Жемчуг

Независимо от формы все «подземные жемчужины» в разрезе состоят из небольшого ядра и наросших на него концентрических карбонатных слотов. Характер облекания ядра определяет форму пещерного образования. Слойки имеют кальцитовый состав. В одном и том же слое встречаются различные по внешнему виду зерна. Чаще на ядре нарастают сравнительно крупные призматические зерна кальцита, затем по мере роста «жемчужины» величина зерен постепенно уменьшается. Самые последние слойки часто образованы скрытокристаллическим (порошковатым) кальцитом, содержащим примесь глинистого вещества, гидроокислов железа или кристалликов пирита. Радиально-волокнистое строение «жемчужин» наблюдается редко.

На территории ГДР в пещере Рюбеланд в Гарце обнаружены желтовато-коричневые «жемчужины» величиной до 2,5 см [Arnold, 1981]. В шахте, пройденной в Рудных горах, встречено более 2 тыс. «жемчужин», желтоватый цвет которых объясняется примесью солей окисного железа. Условия образования их следующие: температура в горных выработках 6,7° С, дебит капежа 0,9 л/ч, pH воды 7,57, минерализация 561,3 мг/л.

В Австралии кальцитовые оолиты и пизолиты наиболее детально изучены из пещеры Ангела на полуострове Морнингтон [Максимович, 1955]. Их особенно много (до 2,5 тыс.) в карманообразных углублениях в известняках, где наблюдается капеж воды. Температура воздуха в пещере 16,7° С, а воды 14,4° С; вода имеет гидрокарбонатный состав, ее минерализация достигает 395 мг/л.

Основным фактором, обусловливающим образование «пещерного жемчуга», является капеж воды и ее движение в мелких водоемчиках, способствующих перемещению в них зародышей будущих «жемчужин» и облеканию их при этом выпадающим из раствора карбонатом кальция.

Из вышеизложенного следует, что «пещерный жемчуг» имеет много общих черт с обычным жемчугом. Черты сходства проявляются прежде всего в строении жемчужин, в их концентрически-скорлуповатом и радиальноволокнистом сложении. Формирование жемчужин происходит путем медленного облекания посторонних частиц тонкими слоями карбоната кальция. Характерная особенность описанных образований состоит в периодичности отложения карбонатного вещества. Удивительной особенностью обоих типов жемчужин следует считать тот факт, что они иногда на 95% состоят из карбоната кальция. Отличия между обычным и «пещерным жемчугом» обусловлены условиями их формирования. Арагонит, из которого состоят обычные жемчужины, является редкой в неживой природе модификацией углекислого кальция. Для его образования небиологическим путем требуются достаточно специфические условия. Различная минеральная форма карбоната кальция в обоих типах жемчужин вряд ли оказывает существенное влияние на соотношение в них изотопов углерода. Несколько большее обогащение обычного жемчуга «легким» изотопом углерода по сравнению с «пещерным жемчугом» происходит благодаря биологическому фракционированию изотопов моллюском. Такое фракционирование реализуется через метаболизм веществ в клетках, органах и других системах организма.

Заключение

Щедро одарила природа жемчуг чудесными свойствами. Этот красивый самоцвет в естественном виде и прошедший через умелые руки художника доставляет огромное эстетическое наслаждение.

Следует подчеркнуть, что именно возросший интерес к жемчугу и другим биогенным минералам привел к выделению из минералогии особого направления — биологической минералогии, главная задача которой — расшифровка истории зарождения, роста и изменения минеральных продуктов живой природы.

Структура, форма, состав и многие свойства жемчуга зависят от условий его формирования в организме моллюска. Применение последних достижений минералогии, биологии, физики и химии (современной кристаллохимии, оптической и люминесцентной спектроскопии, электронной микроскопии, электронно-зондовых исследований, рентгеновского, рентгенофлюоресцентного, нейтронно-активационного и изотопного анализов, метода окрашивания и др.) для изучения этих условий позволяет сделать вывод о весьма сложном строении жемчуга и перейти от качественных характеристик к количественным параметрам процесса жемчугообразования и получению жемчуга с заданными свойствами.

Жемчуг — материал больших, еще не познанных до конца возможностей. Особенно большие перспективы открываются при его культивировании.

Работы по культивированию жемчуга в нашей стране проводились еще в конце 20-х — начале 30-х годов. В 1929 г. экспедиция под руководством И. В. Гуттуева провела подсадку песчинок в 600 раковин на одной из рек Северо-Запада СССР. В 1930 г. подобная операция была произведена на 8000 жемчужниц. Раковины с внедренными в них телами специально метились. Однако, как показал вылов 700 меченых раковин в 1936 г., эта операция не дала ожидаемых результатов: в раковинах оказались только жемчужные наросты. Это объяснялось тем, что тело внедрялось не между мягкими тканями моллюска, а между мантией и стенкой раковины.

Образование жемчуга — сложный биохимический процесс, регулируемый многими факторами, которые по мере изучения жемчуга новейшими методами все более детализируются. Биогенное кристаллообразование осуществляет органическая матрица. Биохимическим составом матрицы определяется кристаллизация карбоната кальция в форме кальцита или арагонита в точках, где наиболее полно проявляется сродство между органическим и минеральным компонентами. Отсюда вытекает насущная необходимость изучения матрицы на молекулярном уровне с привлечением современных методов биологических исследований, включающих выяснение роли и значения многих клеток в организме, раскрытие механизма сложнейших внеклеточных превращений и процессов обмена веществ. Сочетание гистохимических исследований с электронномикроскопическими даст возможность глубже проникнуть в сложные процессы жизнедеятельности клетки.

Дальнейшего изучения требует выяснение условий роста жемчуга в организме моллюска. Установлено, что рост арагонита жемчуга происходит по законам роста кристаллов. Минеральной средой является экстрапаллиальная (полостная) жидкость, создаваемая моллюском. Из нее обособляются агрегаты кристаллов арагонита с упорядоченным и неупорядоченным строением, что связано с закономерным и незакономерным расположением зародышей кристаллов, одновременным и разновременным их ростом. Заметим, что выращивание жемчуга ставит своей целью получение жемчужин с правильной ориентировкой призматических и пластинчатых кристаллов арагонита. Такие жемчужины характеризуются и наилучшими механическими свойствами.

Заметно снижает качество жемчуга наличие в нем полостей, выполненных друзами-щетками кристаллов арагонита, сформировавшихся в разное время. В отличие от обычных кристаллов срастание биогенных кристаллов в агрегат происходит с участием разграничивающих их органических пленок, связанных с матрицей. Эти пленки представляют собой проницаемые клеточные мембраны; по ним происходит транспортировка веществ, необходимых для роста кристаллов. Нарушение строения и функций мембран влияет на форму растущих кристаллов арагонита.

Строение и форма жемчужины отражают последовательные стадии ее роста в «жемчужном» мешке. Они контролируются двумя главными факторами: скоростью кристаллизации арагонита и симметрией окружающей их среды.

Отложение вещества жемчуга зависит от многих причин и происходит ритмически. Жемчуг лучшего качества образуется при медленной кристаллизации. При этом предпочтительнее возникают пластинчатые кристаллики арагонита, создающие перламутровую оболочку жемчужины. Увеличиваясь в размерах, они приобретают почти гексагональную форму, а затем сливаются в сплошную массу. Несомненно, что скорость и морфология выпадающих из раствора кристаллов арагонита в какой-то степени определяется примесью некоторых химических элементов в минералообразующей среде. Имеющиеся в литературе данные по механизму роста культивированного жемчуга позволяют предположить, что одним из таких элементов может быть марганец. Главным концентратором химических элементов в жемчуге является органическое вещество. Подмечено, что если увеличивается содержание химического элемента в воде, то же происходит не только в раковине, но и в жемчуге.