Экспериментальная минералогия и генезис выращиваемого малахита

• Автор: Шуйский, Александр Валерьевич
• Шифр специальности: 25.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 185 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Общие сведения о малахите

1.1 Физические, химические и оптические свойства

1.2 Образование малахита в природе

1.3 Месторождения

1.4 История синтеза

2. Промышленный способ получения и его продукты

2.1 Аппаратура и технология

2.2 Химия среды и продукта кристаллизации

2.3 Получаемый материал
2.3.1 Морфология
2.3.2 Строение агрегатов
2.3.3 Оптические особенности
2.3.4 Сопоставление малахитов разного происхождения методом инфракрасной спектроскопии
2.4 Причинно-следственные связи в процессе выращивания
2.4.1 Методы описания сложных динамических систем
2.4.2 Возникновение, развитие и использование Анализа сетей причинно-следственных связей (АСПСС)
2.4.3 Оформление и процедура Анализа
2.4.4 Реализация Анализа
2.4.5 АСПСС процесса выращивания малахита
3. Способы описания рисунка малахита и других цветных камней
3.1 Качественные описания рисунков малахита и попытки их систематизации
3.2 Параметрическое описание рисунка цветного камня
3.2.1 Рисунок цветных камней
3.2.2 Учитываемые свойства - параметры цветного камня
3.2.3 Параметры рисунка и их количественные оценки
3.2.4 Методика подготовки и обработки изображения
3.2.5 Идеализированные рисунки и их анализ
3.2.6. Параметрическое представление реальных рисунков
3.2.7. Кодирование рисунка

3.3. Экспрессная полуколичественная оценка цветовых характеристик минералов и других материалов
3.3.1 Постановка задачи
3.3.2 Цветовая модель НБВ
3.3.3 Метод измерения цветовых характеристик
3.3.4 Измерение полуколичественных характеристик малахита
3.3.5 Измерение полуколичественных характеристик родонита и пироксмангита
4. Некоторые особенности образования малахита в природе
4.1 Причинно-следственные связи при формировании малахита в природе
4.2 Гипотезы формирования рисунка малахита в природе
5. Малахитовое убранство Исаакиевского собора и его обследование
5.1 Описание малахитового убранства Собора
5.2 Результаты обследования убранства
5.3 Моделирование замены утрат природного малахита малахитом выращенным
Заключение
Приложение А. История малахита как декоративно-поделочного камня
Приложение Б. Сталактиты как частные проявления морфологии природного малахита
Приложение В. Малахит под электронным микроскопом
Приложение Г. Анализ сетей причинно-следственных связей организации, проведения и
отчётности экспедиционных работ на геологическом факультете ЛГУ в 1982 году
Приложение Д. Орграф причинно-следственных связей процесса синтеза малахита
Приложение Е. Качественная систематизация рисунков малахита
Приложение Ж. Имитации малахита
Приложение 3. Цветовые характеристики полированных пластин малахита
Приложение И. Справка об апробации работы в Государственном музее-памятнике "Исаакиевский собор"
Список литературы.

ВВЕДЕНИЕ
Малахит своей красотой и разнообразием обратил на себя внимание людей тысячелетия назад и продолжает оставаться одним из наиболее известных среди цветных камней. Положение малахита как объекта изучения несколько специфично. Его месторождения в стране выработаны, доступ к мировым существенно затруднён, как и к месторождениям драгоценных камней. Ыа рынке встречается материал из Демократический Республики Конго (быв. Заир), но без важной для минералогии какой-либо привязки к месторождению и месту взятия образца, что обесценивает сведения о его свойствах (виде, текстуре, химическому составу, парагенезису). Сведения в литературе резко ограничены и касаются, в основном, общей информации о свойствах камня. Единственным изданием, посвящённым только малахиту, является двухтомник-альбом В. Б. Семёнова «Малахит» [1987], представляющий уральский малахит, его место в истории, его привлекательность в качестве украшений, мелкой пластики и как элемента оформления интерьеров. Попытки синтеза малахита с рисунком, присущим природному, и пригодного для использования в качестве украшений, предметов быта и, шире, -культуры, продолжались на протяжении почти полутора столетий вплоть до второй половины XX века. Лишь в начале 70-х годов в лаборатории кристаллогенезиса НИИ земной коры Ленинградского университета под руководством Т. Г. Петрова был получен ювелирноподелочный малахит, практически неотличимый от природного, после чего в результате сотрудничества с «ВНИИЮвелирПромом» налажено его промышленное производство. В настоящее время малахит в промышленных масштабах получают и используют при изготовлении изделий в широком ассортименте на ЗАО «Женави» (Санкт-Петербург). Существующая аппаратура, использующаяся для синтеза, непрозрачна, растворы ядовиты и имеют тёмно-синий цвет. Это обуславливает невозможность прямого наблюдения за процессом формирования продукта даже в случае попытки моделирования в прозрачном кристаллизаторе. Кроме того, высокая чувствительность малахита к условиям его получения использующимся методом и недостаточно глубокое понимание процесса, являются причинами высокого процента брака. Совершенствование метода требует анализа хода процесса, что доступно в ограниченной степени и может быть проведено лишь: на базе теоретических представлений о росте кристаллов и агрегатов, при контроле за загрузкой кристаллизаторов и за поддержанием технологического режима, а в конце цикла - изучения получаемого продукта со стороны морфологии, рисунка, особенностей цвета, зернистости. Методы кристаллизации совершенствуются десятками лет. Для облегчения понимания связей между параметрами

Что и в каких пропорциях присутствует в наших средах не было изучено, так как отсутствовало необходимое оборудование для анализа раствора, содержавшего высоко летучие компоненты под давлением. Реально для изучения был доступен только охлаждённый до комнатной температуры раствор, отличающийся от того, который был в процессе кристаллизации.
При испарении раствора в кристаллизационной камере образуется парогазовая смесь ЫНз, СОг и НгО, конденсируемая в верхней камере (5 на рис. 40). Конденсат поступает в среднюю камеру, где происходит растворение основной углекислой меди, образование медно- аммиачнокарбонатных комплексов и насыщение раствора, после этого раствор поступает в нижнюю, кристаллизационную камеру. Там, под влиянием высокой температуры происходит разрушение комплексов, возникает пересыщение по основному карбонату меди, и на поверхностях, соприкасающихся с раствором, идет кристаллизация малахита.
Свойства малахита как ювелирно-поделочного материала определяются структурнокристаллографическими особенностями малахита и условиями его получения. При постоянных условиях роста расщепление обеспечивает практически постоянную толщину кристаллов игольчатой формы по мере нарастания агрегата. С уменьшением пересыщения и скорости кристаллизации и происходит снижение интенсивности расщепления, толщина кристаллов увеличивается, а материал становится темнее. С увеличением пересыщения и ускорением процесса расщепления образуется микросферолитовый малахит, светлый, и в крайних случаях очень больших пересыщений он образуется в виде белого порошка. Для задания вариаций цвета испарение раствора производят с переменной скоростью.
Вообще, как принципиально важное свойство формирующегося малахита, необходимо отметить его крайне высокую чувствительность к изменениям условий. С одной стороны, это обусловливает широкую вариабельность рисунка при относительно постоянных условиях, а с другой, - высокую вероятность появления брака различных типов при отклонении условий кристаллизации от «нормальных».
Извлеченный из кристаллизатора материал, в пространстве между игольчатыми кристаллами содержит раствор и потому имеет голубоватый оттенок. Кроме того, прочность его понижена. Для улучшения качества малахита материал просушивают при температурах 35-40°С. Величина потерь сильно зависит от формы и размеров образцов, составляя от милнграммов до десятков граммов. Усреднённая по большому количеству образцов зависимость, как общая тенденция потери веса от времени показана на Рис. 27. Материал при сушке теряет от 0,5 до 1% массы. За время сушки, одновременно с удалением (испарением) растворителя и кристаллизацией из остававшегося раствора между кристаллами в агрегате, происходит перекристаллизация. Она способствует повышению прочности за счет уменьшения