Жемчуг

Изотопный состав углерода жемчуга колеблется по ¹³С от —8,7 до —12,0‰. Он укладывается в пределы, характерные для ¹³С углерода пресноводных карбонатов ( ¹³С = —5:—15,0‰). Из полученных данных можно заключить, что образование жемчуга происходит при участии бикарбонатных растворов с разным изотопным составом углерода. Серая и светло-коричневая жемчужины, состоящие в основном из призматических слоев и тонкой оболочки, сложенной пластинчатыми слоями кристаллов арагонита, формировались из растворов, изотопный состав которых изменялся в сторону облегчения. При этом изотопный состав углерода жемчужин изменялся соответственно в такой последовательности: —10,2 и — 10,8‰ (призматическая зона) и —12,0‰ (пластинчатая зона); —8,7‰ (призматическая зона) и —10,2‰ (пластинчатая зона). Формирование коричневой жемчужины, сложенной призматическими кристаллами арагонита, вначале происходило из раствора, ¹³С которого составляло — 10,5‰, а на последних стадиях отложения кристаллов — из раствора с ¹³С = —9,6‰. То есть изотопный состав углерода коричневого жемчуга в процессе отложения изменялся не в сторону облегчения, как в светлой и светло-коричневой жемчужинах, а в сторону утяжеления. Причины данного явления необходимо исследовать. В связи с этим изучение изотопного состава жемчуга нельзя считать завершенным. Несомненно, что на величину ¹³С углерода арагонита жемчуга влияют многие факторы. Учесть их сейчас не представляется возможным.

Изотопный состав кислорода жемчуга.На условия образования жемчуга и на особенности развития моллюсков указывает соотношение в них стабильных изотопов кислорода ¹⁶O и ¹⁸O. Оно выражается коэффициентом ¹⁸O, который, как и в случае с углеродом, означает отклонение величины отношения ¹⁸O/ ¹⁶O относительно такого же отношения в эталоне. О том, как распределяется величина ¹⁸O в жемчуге из водоемов Северо-Запада СССР, свидетельствуют следующие данные:

Характеристика жемчужин	^18O, ‰
Коричневая призматически-слоистая (оболочка)	—19,4
То же (центральная часть)	—18,4
Светло-коричневая призматически-слоистая (оболочка)	—8,2
То же (центральная часть)	—14,5
Перламутр того же моллюска	—14,5
Коричневая призматически-слоистая (оболочка)	—20,8
Светло-коричневая из украшения, первая половина XIX в.	—14,5
То же	—14,4
Серая из украшения, I в. до н. э. — I в. н. э.	—14,4

Изотопный состав кислорода жемчуга колеблется по ¹⁸O от —8,2 до — 20,8‰ и укладывается в пределы, характерные для ¹⁸O кислорода пресноводных карбонатов. Среднее значение ¹⁸O кислорода исследованных жемчужин — 15,8‰ и несколько выше среднего ¹⁸O пресной воды (—9,11‰). Оно очень близко к ¹⁸O воды Северной Двины (—15,5‰), тогда как ¹⁸O главных жемчугоносных рек Северо-Запада СССР (Кеми, Варзуги, Умбы, Онеги), откуда наиболее вероятно были добыты жемчужины, равно —9,1:—9,7‰ [С. Д. Николаев, В. И. Николаев, 1976]. То есть прямого унаследования изотопного состава кислорода речной воды изотопным составом кислорода жемчуга не происходит. В данном случае следует допустить возможность биологического фракционирования изотопов кислорода, приводящего к обеднению арагонита жемчуга «тяжелым» изотопом кислорода ¹⁸O. Важно подчеркнуть, что из растворов наиболее обогащенных этим изотопом ( ¹⁸O = —8,2‰). формируется перламутровый слой, придающий ценность жемчужине. Внешний слой призматически-слоистой жемчужины, наоборот, кристаллизуется из раствора с минимальным содержанием ¹⁸O ( ¹⁸O = —19,4 и —20,8‰) В одном и том же моллюске перламутровый слой жемчуга содержит больше «тяжелого» изотопа ( ¹⁸O = —8,2‰), чем перламутровый слой раковины ( ¹⁸O = —14,5‰). Переход арагонита в кальцит почти не меняет изотопный состав кислорода исходного карбоната.

Пористость.Жемчужины из водоемов Северо-Запада СССР имеют небольшую пористость. Причем пористость коричневого жемчуга значительно выше, чем белого и серого. Полагают, что только в коричневом жемчуге имеется некоторое количество пор, сосредоточенных главным образом в интервале эквивалентных радиусов 3—5 нм. Суммарная пористость не превышает 1% объема образцов. Если принять во внимание небольшие размеры жемчужин (первые миллиметры), то можно считать их удельную поверхность довольно значительной для всех образцов, особенно для коричневого жемчуга. Это подтверждается наличием пор небольшого размера, часть которых, как подчеркивает Кораго, находится в области эквивалентных радиусов менее 3 нм, не измеряемой на ртутном порометре.

Люминесценция (холодное свечение под действием облучения) — один из важных признаков вещества. Сущность люминесценции состоит в том, что многие минералы, поставленные на пути рентгеновских, катодных или ультрафиолетовых лучей, сами начинают излучать свет. У различных минералов люминесценция разная как по силе, так и по цвету. Известно также, что химически чистые вещества обычно не дают свечения. Необходимы примеси других веществ в минерале в количестве от тысячных долей процента до нескольких процентов, чтобы вызвать его свечение. Поэтому в зависимости от примесей один и тот же минерал в различных месторождениях светится разным светом.

Исследование люминесценции жемчуга ведется давно. Особый интерес к ней проявился в связи с необходимостью отличать выращенную жемчужину от природной, окрашенную (почерненную) — от искусственно выращенной. Оказалось, что под влиянием рентгеновского излучения выращенные жемчужины флюоресцируют сильнее, чем природные. Особенно сильно флюоресцирует перламутровое ядро выращенных жемчужин. Английский исследователь Б. Андерсон [1983] объясняет это тем, что ядро почти всегда изготовляется из перламутра пресноводной раковины и потому обычно содержит небольшую примесь солей марганца. При облучении рентгеновскими лучами ядро дает зеленую люминесценцию и, если оболочка не слишком толстая, передает свечение всей жемчужине. После прекращения действия рентгеновских лучей у выращенного жемчуга наблюдается непродолжительная фосфоресценция. Наиболее интенсивно люминесцирует в рентгеновских лучах, как отмечает Андерсон, культивированный пресноводный жемчуг, выращенный в Японии на озере Бива (бива — жемчуг).

Японские исследователи Г. Коматсу и Ш. Акаматсу установили, что окрашенный (почерненный) жемчуг в ультрафиолетовых лучах не флюоресцирует, тогда как выращенные жемчужины в этих же лучах отчетливо флюоресцируют в желто-красных тонах.

Пресноводный жемчуг люминесцирует примерно так же, как и выращенный. Детальное исследование люминесценции пресноводного жемчуга из водоемов Северо-Запада СССР провел Кораго. Он установил, что спектр люминесценции пресноводного жемчуга имеет широкую полоску, охватывающую весь видимый диапазон спектра от 360 до 700 нм. Максимум спектра зависит от характера жемчужины. Так, в белых (ювелирных) и серых жемчужинах он находится в области 485—495 нм, в коричневых — в области 525 нм. Спектр люминесценции японского культивированного жемчуга близок к спектру отечественного пресноводного жемчуга, но отличается большей интенсивностью.

Результаты проведенных исследований позволили Кораго заключить, что люминесценция жемчуга обусловлена только органическим веществом, различающимся по составу в призматических и пластинчатых слоях. Интенсивность люминесценции зависит от величины исследованной жемчужины — поверхности ее свечения и толщины прокладок органического вещества, разделяющих кристаллы и слои арагонита. Чем тоньше эти прокладки, тем меньше препятствий встретят ультрафиолетовые лучи при своем прохождении в глубь жемчужины и тем глубже проникнут в нее, вызывая люминесценцию встреченных на своем пути слойков органического вещества. В жемчужинах со значительными прокладками этого вещества интенсивность люминесценции небольшая. В коричневых жемчужинах люминесцируют лишь поверхностные слои. Морской жемчуг люминесцирует в ультрафиолетовых лучах голубоватым, белым, зеленоватым цветом.

Рентгеновское исследование.Рентгеновское изучение современного пресноводного и морского жемчуга подтвердило, что преобладает в нем арагонит. На всех дифрактограммах четко выявляются интенсивные рефлексы (3,36-3,38; 3,26-3,28; 2,71-2,72; 2,67-2,68; 2,46-2,47; 2,36; 2,31-2,33; 2,09-2,10; 1,965-1,967; 1,868-1,873; 1,805-1,806, 1,735-1,738; 1,717-1,720 A), присущие этому минералу. Отличие дифракционной картины жемчуга от таковой синтетического арагонита заключается в присутствии на ней дополнительных рефлексов (3,54-3,55; 2,05; 1,847; 1,627-1,637; 1,610-1,614 A), фиксирующих в составе жемчуга наличие каких-то других соединений.

Арагонитовый состав имеют также жемчужины 200- и 300-летней давности. Процессы выветривания, приведшие к изменению некоторых участков жемчуга до порошковатого состояния, не повлияли на их минеральный состав.

Результаты рентгеновского исследования речного жемчуга из золотого браслета (I в. до н. э.—I в. н.э.), найденного в районе Симферополя, иные. Оказалось, что речной жемчуг 20-вековой давности представлен в основном кальцитом с весьма небольшим количеством арагонита. Межплоскостные расстояния морского жемчуга из мидии, выловленной в Феодосийской бухте, свидетельствуют, что он сложен арагонитом. Согласно проведенному Шнюковым и Деменко [1983] рентгеновскому исследованию черноморского жемчуга, он состоит из арагонита с небольшой примесью глинистого вещества монтмориллонитового состава. В перламутровом слое раковин обнаружена примесь кальцита; в наружном слое раковин кальцит преобладает.