой в то время реакции — в образовании при взаимодействии флюорита с серной кислотой еще более едкой плавиковой кислоты.

Развитие техники вызывало к жизни все новые и новые области применения флюорита. Стремительное вторжение алюминия в машино- и самолетостроение стало возможным только после того, как был разработан и освоен электролизный метод получения этого металла. Ведь выплавить алюминий из руды, как, скажем, медь, железо или олово, практически нельзя. А при электролизе необходимы, помимо самой алюминиевой руды, ускоритель и удешевитель электролиза, фтористый минерал криолит. Основное сырье в этом процессе — наш новый знакомец — флюорит. Выходит, при получении алюминия флюорит — компонент № 2.

 Желтый кристалл флюорита

Освоение атомной энергии потребовало разделения изотопов урана. Это удалось сделать только при помощи его фтористых соединений, однако применить эти фтористые соединения было не так-то просто: фтор разъедал все оборудование. Но оказалось, что обезвредить всепожирающий фтор может только сам фтор, точнее, его соединения с углеродом — фторуглероды. Фторопластовые покрытия широко применяются не только в химическом машиностроении, но и в ракетостроении. Из фторополимеров изготовляют и такую специфическую деталь нашей сегодняшней жизни, как магнитофонные ленты. Из них делают, например, и искусственные покрытия лыжных трамплинов, позволяющих проводить тренировки летом, и даже «запчасти» нашего организма: кровеносные сосуды и тромбозадерживающие фильтры. Спрос на фтор, на флюорит возрастает с каждым днем.

А кристаллы флюорита? С тех пор как синтез твердых и сверкающих корундов и шпинелей стал повседневным делом, в ювелирной практике флюорит не применяется. У него открылось иное, сугубо индивидуальное свойство, делающее его много дороже большинства самоцветов, роль которых навязывали флюориту веками. Оказалось, что флюорит прозрачен к инфракрасным невидимым лучам. Инфракрасная оптика позволяет фотографировать со спутников, водить самолеты и корабли в полном тумане, изучать атмосферу далеких планет и внутреннюю структуру сплавов и минералов — вот области сегодняшнего применения горного цветка — флюорита. Годен для оптики лишь бесцветный и абсолютно прозрачный флюорит. В природе такого сырья очень мало, и оно очень дорого. Но и тут мы научились подражать природе: если расплавить светлый (даже и не идеально бесцветный) и хотя бы отчасти прозрачный флюорит, из расплава можно получить оптически чистое сырье. Ведь окраски флюорита в отличие от других самоцветов определяются не только и даже не столько примесями. Вот здесь и настало время попытаться разобраться в вопросе, поставленном еще в самом начале книжки:

Как раз этим вопросом занимается, в частности, физик и минералог А. Н. Платонов, изучающий природу окраски минералов. Оказывается, что «чернила» эти — дело совсем не простое. Сравнительно прост состав минерала флюорита — ион кальция и два иона фтора (CaF2). Проста структура его кристаллической решетки: ионы кальция «сидят» по вершинам куба и по центрам кубических граней, образуя гранецентрированные кубы, а ионы фтора — в центрах каждого из восьми маленьких кубиков, на которые можно мысленно разделить эти большие гранецентрированные кубы.

Но ни кальций, ни фтор, ни хромофоры одним своим присутствием не могут вызвать цвет. Откуда же берется эта густо-лиловая, да еще пятнами, как чернила, расползающаяся по кристаллу окраска? Ведь как раз эти чернильно-черные флюориты обычно почти не содержат примесей. Правда, иногда фтора в них несколько больше, чем положено по формуле. Вот на этот-то избыточный фтор и обратили внимание ученые. И еще на запах озона: стоит разбить такой вот чернильно-фиолетовый кусок флюорита, и в воздухе появится ощутимая примесь озона. Недаром одно из названий флюорита «вонючий шпат». В свое время была выдвинута такая гипотеза: избыточный фтор, соединяясь с влагой воздуха (Н2О), быстро образует атомы фтористого водорода HF и ОН. Ионы ОН также быстро разлагаются на водород и озон. А озон, очень сильный окислитель, способен моментально окислить самую ничтожную примесь марганца, которая и обуславливает фиолетовую окраску. Значит, все-таки примесь?

Но случается, что и малой примеси не удается обнаружить, а окраска появляется пятнами, неровная. Скажем, в бесцветном, беспримесном флюорите можно вызвать чернильную окраску, пропуская через кристалл разряды электрического тока. Значит, причину окраски надо искать и не в примеси? Легко представить, что под действием внешних причин (разряда тока или радиации) решетка кристалла может исказиться, в ней образуются дефекты. Особенно много дефектов может появиться в кристаллической решетке, если в минерале имеется хотя бы незначительная примесь урана или тория. Такая примесь словно расшатывает решетку изнутри. Известно, что именно чернильно-черные флюориты сопровождают урановую минерализацию.

Решетка у минерала, как вы помните, ионная, т. е. сколько в ней отрицательных зарядов, столько должно быть и положительных. Если же в каком-то узле решетки возникает избыток или недостаток электронов, то часть ионов перемещается из узлов решетки в промежутки между ними, а в узле образуется пустота — вакантное место, «дырка». Раз дырка — значит дефект. Физики называют ее красиво — «электронно-дырочный центр окраски». Как же «дырка» может влиять на цвет?

Природа вечно стремится к совершенству, устранению любых дефектов. Так и кристаллы стараются «залатать дырки» в своей решетке. Поглотив часть световой энергии, ионы решетки приходят в возбуждение: их электроны «соскакивают» со своих законных орбит (электронных уровней) и захватываются дырками, как «ловушками». Поглощаются при этом, как правило, лучи, близкие тепловым, т. е. красные и оранжевые, а сами минералы окрашиваются соответственно в голубые, синие, лиловые и фиолетовые тона. Как раз эти краски характерны для флюоритов.

Подобные минералы имеют еще одну особенность — электроны, попавшие в «дырки» решетки, обычно закрепляются там непрочно, они легко возвращаются на привычные места — на положенные электронные уровни. При этом они возвращают и захваченную энергию, испуская световые лучи, — минерал светится, люминесцирует, флюоресцирует.