Янтарь

Введение

В море-окияне, на острове Буяне, лежит бел-горюч камень Алатырь…
Этот мифологический образ белоснежного пылающего камня, лежащего в центре мироздания, сопровождает народные легенды и заговоры уже не одно столетие. Вот и нам он поможет отправиться в путь, чтобы познакомится с одним из удивительных творений природы, имя которому – янтарь.

Яркие, играющие на солнце всеми оттенками желто-оранжевой гаммы камни были известны людям со времен палеолита. В эпоху бронзы торговые пути связали земли Северной Европы и долину Нила, и балтийский янтарь вместе с золотом сопровождал фараонов в загробный мир. В греческих мифах янтарь считался слезами нимф-гелиад, пролитыми по погибшему Фаэтону. Греков завораживала способность янтаря электризоваться. Даже само слово «электричество» происходит от греческого «ἤλεκτρον», то есть «янтарь». Калькой с греческого является и древнерусское название янтаря, «илектр», которое в XVI веке сменилось привычным названием, происходящим от литовского «gintaras».

Что такое янтарь

О растительном происхождении янтаря догадывались еще античные натуралисты. Янтарь нельзя назвать минералом. По классификации IMA (Международная Минералогическая Ассоциация) янтарь относится к ископаемым смолам.
С химической точки зрения янтарь – аморфный полимер, имеющий формулу C₁₀H₁₆O+(H₂S). Плотность немного выше, чем у воды: 1,07 - 1,09 и максимально 1,3 г/см³. Твердость по шкале Мооса 2 -2,5.

Окраска янтаря очень разнообразна: от практически белого до зеленого и даже синего цветов со всевозможными оттенками. Причиной разнообразия являются примеси посторонних веществ в составе смолы. В ультрафиолете янтарь светится голубовато-белым и желто-зеленым светом. Как и другие биогенные образования, янтарь постепенно стареет, то есть окисляется на воздухе, что приводит к хрупкости и потемнению окраски.

Янтарь не любит высоких температур и разрушается уже при 200 °C, образуя янтарное масло и янтарную смолу. Помещенный в огонь, легко загорается. Растворяется в спирте, эфире и хлороформе.

Существуют разные способы классификации янтаря. Важными признаками являются макромолекулярная структура смолы и степень прозрачности. Известно, что в янтаре встречаются остатки древней флоры и фауны, инклюзы. Если их размер превышает 10 мм, такой камень относится к драгоценным.

Как мы уже сказали, янтарь – это ископаемая смола. И потому для того, чтобы узнать, как смола превратилась в камень, мы отправимся в далекое прошлое.

Янтарный лес

Эоцен, 40 млн лет назад. Биосфера восстановилась после великого вымирания рубежа мела и палеогена. Очертания континентов все больше напоминают современные. Климат – жаркий и влажный, субтропический пояс подходит вплотную к Полярному кругу. Огромные пространства Фенноскандии представляют собой единый массив суши. Там, где сегодня расположено Балтийское море, протекает могучая река – Эридан. Ее обширная разветвленная дельта находится в районе современных Нидерландов. А по берегам этой реки растет смешанный лес, аналогов которому нет сегодня. Палеонтологи называют его «янтарным».

Янтарный лес – это растительное сообщество, сложность которого сопоставима с тропическими лесами.

Верхний ярус этих северных джунглей представлен секвойями. Эти могучие великаны поднимаются на сотню метров, возвышаясь над бескрайним зеленым морем. Средний ярус состоит из хвойных и образует сплошной полог на высоте в 40-50 метров. Здесь преобладают сосны, составляющие до 70% всех деревьев и представленные двумя десятками видов. Среди них выделяется Pinus succinifera, сосна янтареносная. Именно из ее смолы состоит практически весь балтийский янтарь. Нижний ярус – лиственные деревья: дубы, платаны, буки, коричное дерево; и вместе с ними туя, пиния, заросли елей. Под ним тишина и зеленый полумрак, здесь мало травы, зато много прелой листвы, древесных веток и стволов. На опушках, где много солнечного света – густой подлесок из папоротников, пальм и бананов, лавра и мирта. В солнечную погоду здесь светло и жарко, и пахнет душистой смолой.

Накопление смолы

Чтобы смола превратилась в янтарь, она должна какое-то время накапливаться в почвах, переходя в осадочные отложения. Даже если смолоносных деревьев много, окружающие условия могут препятствовать накоплению смолы. Она разрушается от воздействия солнечного света, температур, микроорганизмов. Хорошие условия создаются там, где освещенность лесной подстилки слабая, влажность высокая, и имеются песчаные почвы. Для янтарного леса в древней Фенноскандии было характерно такое сочетание факторов.

Сама смола в изобилии выделяется из древесных стволов в жаркую погоду. Сосны словно плачут янтарными капельками живицы. Любые повреждения дерева: трещины в стволе, сломанные ветки и участки на месте содранного слоя коры – обрастают целыми смолистыми наростами. Смола обладает дезинфицирующими свойствами и затягивает повреждения, способствуя восстановлению древесной ткани. Крупные сгустки смолы падают вниз, в лесную подстилку, увлекая с собой насекомых и мелкий растительный мусор. Много смолы вытекает из деревьев, сломанных в бурю или упавших от старости. Во время лесных пожаров процесс накопления смолы мог прерываться: сильный жар уничтожал ее запасы в лесной подстилке, но потом все начиналось заново.

Этот этап мог длиться относительно не долго, до миллиона лет. И на всем его протяжении важным фактором, позволяющим ископаемой смоле сохраниться, была влажность. Чрезмерная сухость, как и увлажненность, почв могла привести к разрушению ископаемых смол или их углефикации. Другой важный фактор – наличие в почве кислорода. В заболоченных участках анаэробная среда делает смолу хрупкой и недолговечной. А при участии кислорода смола постепенно становится твердой. Давление осадочных слоев и температура в этом случае «вытапливают» из смолы летучие соединения и превращает ее в твердую массу, копал. Копал еще не янтарь, но уже обладает близкими к янтарю свойствами. 

Начальный процесс накопления смолы, приводящий к образованию копала, а затем и янтаря, хорошо изучен. Не обязательно это должна быт смола хвойных растений. Современные смолоносы в основном происходят из рода тропических бобовых деревьев Hymenaea. Их ископаемая смола, копал, собирается на месторождениях в Африке и Южной Америки. Другим важным источником ископаемой смолы являются араукариевые из рода Agathis. Основание ствола их современного представителя, агатиса южного (Agathis australis), бывает целиком покрыто темной смолой. Ей же пропитана почва под деревом, а сгустки смолы могут достигать 20 кг.

Но чтобы ископаемая смола превратилась в янтарь, ей нужно пройти следующий, очень важный этап.

Как образуется янтарь?

Если смола начинает свое превращение в янтарь на суше, в условиях повышенной влажности, то заканчивает она его на дне водоема.

Толща осадочных отложений, содержащая ископаемые смолы, может размываться водными потоками, и переноситься на дно крупного озера или морского бассейна. В эоцене нижнее течение реки Эридан подвергалось затоплению морскими водами. Повышение уровня моря превращало широкую реку в длинный морской залив, тянущийся через Данию до современной Прибалтики. Здесь придонные воды образовывали щелочную среду с большим содержанием калия и мелкодисперсного ила. Это способствовало появлению в ископаемой смоле янтарной кислоты и эфиров, и завершало процесс полимеризации молекул. А иловые массы, перемешанные с глиной, превращались в зеленовато-серый минерал, глауконит. Пройдут миллионы лет, и геологи по глаукониту будут определять наличие скоплений янтаря в осадочных породах.

В прибрежных участках формировались длинные песчаные косы и отмели, и когда море отступало, на этом месте вырастали сосны, роняющие драгоценную смолу. Так формировались слоистые янтареносные отложения Прибалтики.

Новый этап в жизни балтийского янтаря начался с приходом ледников. Около 700 тысяч лет назад ледниковый щит накрыл Фенноскандию единым массивом, погребая под собой долину Эридана. Тяжесть ледяной толщи была так велика, что земная кора прогнулась, образовав впадину. И с окончанием последнего ледникового периода, 14 тысяч лет назад, эта впадина стала заполняться водой. Со временем ледниковое озеро стало морем. Его воды размывали янтареносные отложения, перезахоранивая янтарь на морском дне и иногда, во время штормов, вынося его на берег. Первобытные охотники, двигавшиеся на север вслед за стадами оленей, находили красивые рыжие камни на берегу. Они делали из янтаря украшения и обменивали его на обсидиан с далекого юга. Так янтарь стал частью человеческой истории.

Где добывают янтарь?

Месторождения янтаря известны по всему миру. Не только на севере Европы сложились благоприятные условия для его образования. В общем, их можно разделить на три большие группы.

1) Первичные залежи.
Эти месторождения связаны с угольными пластами и образуются на месте лесов, в которых росли когда-то смолоносные деревья. Как правило, в них много глауконита, мало янтаря и его куски не достигают крупных размеров. Такие месторождения встречаются в Австрии, Китае, на Дальнем Востоке, на Аляске и в Канаде.

2) Вторичные залежи, или россыпи.
Россыпные месторождения привязаны к древним и современным водным бассейнам. Они образуются при переносе янтаря водой и его переотложении в руслах рек, на побережьях морей и озер. К ним можно отнести Приморское месторождение янтаря.

3) Ледниковые россыпи.
Эти месторождения являются особым вариантом вторичных, и образуются при разрушении движущимся ледником уже готовых месторождений янтаря. После таяния ледника янтарь накапливается в моренах и озерных впадинах. Такие месторождения известны в Гренландии, на Аляске и в Центральной Европе.

Далее рассмотрим основные места добычи янтаря.

Приморское месторождение.
Расположено на берегу Балтийского моря, в пределах Калининградской области. Это – крупнейшее месторождение янтаря в мире. Здесь содержатся до 90% всех мировых его запасов, а концентрация янтаря в породе самая высокая – в районе 2 кг/м³. Балтийский янтарь имеет возраст 40-50 млн лет и приравнен по качеству к драгоценному камню. Его добыча ведется открытым способом в карьерах, в год добывается около 300 тонн камня (в советское время и до 800 тонн).

Клесовское месторождение.
Находится на Украине, в Ровненской области. Его запасы значительны, а геология хорошо изучена. Концентрация янтаря существенно меньше, чем в Приморском месторождении, около 60 г/м³. Клесовский янтарь, как и балтийский, образовался в эоцене, когда часть территории Украины была покрыта водами океана Тетис. Объемы добычи в пределах 300 тонн в год, значительная часть янтаря добывается нелегально.

Бирманское месторождение.
Группа месторождения янтаря, расположенная в Мьянме, на территории штата Качин. Это основной вид азиатского янтаря, представляющий коммерческое значение. Время образования – меловой период, около 100 млн лет назад. Сенсационные находки последних лет, такие, как хвост динозавра, сделаны именно в бирманском янтаре. На территории Мьянмы идет гражданская война, добыча янтаря находится под контролем враждующих группировок, а условия работы на шахтах представляют опасность для жизни. Официально в год добывается до 500 кг бирмита, объемы продаж на черном рынке неизвестны.

Доминиканское месторождение.
Расположено в восточной части острова Гаити, на территории Доминиканской республики. По объемам добычи это второе месторождение в мире после Приморского. Янтароносные отложения находятся на высоте 500 – 1000 м над уровнем моря. Возраст янтаря небольшой, всего 15-20 млн лет. Источником смолы здесь выступает не сосна, а бобовое дерево Hymenaea protera. Янтарь добывается примитивными способами с риском для жизни рабочих. Здесь же встречается удивительный янтарь голубого и синего цвета. Его добывают не более 50 кг в год.

Мексиканское месторождение.
Расположено на юге страны, в штате Чьяпас. Как и Доминиканское месторождение, имеет небольшой возраст, около 20-25 млн лет. Источник смолы – представитель все того же рода бобовых, Hymenaea mexicana. Отложения сформировались в речном русле и сохраняют окаменелости, характерные для мангровых экосистем. Объем добычи небольшой, около 4 тонн в год.

Инклюзы: насекомые (и не только) в янтаре

Разумеется, для палеонтологов янтарь представляет вовсе не ювелирную ценность. Он дает совершенно фантастическую возможность увидеть своими глазами живых существ, обитавших на Земле десятки миллионов лет назад.

Стекающая с деревьев смола захватывала растительный мусор, пыльцу, споры грибов, паутину, волосы, перья. В ней увязали пауки, насекомые и улитки, а иногда в смоляную ловушку попадали мелкие позвоночные. Инклюзы – так называют заключенные в янтарь остатки флоры и фауны. Эти находки настолько удивительны, что легли в основу романа Майкла Крайтона «Парк Юрского периода», и серии фильмов по его мотивам.

Находки целых тел позвоночных или их фрагментов в янтаре известны. В распоряжении ученых имеются ящерицы, змеи, лягушки, птицы, даже хвост мелкого динозавра. Так может быть, недалек тот день, когда их можно будет клонировать и вернуть к жизни? К сожалению, это не возможно.

То, что мы видим в янтаре – это мумифицированные скелет и внешние покровы животных, либо хитиновые панцири. Смола, содержащиеся в ней органические кислоты и эфиры разрушают мягкие ткани и уничтожают содержимое клеток. Попытки извлечь ДНК из насекомых, заключенных в копале не старше 10 тысяч лет были неудачными. Даже у насекомых в молодых сгустках смолы возрастом около 60 лет остаются лишь незначительные фрагменты ДНК. Так что с идеей воплотить «Парк Юрского периода» в реальности придется, видимо, распрощаться.

Но это не значит, что подобные находки бесполезны. Каждая открывает окно в мир далекого прошлого и дает информации больше, чем окаменелые останки. Особенно это касается позвоночных животных, ведь янтарь сохраняет то, что отсутствует в окаменелостях – покровные ткани и внешний вид.

Как отличить янтарь от подделки?

Ценность янтаря и как драгоценного камня, и как источника научных знаний, создает почву для его фальсификации.
Отличить янтарь от его имитации бывает не просто даже профессионалу, и чтобы разобраться в этом, можно составить список диагностических характеристик янтаря:
- неоднородная окраска с необычными переходами и текстурами;
- наличие пузырьков воздуха правильной формы;
- относительно легкий, тонет в пресной воде, но в пересоленной всплывает;
- не царапается ногтем;
- электризуется;
- горит с запахом канифоли;
- светится в ультрафиолете.

Но похожими свойствами могут обладать и имитации янтаря, поэтому важно знать, из чего изготавливают подделки.

1) Прессованный янтарь.
Строго говоря, это вовсе не подделка. Такой янтарь изготавливают из крошки и отходов производства, то есть из натурального сырья. Прессованный янтарь выдает слоистость материала и пузырьки воздуха неправильной формы. В остальном он мало отличается от цельного камня.

2) Копал.
С копалом все сложнее, поскольку это тоже ископаемая смола, просто молодая и недозревшая до янтаря. В копале встречаются инклюзы и выглядит он практически как янтарь. Но при контакте со спиртом копал оставляет липкие следы, в то время как на янтаре спирт испаряется.

3) Натуральные смолы.
Имитацию янтаря могут изготовить из смолы современных деревьев, например каури или даммара. Иногда с современными смолами смешивают растертую в порошок янтарную крошку. Так, например, изготавливается интересный поделочный материал – фатуран. Такую имитацию можно определить с помощью спирта или нагрева – при повышении температуры смола размягчается.

4) Искусственные смолы и пластик.
В зависимости от материала могут быть легкими, электризоваться или светиться в ультрафиолете. Такие имитации выдает однородная окраска без переходов, а также обилие пузырьков воздуха, либо их полное отсутствие. Хорошим тестом будет проверка раскаленной иглой: запах горящего пластика сложно спутать с канифолью.

5) Стекло и акрил.
Обращают на себя внимание слишком яркими цветами и идеальной поверхностью без дефектов. Стекло вдобавок тяжелое, не боится нагревания. Акрил при горении начинает плавиться.

Заключение

Итак, наш длинный путь от смолы янтарного леса до украшений и палеонтологических находок закончен. Но не закончена история янтаря. Пройдут миллионы лет, и та смола, которая в виде копала зреет сегодня в осадочных отложениях, превратиться в удивительный по красоте камень, сверкающий, как частица солнца.