Спайность — свойство драгоценного камня, представляющее особый интерес для огранщиков цветных камней и алмазов. Как и другие свойства минералов, спайность зависит от направления и может существовать только в кристаллических веществах. Она встречается в драгоценных камнях в виде хорошо проявленной плоскости, которая соответствует слабой атомной связи и позволяет камню раскалываться, оставляя ровную поверхность. Плоскости спайности в одиночных кристаллах совершенной формы всегда параллельны какой-нибудь грани кристалла. Однако в некоторых драгоценных камнях, обладающих спайностью, не всегда по ориентации можно определить направление спайности. Более того, если камень имеет микрокристаллическую или поликристаллическую структуру, спайность будет скрытой, хотя в одиночном кристалле этого минерала она хорошо видна.
В тех драгоценных камнях, у которых имеется спайность, ее плоскости — результат того, что атомы в них расположены ближе друг к другу, чем атомы между плоскостями. Поэтому химические связи в плоскости оказываются значительно сильнее, чем между плоскостями.
В качестве примера можно рассмотреть атомную структуру графита и алмаза, двух кристаллических форм углерода. Валентность углерода равна 4, и, чтобы образовать кристаллическую решетку, каждый такой атом должен быть окружен четырьмя другими атомами углерода. В случае алмаза пять атомов углерода связаны четырьмя ковалентными связями, образуя то, что называют тетраэдрической связью. Каждый атом является геометрическим центром для четырех других, располагающихся в углах тетраэдра. Когда эти тетраэдры соединяются вместе, образуя трехмерную алмазную решетку, создается ряд слоев, сложенных «сморщенными» гексагональными кольцами, которые представляют собой слегка волнистые октаэдрические плоскости спайности алмаза. Хотя длина всех связей одинакова (0,154 нм), имеется больше связей вдоль плоскостей, чем между ними.
В графите гексагональные слои плоские и имеют более короткие (и таким образом более сильные) ковалентные связи между атомами в каждом слое (0,142 нм). Однако четвертая связь (Ван-дер-Ваальсова) между слоями атомов длиннее (0,335 нм) и значительно слабее. В результате слои легко отделяются друг от друга, что позволяет использовать графит как смазочный материал.
Иногда спайность помогает в идентификации драгоценного камня. Индикатором того, что камень имеет спайность, часто являются интерференционные окраски, наблюдаемые внутри камня или на его поверхности. Это результат растрескивания, обусловленного спайностью. Такие радужные ореолы часто видны в кристаллах флюорита, топаза и кальцита.
При наличии подобных индикаторов для целей идентификации необходимо знать направления спайности в тех камнях, которые обладают этим свойством. Эти направления определенным образом соотносятся с гранями кристалла и описываются как: октаэдрические, когда плоскости спайности параллельны граням или плоскостям октаэдра в кубическом кристалле; призматические, когда спайность параллельна граням призмы; базальные, когда плоскости спайности параллельны пинакоиду; ромбоэдрические — плоскости спайности параллельны граням ромбоэдра. Примером драгоценного камня, обладающего октаэдрической спайностью, является алмаз. Сподумен имеет призматическую спайность, топаз — базальную, а кальцит имеет спайность по ромбоэдру.
Важно также знать степень совершенства спайности в драгоценных камнях. Обычно спайность описывают как совершенную (как в случае алмаза, флюорита и топаза), хорошую (полевой шпат), отчетливую (андалузит, сфен) и несовершенную (корунд, кварц). Совершенная спайность может проявляться в виде серии очень мелких ступенек, где раскалывание происходит по различным, но параллельным атомным слоям. Описание спайности драгоценных камней с точки зрения направления и степени совершенства включено в Приложение С в конце книги.
Проблемы огранщиков, связанные с наличием спайности
При полировке драгоценных камней, имеющих совершенную спайность, огранщик должен быть уверен, что ни одна из наносимых им граней не параллельна плоскости спайности. Если он попытается полировать камень под углом менее 5° к плоскости спайности, это может привести к плохой финишной обработке, связанной с наличием мельчайших спайных ступеней, образующихся при полировке. Когда обрабатываемый камень имеет совершенную спайность, наличие зарождающихся трещин по спайности может привести к раскалыванию его на два во время обработки.
Отдельность (псевдоспайность)
Некоторые минералы, не обладающие спайностью, могут раскалываться по ослабленной плоскости, а не по плоскости, связанной с гранями кристалла. Такие направления соответствуют плоскостям отдельности. Отдельность обычно связана с образованием двойников. У корунда и лабрадора отдельность встречается вдоль направлений пластинчатого двойникования. Существенное различие между отдельностью и спайностью состоит в том, что первая встречается на отдельных участках вдоль двойниковых плоскостей, тогда как плоскости спайности разделены только расстоянием между атомными слоями. Ни поверхность спайности, ни поверхность отдельности не бывает такой плоской, как поверхность хорошо отполированной грани.
Излом и его использование для идентификации
Помимо спайности и отдельности при раскалывании минерала может образоваться излом. В отличие от спайности и отдельности излом не приурочен к определенному направлению и часто является результатом резкого удара. Он характерен для некристаллических материалов (таких, как стекло), но встречается и в кристаллических, которые не имеют совершенной спайности (например, кварц или берилл).
Иногда поверхность излома может быть хорошо выраженной и используется для идентификации минералов. При первоначальном изучении драгоценного камня часто стоит посмотреть с помощью ручной лупы, нет ли характерных признаков излома. Приведем типичные виды излома и примеры ювелирных камней, у которых они встречаются:
Раковистый (или конхоидалъный). Это излом со слабо искривленной поверхностью, состоящий из фестонов или кругов, похожих на те, которые встречаются у морских раковин. Раковистый излом типичен для кварца и граната. Он особенно характерен для стекла.
Зазубренный (или занозистый). Приобретает свою форму от длинных волокнистых осколков. Встречается у нефрита, жадеита и слоновой кости.
Гладкий (или ровный). У этого типа излома хотя и не совсем плоская поверхность, на ней не имеется явных неровностей. Примеры гладкого излома можно увидеть у необработанных алмазов.
Использование спайности при обработке алмаза
На предприятиях по огранке алмаза человек, который решает, как достичь максимального сохранения массы камня, может использовать совершенную спайность алмаза для удаления дефектных участков кристалла. Он (или она) может также решить, что по плоскостям спайности крупный кристалл неправильной формы можно расколоть на более мелкие, но более удобные для обработки фрагменты.
Оба этих решения очень важны, так как являются альтернативой более длинному и более дорогому процессу распиливания алмаза. Раскалывание алмаза — это особое искусство. Перед тем как алмаз будет расколот, нужно определить направление спайности и на поверхности камня вдоль этой плоскости нанести канавку. Лезвие обработчика, имеющее острую кромку, помещается в эту канавку, и, если канавка нанесена правильно, алмаз будет аккуратно расколот на два. В редких случаях, если сделана ошибка, камень может расколоться на несколько кусков — такое встречается в природе под действием геологических сил. Это может происходить с любым камнем. Подобное разламывание, или излом, имеет свои собственные характеристики, которые будут рассмотрены ниже в этой главе.
