Ещё немного о "свечении" минералов под УФ. Фотохромизм
В последнее время в сообществе популярна тема о люминесценции (флюоресценции) - свечении некоторых минералов под ультрафиолетовой лампой или фонариком. Этот пост является неким продолжением или дополнением к написанному ранее на тему. Теоретические основы флюоресценции как явления относительно популярно изложены в начале этого поста.
Помимо собственно свечения в темноте под действием невидимого ультрафиолетового излучения, некоторые минералы обладают ещё более редким свойством непосредственно связанным с люминесценицией - фотохромизмом или более научно - тенебресценцией.
В широком смысле слова, фотохромизмом называется любое изменение окраски минерала при смене спектрального состава освещения. Большинству хорошо знакомо (как минимум по текстовым описаниям или на фото) изменение окраски александрита, разновидности минерала хризоберилла с темно-зеленой при дневном освещении до розовой, красной или фиолетовой при искусственном освещении, особенно свете свечи.
Кристалл александрита при естественном (слева) и искусственном (справа) освещении. Изумрудные копи Урала. Фото А.А. Ускова. Из публикации https://www.geokniga.org/books/31672
Нас же будет интересовать более частный случай этого явления, а именно изменение окраски минерала под воздействием ультрафиолета – искусственного происхождения (специальные лампы и фонарики) или естественного ультрафиолета солнечного света.
Воздействие ультрафиолета на минерал может вызвать в нем либо обратимую фотохимическую реакцию, либо, чаще всего – переход атомов или молекул (вернее электронов на их внешних энергетических уровнях) из «обычного» состояния - в возбужденное... При этом может случиться или быстро обратимое изменение окраски минерала туда-и-обратно, либо замедленное, когда этот эффект будет наблюдаться еще какое-то время после исчезновения самого источника возбуждения – ультрафиолетового облучения. Вот именно последнее, замедленно-пролонгированное действие ультрафиолета на цвет минерала и называется тенебресценцией.
Разновидностей минералов, обладающих этим свойством на самом деле не так много. Необратимой, «одноразовой» тенебресценцией, а проще говоря – постепенным выцветанием под действием ультрафиолета солнечного света обладают некоторые аметисты (с месторождения Мыс Корабль на Терском берегу Белого моря, например), некоторые розовые кварцы (оттуда же – с Беломорья), почти все розовые и красные топазы, некоторые сподумены-кунциты. Но одноразово – это не интересно…)
Обратимой многоразовой тенебресценцией ярко обладают, пожалуй, только два минерала – оба родственники содалита – высокосернистый гакманит и содержащий бериллий тугтупит. Российским коллекционерам и любителям камня, кстати, очень повезло, потому что эти исключительно редкие минералы можно найти в пределах Хибинского и Ловозерского щелочных массивов на Кольском полуострове. При этом найти тугтупит довольно сложно ввиду его редкости, а вот гакманит – намного проще.
Минералогическая легенда об открытии гакманита, публикуемая в основном в зарубежных источниках гласит следующее: финские геологи из Хельсингского университета, работавшие в экспедиции в Гренландии (месторождение Илимоссак) в 1896 году обнаружили необычный темно-фиолетовый минерал, который буквально на их глазах поменял свой цвет на светло-серый. Озадаченные геологи убрали образцы в ящики и через несколько месяцев, уже возвратившись и вскрыв их, с удивлением обнаружили, что минерал вернул свой первоначальный цвет… Одним из участников этой экспедиции был финский геолог Виктор Аксель Гакман, в честь которого чуть позже, в 1903 г. и был назван этот новый минерал.
Виктор Аксель Гакман (фин. Victor Axel Hackman; 27 апреля 1866, Выборг, Великое княжество Финляндское, Российская империя — 26 ноября 1941 , Хельсинки, Финляндия) — финский геолог, петрограф, педагог, профессор геологии
Зарубежные источники скромно умалчивают, что все участники экспедиции, включая Гакмана, были подданными Российской Империи, а Хельсингский университет, располагавшийся в Гельсингфорсе, административном центре Великого княжества Финляндского, назывался тогда Императорский Александровский университет (в честь императора Александра I)…
В 1891 и 1892 годах в качестве помощника в геологических работах, Виктор Гаксман участвовал в экспедициях Вильгельма Рамзая на Кольский полуостров, в Хибины и Ловозерские тундры. Именно там, в долине реки Тавайок Ловозерского горного массива на Кольском полуострове и выявлен был впервые гакманит.
Если вам повезет, будучи в Ловозерских тундрах где-нибудь на знаменитом Гакманитовом штоке горы Карнасурт или в долине реки Тавайок, а если совсем повезет – то и поближе, в районе перевала Кукисвумчорр Хибинских тундр найти и расколоть гакманит с тенебресценцией, то вы увидите на свежем сколе камня розово-малиновый цвет, который буквально на ваших глазах начнет выцветать. Восстановиться он сможет только после от нескольких недель до месяцев пребывания в полной темноте, да и то – не всегда.
Есть, правда, способ увидеть это явление в более ускоренном режиме - "напугать" его – при облучении «выцветшего» гакманита ультрафиолетовым излучением длиной волны 365 нм высокой интенсивности, он вновь ненадолго приобретает розово-лиловый цвет… Вот это я и постараюсь вам дальше показать на снятых собственноручно фото.
Гакманит. Кольский п-ов, Хибинские тундры, руч. Свинцовый. Обычное освещение. Из собрания автора
Тот же образец под ультрафиолетовым освещением длиной волны 365 нм.
Тот же образец под ультрафиолетовым освещением длиной волны 395 нм.
Тот же образец после облучения ультрафиолетом. Обычное освещение. Появился розово-малиновый цвет по зонам роста кристалла
Если у гакманита изменение цвета происходит от насыщенного при раскалывании и потом он на свету бледнеет, частично кратковременно восстанавливая окраску при сильном искусственном ультрафиолетовом облучении, то минерал тугтупит ведет себя наоборот: при раскалывании наоборот бледный, а потом на свету начинает набирать розово-красно-фиолетовые цвета, которые при жестком ультрафиолетовом облучении становятся только ярче.
Вот такие вот чудеса в решете...)
Что хочу ещё добавить. Это явление не просто очередной забавный факт из мира природы, прочитать и забыть... Человек разумный не был бы человеком, если бы не придумал, как всё это прикрутить к своей жизни. Видели, наверное, очки-хамелеоны, которые на солнце темнеют, а в тенечке - постепенно просветляются? Это тоже тенебресценция, только на основе в основном фотохимических реакций в органических соединениях или галогенидах серебра, щелочных или щелочно-земельных металлов.
Чтобы два раза не вставать, размещу ещё здесь несколько фотографий флюоресцирующих минералов, которые попались под руку сегодня, когда фотографировал гакманит.
Карбонат свинца церуссит в виде желтоватых и бесцветных кристаллов в магнетитом. Месторождение Touissit, Touissit District, Jerada pr. Марокко. Естественное освещение. Из собрания автора
Тот же самый образец под УФ-365. Церуссит флюоресцирует желтым.
Двухголовый кристалл кварца с включениями нефти. Месторождение: Bolachi Nala, Gilgit Baltistan, Пакистан. Естественное освещение. Из собрания автора
Тот же образец под УФ-365. Включения нефти светятся интенсивным голубым цветом.
Тоже двухголовик кварца с включениями нефти. Оттуда же
То же самое под УФ-365
Такие дела...
