Азурит и малахит

На этом снимке поймана очень медленная химическая реакция: синий карбонат меди азурит (не путать с лазуритом!) постепенно превращается в зеленый — малахит (более светлый, цвета морской волны «налет» по краям больших, размером до 9,5 см, синих кристаллов). Раньше были в ходу также названия «медная синь» и «медная зелень»: оба эти минерала использовались как пигменты еще в Древнем Египте.

Слева — азурит, растертый для использования в качестве пигмента. Справа — картина немецкого художника Ганса Гольбейна «Портрет дамы с белкой», ок. 1526–8, Лондонская национальная галерея. Фон картины написан краской на основе такого пигмента. Фото с сайтов masterpigments.com и commons.wikimedia.org

Те, кто читал книгу уральских сказов П. П. Бажова «Малахитовая шкатулка», помнят, что этот зеленый камень играет в ней особенную, почти магическую роль. Об азурите же в книге ни слова, хотя эти два главных природных карбоната меди редко встречаются один без другого.

Кристаллы азурита и нарастающие на них иголки более позднего малахита. Каменушинское (Cu) месторождение, Салаирский ГОК, Гурьевский район, Кемеровская область. Высота кадра — примерно 6 мм. Фото © Тимофей Пашко

Для русских камнерезных мастеров малахит всегда был наполнен особым значением и смыслом. Геологи же относятся к нему гораздо более прагматично: для них малахит (Cu₂CO₃(OH)₂) и его синий «брат-близнец» азурит (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂) — надежные признаки того, что рядом есть месторождение меди. Любопытно, что медь из них сейчас не получают: ни малахит, ни азурит не образуют настолько больших скоплений, чтобы быть интересными для промышленности, хотя в прошлом основной медной рудой был именно малахит.

Большие кристаллы малахита встречаются очень редко, обычно они мелкие и имеют столбчатый, пластинчатый или игольчатый вид. На фото — пластинчатые кристаллы малахита. Каменушинское (Cu) месторождение, Салаирский ГОК, Гурьевский район, Кемеровская область. Поле зрения — 6 мм. Фото © Тимофей Пашко

Когда представляешь себе малахит, на ум, конечно же, приходят шелковистый блеск и изысканная волнистая текстура, свойственные изделиям из него. Те же характерные для малахита признаки можно увидеть и на спиле азурита, однако такие изделия попадаются на глаза не так часто, ведь азурит встречается гораздо реже, чем малахит. Природа красоты малахита и азурита на самом деле проста и не имеет никакого отношения к магии Хозяйки Медной горы. Слои этих карбонатов меди состоят из множества пучков маленьких игольчатых кристаллов и встречаются в природе в виде шариков радиально-лучистого строения — сферолитов.

Слои игольчатых кристаллов азурита (от голубого до темно-синего цвета). Каменушинское (Cu) месторождение, Салаирский ГОК, Гурьевский район, Кемеровская область. Высота увеличенного кадра — примерно 17 мм. Фото © Тимофей Пашко

«Шелковистость» малахита имеет ту же природу, что и известный эффект «кошачьего глаза», и является характерным оптическим свойством сростков тонких параллельных кристаллов.

Характерный волнистый узор на полированном срезе малахита. Видно, что игольчатые кристаллы, придающие поверхности «шелковистость», уложены в почковидные агрегаты — сферолиты. Фото с сайта gemcoach.com

Крупные куски малахита встречается гораздо чаще, чем азурита. Это результат очень любопытной химической реакции, в результате которой кристаллы азурита могут превращаться в кристаллы малахита (теоретически, обратная реакция также возможна, однако требует экзотических условий, таких как избыток углекислоты, и является экстремально редкой, см. B. V. Vink, 1986. Stability relations of malachite and azurite). В азурите карбонатных групп (CO₃) столько же, сколько и OH-групп, в малахите же это соотношение 1:2, то есть OH-группы преобладают. Когда азурит из глубинных зон месторождения, где химические условия и количество CO₂ позволили ему вырасти, попадает в приповерхностные слои и начинает контактировать с воздухом, молекулы диоксида углерода начинают замещаться водой, и азурит постепенно превращается в малахит:

2 Cu₃(CO₃)₂(OH)₂ + H₂O → 3Cu₂(CO₃)(OH)₂ + CO₂.

Иными словами, малахит начинает «съедать» азурит, создавая псевдоморфозу — минеральный агрегат, повторяющий форму другого минерала или биологического тела (например, замещенный опалом коготь динозавра; см. картинку дня Опаловые окаменелости). Малахит не образует крупных кристаллов, он обычно встречается в виде полусфер («почек») и корочек, поэтому в крупном зеленом кристалле так легко распознать псевдоморфозу.

Конечный этап замещения азурита малахитом. Форма кристаллов азурита сохранена, однако по химическому составу это малахит, фрагменты азурита могли сохраниться только в центре кристалла, куда реакция еще не дошла. Длина кристаллов — до 7 см. Месторождение Цумеб, Намибия. Фото © Malcolm Southwood с сайта tsumeb.com

Минералоги называют малахит и азурит вторичными минералами меди. Вторичны они по отношению к медным сульфидам, формирующимися на поздних стадиях остывания магматических тел из горячих (более 400°C) водно-углекислотных растворов, циркулирующих по трещинам окружающих горных пород. Самым распространенный из таких минералов — халькопирит (CuFeS₂). Оказавшись неподалеку от поверхности, в присутствии прохладных водных растворов, он разрушается, высвобождая медь, из которой могут образоваться уже знакомые нам «медная синь» и «медная зелень».

Фото © Malcolm Southwood с сайта tsumeb.com. Размер образца 14 см.

Кирилл Власов