Text
                    ЯНТАРЬ
С.С.САВКЕ.ВИЧ


ЯНТАРЬ С.С.САВКЕВИЧ ш Издательство «Недра». Ленинградское отделение. Ленинград-1970
УДК 552.578.6 Янтарь. Савкевич С. С- Л., Недра, 1970, 192 стр. В русской и мировой геологической литературе нет работы, в достаточной степени и на современном уровне знаний обобщающей сведения о янтаре и янтареподобных ископаемых смолах. Вместе с тем эти вопросы имеют большое научное и практическое значение. С ними связан целый ряд проблем в таких отраслях науки и практики, как геология, палеонтология и палеогеография, химия и химическая технология, археология, история естествознания и т. д. Предлагаемая книга представляет собой монографическое исследование. В ней дана общая минералогическая характеристика янтаря и по-новому рассмотрены многие теоретические аспекты минералогии ископаемых смол, например, генетическая классификация, диагностика и др. В монографии изложена новая теория, объясняющая изменения состава и свойств ископаемых смол не только разницей в их растительном происхождении, но и различными условиями геологического захоронения. Кроме того, в ней освещены следующие вопросы: развитие взглядов на происхождение янтаря, физико-химические свойства янтаря и янтареподобных ископаемых смол, их месторождения и т. д. Рассмотрены также вопросы использования янтаря. Книга рассчитана на геологов, изучающих минералогию и месторождения ископаемых смол, а также специалистов смежных областей науки и техники. Таблиц 20, иллюстраций 46, библиография — 261 название. 2-9-2 305-70
Светлой памяти СЕРГЕЯ ВИКТОРОВИЧА САВКЕВИЧА ПОСВЯЩАЕТСЯ 1*

ПРЕДИСЛОВИЕ Янтарь является одним из первых минералов, известных человеку с древнейших времен. Если в течение весьма длительного времени его применение ограничивалось почти исключительно изготовлением ювелирных и художественных изделий, то за последние десятилетия значительно возросло его использование в разных отраслях науки и техники, что стало возможным благодаря появлению специфических технологических приемов его переработки. Развитие химии в нашей стране повысило интерес к химической переработке янтаря. Между тем большинство работ по изучению свойств янтаря 40—80-летней давности, и поэтому опубликованные в них параметры нуждаются в уточнении. Настоящая работа и является попыткой пересмотра старых данных и получения с помощью ряда современных методов исследования новой информации о свойствах и строении янтаря. Наличие обширной литературы по янтарю, большей частью труднодоступной и иноязычной, потребовало проведения розыска и изучения источников и их обобщения, которое легло в основу обзорной главы. Вместе с тем развитие науки на современном этапе дало новые возможности в изучении конституции органических минералов полимерного строения. С проведенными в этом направлении исследованиями читатель сможет ознакомиться в гл. IV. Большое внимание в работе уделено и такому перспективному направлению, как изучение влияния условий фоссилиза- ции на свойства и состав ископаемых смол (гл. V). Выполнению данной работы во многом способствовало благожелательное внимание со стороны руководства Калининградского янтарного комбината и Всесоюзного нефтяного научно- исследовательского геологоразведочного института (ВНИГРИ). Существенную помощь в проведении экспериментов оказали автору руководитель лаборатории молекулярного спектрального анализа ВНИГРИ кандидат химических наук Е. А. Глебовская, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор геолого- минералогических наук, профессор А. Г. Граммаков, Л. Г. Кузнецова (Федорова), И. Г. Муратов, А. М. Сазонов, Н. Б. Страхов, Н. А. Шейнерман, В. Н. Шемякин. Ряд полезных замечаний 5
при ознакомлении с рукописью был сделан ст. научным сотрудником отдела угля и горючих сланцев ВСЕГЕИ, кандидатом геолого-минералогических наук И. Э. Вальц, заведующим кафедрой минералогии Ленинградского горного института доктором геолого-минералогических наук, профессором Д. П. Григорьевым, доцентом кафедры месторождений полезных ископаемых Ленинградского государственного университета кандидатом геолого-минералогических наук В. Н. Муратовым, ст. научным сотрудником ВНИГРИ доктором геолого-минералогических наук В. А. Успенским. Всем указанным лицам и организациям автор приносит свою благодарность.
ВВЕДЕНИЕ Объем понятия «янтарь» и некоторые вопросы терминологии В специальной геологической литературе термин «янтарь» не имеет однозначного толкования, он стал фактически термином свободного пользования для обозначения любых макроскопически различимых зерен и желваков прозрачных или полупрозрачных ископаемых смол преимущественно желтого цвета. Нередко смысловое содержание этого термина сужается и охватывает только ископаемые смолы, в той или иной мере поддающиеся механической обработке. Поэтому считаем необходимым коротко остановиться на вопросах терминологии, относящейся к янтарю, и определить объем понятия «янтарь» в рамках данного исследования. Собственно янтарем (e^exxpov, succinum, glaesum, gentaror, gintaras, Bornstein, Bernstein, rav, merrikivi, amber и т. д.) издревле было принято называть ископаемую смолу, находимую на берегах Балтики и Северного моря. Ее отличительными особенностями были цвет, прозрачность (в большей или меньшей степени), горючесть и способность электризоваться при трении. Поэтому любые ископаемые смолы, по комплексу признаков похожие на янтарь, в течение долгого времени именовались «янтарем». Наглядным примером того, как широко трактуется содержание термина «янтарь», может служить такая серьезная работа, как «Handbuch der Mineralchemie» Дельтера, изданная в 1931 г. В ней совместно с шестью минеральными видами ископаемых смол, встречающихся в Прибалтике, в качестве янтаря фигурируют такие ископаемые смолы, как симетит и румэнит. В одном из подразделов главы, посвященном ископаемым смолам и носящем название «Янтареподобные смолы», наряду с амбритом, копалитом, шрауфитом и другими описаны следующие разновидности: «бирманский янтарь» (бирмит), «янтарь из Скуч в Богемии», «янтарь из Кэп Сэбл» (штат Мэриленд, США), цедарит («канадский янтарь»), «янтарь из Колумбии», «янтарь из Галиции», «янтарь из Гренландии», «японский янтарь», «камчатский янтарь», «мексиканский янтарь», «янтарь из Сан-Доминго», «испанский янтарь», «сирийский, или ливанский, янтарь», тринкерит, или «истрийский янтарь», и, наконец, «янтарь с Юкатанского полу- 7
острова». Однако перечисленные ископаемые смолы по своим диагностическим и классификационным признакам имеют больше различий, чем сходства. Таким образом, термин «янтарь» используется преимущественно как собирательный для обозначения: 1) любых ископаемых смол, 2) различных минеральных видов ископаемых смол, встречающихся в разных, весьма удаленных друг от друга месторождениях, но объединенных по технологическим свойствам — способности поддаваться обработке (резке, сверлению, полировке и т. д.), 3) шести минеральных видов ископаемых смол, объединенных по географическому признаку и встречающихся совместно на территории Прибалтики. В этом случае его иногда сопровождают определением «балтийский». Его употребляют также как синоним сукцинита. Первые два случая использования термина «янтарь» явно неоправданны с научной точки зрения. Прежде всего, совершенно неправомерно объединять одним термином любые ископаемые смолы без учета их физических и химических особенностей. Во втором случае «янтарями» называют такие различные по своим физико-химическим свойствам ископаемые смолы, как сукцинит, румэнит, симетит, бирмит и «мексиканский янтарь», руководствуясь лишь пригодностью их для обработки. Естественно, что подобный обывательский подход к терминологии влечет за собой путаницу и дезинформацию. Понятие «балтийский янтарь» более конкретно, но и оно используется как собирательный термин для обозначения совокупности ископаемых смол, которые встречаются преимущественно на юго-западном побережье Балтийского моря. Однако еще во второй половине XIX в. на основании различий в физических, физико-химических и химических свойствах они были разделены на шесть минеральных видов, получивших собственные минералогические названия. По степени распространенности их можно расположить в такой последовательности: сукцинит (около 98%), геданит (около 2%) стантинит (редкий), глессит (редкий), бек- керит (редкий), кранцит (очень редкий). Кроме них, в 1896 г. О. Гельмом был описан так называемый «гнилой янтарь», занимающий по своим свойствам промежуточное положение между сукцинитом и геданитом. В научной литературе, и особенно в немецкой, некоторые из перечисленных минеральных видов имели синонимы, в ряде случаев необоснованно указывающие на генетическую связь с янтарем. Так, например, кранцит именовался «незрелым янтарем», хотя между ним и сукцинитом нет ни элемента преемственности. Причиной возникновения этой синонимии явились уходящие в глубокое средневековье представления о том, будто бы на балтийском побережье море выбрасывает мягкий янтарь, затвердевающий впоследствии на воздухе. Кроме того, возник- 8
новению этого синонима способствовало необычное свойство' кранцита — его эластичность. Такие синонимы недостаточно осведомленными авторами иногда воспринимаются буквально [Рожко, 19641, что приводит к ошибочным выводам и досадным недоразумениям. Аналогичный случай имел место у группы американских авторов [Beck и др., 1965], которые недостаточно строго определяли смысловое содержание понятия «балтийский янтарь» при попытке выявить диагностические признаки янтаря для установления географической принадлежности его в изделиях из археологических раскопок. Этот печальный опыт заставляет отказаться от использования в литературе таких терминов, как «незрелый янтарь», «гнилой янтарь», «хрупкий янтарь»; в целях устранения неточностей и путаницы представляется рациональным использовать термин «янтарь» лишь как синоним термина «сукцинит». Для разновидности, занимающей по своим свойствам промежуточное положение между геданитом и сукцинитом, предложен термин «гедано-сукцинит». Определение «балтийский янтарь» можно использовать только в смысле «сукцинит из Прибалтики». Ископаемые смолы, не являющиеся по своей минералогической характеристике сукцинитом, не следует называть «янтарем». Термины «облачный янтарь», «бастард», «костяной янтарь», «пенистый янтарь» применяются по традиции для характеристики отдельных разностей сукцинита, отличающихся друг от друга по степени замутненности (их подробная характеристика дана в гл. IV). Термин «вскрышной янтарь» употребляется для янтаря, встречающегося на Пальм- никенском месторождении в породах предположительно миоценового возраста, залегающих выше основной янтареносной залежи. Вскрышной янтарь отличается от обычного наличием сравнительно толстой красной или бурой окисленной корки и нередко обесцвеченноетью. Место янтаря в современной минералогической классификации На первых этапах развития минералогии в качестве основного классификационного признака янтаря использовалась его горючесть. Позже преобладающим стал генетический признак— растительное происхождение янтаря, что впервые нашло отражение в минералогической системе Я. Берцелиуса [1829]. В дальнейшем этот принцип стал ведущим и отмечен в ряде важнейших работ по минералогии органических соединений [Орлов, Успенский, 1936; Муратов, 1961]. Вместе с тем выделение минералов органического происхождения в обособленную группу привело к тому, что она впоследствии оказалась как бы за пределами собственно минералогических классификаций. Этому в значительной степени способствовало отсутствие единства мнений относительно задач минералогии, 9
вытекающее из различного толкования смыслового содержания понятия «минерал» разными авторами. Начиная от И. Г, Вал- яерия [1763] через К. Ф. Науманна [1860], Э. С. Дэна (1892) до П. Ниггли (1924), А. Н. Винчелла (1949), А. С. Поваренных [1966], М. Д. Капитонова [1967] в работах названных исследователей прослеживается мысль о том, что для минерала обязательно неорганическое происхождение, причем после выхода в свет работы Винчелла обязательным условием для включения каждого природного соединения или однородного тела в понятие «минерал» является его кристаллическое фазовое состояние. И если во времена Валлерия янтарь попадал в число минералов благодаря господствовавшему мнению о его неорганическом происхождении, то в более позднее время его неоднократно исключали из этой категории из-за существенных отличий в генезисе и конституции от наиболее хорошо изученных минералов неорганического происхождения. В то же время существуют и другие, более широкие взгляды на смысловое содержание понятия «минерал», которые мы находим как у В. И. Вернадского (1908—1925), так и у ряда других исследователей: А. К. Болдырева [1926], М. Н. Годлевского [1937], Д. П. Григорьева [1943, 1961, 1962], В. С. Соболева [1947], Е. К. Лазаренко [1963, 1967]. Эти ученые не исключают возможности отнесения к числу минералов физически и химически индивидуализированных органических соединений — продуктов природных процессов в земной коре, пусть даже биогенного происхождения и некристаллического строения. Это нашло отражение в классификации минералов в известном курсе Е. К. Лазаренко [1963], где подобные образования, в том числе янтарь, объединены в крупную классификационную единицу — тип органических соединений. В' более подробных классификациях, и в частности в минералогической классификации каустобиолитов Н. А. Орлова и В. А. Успенского [1936], янтарь попадает в класс смол, подкласс ретенитов, отдел I, семейство сукцинита, группу сукцинита. В более поздней классификации, предложенной В. Н. Муратовым [1961] для органических соединений земной коры, янтарь относится к типу гумоорганитов, подтипу липтитов, отделу смоляных липтитов.
ГЛАВА I КРАТКИЙ ОБЗОР ИСТОРИИ ИЗУЧЕНИЯ ЯНТАРЯ И РАЗВИТИЯ ВЗГЛЯДОВ НА ЕГО ПРОИСХОЖДЕНИЕ ДРЕВНЕЙШИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ЯНТАРЕ Янтарь известен человечеству с незапамятных времен, упоминания о нем содержатся в древнейших письменных памятниках культуры. Самым ранним из дошедших до нас письменных упоминаний о янтаре, по-видимому, следует считать клинопись на обелиске X века до н. э., хранящемся в Британском музее. В ней имеется указание, что янтарь добывают в северных странах [Waldmann, 1882]. Античные авторы Первый период: X—I вв. до н. э. Некоторые свойства янтаря были хорошо известны людям, жившим еще в I тысячелетии до н. э. Так, в «Одиссее» Гомера (IX в. до н. э.) янтарь упоминается в числе драгоценных украшений. В VII — VI вв. до н. э. Фалесу Милетскому была известна способность янтаря электризоваться при трении и притягивать разные мелкие и легкие предметы. Именно это свойство янтаря, столь похожее на способность магнита, позволило Платону (428—347 гг. до н. э.) говорить об их одинаковом происхождении [John, 1816]. Известны случаи, когда античные авторы, например, Гиппократ (около 460—377 гг. до н. э.) или Ксенофонт (около 430—353 гг. до н. э.), используют какое-либо из свойств янтаря, например цвет, для образных сравнений. Во взглядах на происхождение янтаря в этот период полностью отсутствует материалистическое начало. Так, Софокл (около 496—406 гг. до н. э.) считал, что янтарь образовался из слез птиц, которые оплакивали древнего героя Мелеагра. Другое объяснение происхождения янтаря, более распространенное в античном мире, Плиний приписывает Эсхилу (около 525—456 гг. до н. э.). Мы знакомы с его поэтическим мифом о Фаэтоне — сыне бога Солнца — по «Метаморфозам» Овидия. Этот миф примечателен тем, что в нем уже содержится намек на растительное происхождение янтаря. Согласно мифу, янтарь — это слезы Гелиад — сестер Фаэтона, превращенных в тополя и оплакивающих своего брата на берегу реки. Представление о том, что местом находок янтаря является р. По, было, по-видимому, довольно широко распространено в древности, чему имеется целый ряд косвенных доказательств. 11
О представлениях древних относительно места добычи янтаря мы можем судить также по работам Геродота (V в. до н. э.), Теофраста (IV—III в. до н. э.), Диодора Сицилийского (I в. до н. э.) и Страбона (I в. до н. э.). Геродот не встречал никого, кто бы лично посетил место добычи янтаря, и поэтому он с большой осторожностью указывает только, что янтарь поступает в страны Средиземноморья откуда-то с севера Европы. Теофраст называет Лигурию как место, где тоже встречается янтарь. По сведениям, имевшимся у Диодора Сицилийского, янтарь собирают на берегах расположенного вблизи Галлии о. Базилея, куда его выбрасывают морские волны. Страбон же упоминает янтарь в числе продуктов, поставляемых как дань британцев Риму. В целом самые ранние сведения о янтаре отличаются малой достоверностью и крайне слабыми элементами научного анализа. Второй период: I—VI вв. н. э. По мере дальнейшего развития общества, интенсификации торговли, повышения интереса к знаниям и расширения представлений о соседних землях и территориях появляются более правильные и научные представления о янтаре. Хронологически это примерно совпадает с началом новой эры. Такое совпадение связано, по-видимому, с тем, что с установлением империи Рим начинает проводить политику захватов соседних стран. Распространение влияния Рима на некоторые янтареносные территории увеличило приток янтаря в Рим и облегчило наблюдения и эксперименты с ним, что позволило ученым уточнить многие сведения о янтаре и сделать новые выводы. В наиболее полном и систематизированном виде сведения о янтаре мы находим в широко известной «Естественной истории» Плиния Старшего (23—79 гг. н. э.). Они представляют для нас значительный интерес и ценность, поскольку эти сведения Плиний почерпнул из работ около трех десятков авторов, большинство из которых по оригинальным работам нам неизвестно. Приводя ряд фантастических воззрений своих предшественников на происхождение янтаря * и указывая на их полную несостоятельность, Плиний вполне однозначно говорит о растительном происхождении янтаря. Он считает, что янтарь образуется из жидкой живицы хвойных (ели) и затвердевает под действием холода, времени или морской воды, попадая в волны во время прибоя. Затем море выбрасывает янтарь на берег. В качестве доказательства Плиний приводит ряд свойств янтаря: способность издавать запах живицы при трении и гореть коптящим * Плиний приводит ряд высказываний древних авторов о происхождении янтаря: Демострат, например, считал, что янтарь образуется из мочи рыси (lyngurtum); Никей полагал, что янтарь — это концентрат солнечных лучей, который затем выбрасывается морем. Асарубас, современник Плиния, рассказывал, что янтарь всплывает из нагретого солнцем ила о. Цефизис, расположенного вблизи Атлантического океана. 12
пламенем, подобно сосновому осмолу, а также наличие в нем мелких насекомых. Во времена Плиния было известно много сортов янтаря, которые различались в основном по цвету. Белый (костяной) и восковой (бастард) янтари, несмотря на приятный запах, который они издают при медленном сгорании на тлеющих углях и при трении, ценились значительно ниже прозрачного. Известны были также способы искусственного окрашивания и облагораживания (осветления) янтаря. Янтарь использовался в основном для изготовления предметов роскоши. Известно было также его применение в медицине. В работе известного врача того времени Галена (около 129— 199 гг. н. э.) содержатся сведения о лекарственном использовании янтаря. Место добычи янтаря было достоверно известно Плинию благодаря экспедиции Нерона в Северную Германию, доставившей в Рим самый крупный из известных тогда кусков янтаря весом в 13 римских фунтов (около 4,5 кг). Данные относительно места добычи янтаря у некоторых древних авторов, цитируемых Плинием, какими бы фантастическими они ни казались, имеют под собой реальную почву. Это прежде всего относится к сведениям Филемона и в какой-то степени к представлениям Мнаэия и Ктезия. Филемон утверждал, что янтарь добывается в Скифии в двух местах: в одном белый, похожий на воск (electrum), в другом темно-желтый (sualiter- nicum). Зная, что на территории бывшей Скифии — по Днепру и в восточных предгорьях Карпат — имеются места, где добываются различные по окраске ископаемые смолы, можно предположить, что светлый — это янтарь с Днепра, а темно-желтый — sualiternicum — это румэнит из Карпат. Представления Мназия и Ктезия о том, что янтарь добывают в Африке или Индии, также не лишены оснований, так как и в Африке, и в Индии добывают копал, внешне похожий на янтарь. Отсутствие в то время приемов диагностики янтаря делает такую подмену вполне понятной. Кроме того, бирмит, добываемый издревле в Бирме, также мог явиться основанием для подобных высказываний. Несколько позже Тацит (55—120 гг. н. э.) в своей «Германии» подробно описывает места и условия добычи янтаря. Определенный интерес для истории изучения янтаря представляют «Эпиграммы» Марциала (40—104 гг. н. э.), три из которых посвящены заключенным в янтаре муравью, лягушке и змейке. Указание на наличие в янтаре позвоночных позволяет предположить, что уже во времена Марциала случались подделки инклюзов*. * Инклюзами (от латинского слова includo — включаю) называют включения органических остатков в прозрачных минералах. В янтаре пнклюзы представлены растительными остатками и насекомыми, причем последние сохраняются преимущественно в виде полых рельефных отпечатков, заполненных жидкостью или газом. 13
Ко II в. н. э. относятся высказывания, свидетельствующие о смешении понятий янтарь и амбра. Так, Сервий рассматривал янтарь как особые выделения китов. По странному стечению обстоятельств подобное смешение понятий удержалось в науке до XVII в. Средневековые авторы Одним из первых авторов раннего средневековья, оставившим сведения о янтаре, был Кассиодор (первая половина VI в.) — секретарь короля остготов Теодориха, ко двору которого посольство эстов доставило янтарные дары. Дальнейшие упоминания о янтаре у ряда римских и византийских авторов ничего нового по сравнению с данными Плиния не внесли. Сравнительно высокий уровень знаний о свойствах минералов в эпоху средневековья в странах Арабского Востока и Средней Азии также не дал ничего существенно нового в познании янтаря. В работах Аль-Рази (864—925 гг.) и Ибн-Сины (980—1037 гг.) сведения о янтаре практически ограничиваются описанием его лечебных свойств. В этом аспекте любопытна рекомендация Аль- Рази использовать янтарь для извлечения инородных тел, попавших в глаз. Эта рекомендация основана на способности наэлектризованного янтаря притягивать мелкие предметы. Несколько более обширные сведения о янтаре содержатся в известном трактате Бируни (973—1048 гг.) «Собрание сведений для познания драгоценностей», где упоминается о китайском янтаре, по-видимому, бирмите, и о «янтаре», который добывают по берегам Мозамбикского пролива — мозамбикском копале. Здесь же делается попытка указать различия между янтарем и живицами современных деревьев по органолептическим признакам (янтарь в отличие от живицы безвкусен) и по поведению при нагревании (живица и копалы вблизи огня вспучиваются, в то время как янтарь размягчается и приобретает эластичность). Бируни обращает также внимание на морфологию янтаря и считает, что его формы свидетельствуют о том, что живица в жидком состоянии растекалась по земле. Средневековье в Западной Европе также не дало ничего интересного в области изучения янтаря. В лапидарии известного доминиканского монаха Альберта Великого (1193—1280 гг.) наряду с описанием других минеральных веществ содержатся сведения и о янтаре. Он считает янтарь разновидностью гагата и называет следующие места его распространения: берега Ливии, Британии и Тевтонии. Им отмечены две разновидности: черная и желтая, прозрачная как топаз. Кроме того, в его работе описаны медицинские и магические свойства янтаря. 14
ИЗУЧЕНИЕ ЯНТАРЯ В ПЕРИОД С XVI ДО КОНЦА XVIII В. Зарождение и развитие на рубеже XV—XVI вв. в Европе элементов капитализма повлекло за собой развитие горнодобывающего дела, а следовательно, и потребность в разведке новых месторождений полезных ископаемых. Это в свою очередь обусловило необходимость более детального изучения полезных ископаемых, их вещественного состава и физических свойств. Сильно возрос интерес и к янтарю. Уже в 1551 г. появляется первая монография (19 глав, 91 стр.)г посвященная янтарю [Aurifaber, 1551]. Ее автор А. Аурифабер (придворный врач первого прусского герцога Альбрехта) собрал все известные к тому времени сведения о свойствах, способах добычи, обработки и использовании янтаря. Он привел также одну из первых торговых классификаций янтаря, основанную на различных признаках: величине кусков, их окраске и степени прозрачности. Автор монографии был хорошо знаком с античными источниками о янтаре, и в частности с «Естественной историей» Плиния. Подтверждая сведения Плиния относительно возможности искусственного «осветления» (придания прозрачности) янтаря, он оспаривает возможность окрашивания янтаря с помощью красителей. Аурифабер произвел некоторые опыты по изучению физических свойств янтаря. Так, он установил, что способностью притягивать различные мелкие предметы обладает только обработанный янтарь (без окисленной корки), предварительно потертый о сукно, кожу и т. п. Причем чем сильнее разогревается при трении янтарь, тем большей силой он обладает, притягивая не только древесные стружки, но также железные, серебряные и золотые опилки. При взвешивании равных по объему кусков белого (по-видимому, пенистого) и прозрачного янтаря А. Аурифабер обнаружил, что первый почти вдвое легче второго. Много места уделяется в монографии описанию лечебных свойств янтаря. Он приводит 46 рецептов использования янтаря в медицине, частично заимствованных у античных авторов, частично, по- видимому, собственных. Во взглядах на происхождение янтаря А. Аурифабер полностью находится под влиянием Г. Агриколы, который считал, что янтарь образуется из жидкого битуминозного вещества, содержащегося в недрах Земли и затвердевающего на воздухе [Agricola, 1546]. Оспаривая взгляды древних авторов, А. Аурифабер вслед за Агриколой приводит следующие доводы, опровергающие, по его мнению, возможность растительного происхождения янтаря: а) ни на берегу, где собирают янтарь, ни на противоположных берегах Балтики или островах в море не растут деревья, с которых живица могла бы стекать в море; б) янтарь, который волны выбрасывают на берег, нередко бывает 15
мягким внутри или с одной стороны*, поэтому нельзя считать, что он принесен с противоположного берега моря или выделился из растущих вблизи моря деревьев. Таким образом, янтарь, по мнению А. Аурифабера, — это своего рода битум или горный воск, который содержится в недрах и под влиянием подземного тепла и солнечных лучей становится жидким и истекает наружу (большей частью в море), где отвердевает «под действием холода моря, который немало способствует появлению в нем (янтаре) белого цвета» (перевод наш.— С. С). Белый янтарь является наиболее чистым веществом, и отсюда его большой лекарственный эффект и высокая цена. Желтый янтарь, как считает автор, образуется под действием воды в течение длительного времени. А. Аурифаберу было известно, что янтарь, долгое время пребывающий на воздухе, теряет свою воду и связующее вещество и превращается в белесую сыпучую массу. Говоря о янтаре вообще, А. Аурифабер включает в это понятие черный янтарь (Agtstein) — гагат, который добывают из недр в Англии, Испании, Нидерландах, Саксонии, и собственно янтарь (Bernstein), который черпают из моря или собирают на берегу Судавии (Замландского полуострова) и около Гданьска. По-видимому, такое объединение двух различных по генезису и свойствам веществ является следствием влияния работ предшественников, главным образом Альберта Великого. Несмотря на ошибочные представления о природе янтаря, монография А. Аурифабера, несомненно, знаменует новый этап в изучении янтаря. По существу, в ней впервые после многовекового перерыва вновь серьезно поднимается проблема всестороннего изучения янтаря. Книга Аурифабера по форме и содержанию приближается уже к современным научным монографиям. В отличие от сравнительно отрывочных сведений, содержащихся в работах древних и средневековых авторов, А. Аурифабер обобщает все имевшиеся к его времени сведения о янтаре, классифицируя и порой критически пересматривая их. Заслугу автора составляет также описание собственных наблюдений и опытов, проводившихся им над янтарем. Часть выводов в монографии делается на основе этих наблюдений, хотя книга не свободна еще от непроверенных данных и ссылок на сообщения других лиц. Многие из положений монографии вызывают сомнение или представляются совершенно необоснованными с точки зрения научных методов исследования (например, положение о включении гагата в понятие «янтарь»), но тем не менее в целом мы можем оценить монографию А. Аурифабера как открывающую новый подход к исследованию, подход, основанный на наблюдениях * Он отмечает, что подобного янтаря сам никогда не встречал, но слышал о нем из достоверного источника. 16
и опытах, на обобщении проверенных и достоверных данных, т. е. научный подход, в отличие от средневекового схоластического. Примерно в это же время мы находим интересные взгляды на происхождение и свойства янтаря и в ряде других, более общих работ. Некоторые идеи, например, выводы Г. Агриколы— Бауэра на происхождение янтаря [Agricola, 1546], были впоследствии целиком или частично заимствованы многими учеными и на протяжении двух последующих веков были господствующей теорией происхождения янтаря. Весьма интересные сведения о янтаре были приведены в работе X. Энцелиуса [Encelius, 1551]. Сообщив, что в Германии часто смешивают два различных понятия: «гагат» и «янтарь», автор отметил как общие для них черты — горючесть и способность притягивать мелкие предметы, так и отличия, связывая последние с разным происхождением. Так, янтарь (succinum, electrum) не горит в воде и представляет собой выделения хвойных (Pinus), в то время как гагат, образовавшийся из битума или нефти, в воде горит. Пытаясь исправить ошибку современных ему авторов в определении смыслового содержания терминов «гагат» и «яртарь», X. Энцелиус сам до конца не смог от нее освободиться. Понятием более широким и обобщающим для янтаря и каменного угля он считал гагат. Об этом свидетельствует его классификация гагатов, среди которых он выделил три разновидности: а) желтую, которую называет Gagatstein, Bernstein, Bernstein; б) черную, так называемый thracischer Stein, schwarzer Agtstein, и в) каменный уголь. Различие в окраске гагатов X. Энцелиус объясняет различием в цвете исходного вещества — нефти. Отличные взгляды на происхождение янтаря, по-видимому, под влиянием античных авторов, высказывает в одной из своих ранних работ И. Кардано [Cardanus, 1557]. По его мнению, янтарь образуется в Северном море в результате затвердевания пены, но не из обычной морской пены, поскольку в этом случае янтарь находили бы на морских берегах повсеместно, а из пены (по- видимому, выделений. — С. С.) китов, причем в Индийском океане она превращается в амбру, а в Северном море — в янтарь. В более поздних работах И. Кардано отказался от этих представлений в пользу теории Агриколы. Вторая половина XVI в. характеризуется значительным вниманием ученых к янтарю. Доказательством тому служит обилие опубликованных в период с 1555 по 1600 г. монографий, посвященных янтарю. Не считая переизданий монографии А. Аурифа- бера в 1552 и 1572 гг., в этот период были опубликованы работы К. Пейцера [Peucerus, 1555], С. Гёбеля-старшего (Goebel, 1558, 1567, 1582), С. Гёбеля-младшего (Gobel, 1586], И. Помария [Pomarius, 1587], И. Виганда [Wigand, 1590]. Большинство 2 Янтарь 17
из них придерживалось одного взгляда на происхождение янтаря, заимствуя теорию Агриколы, как правило, без ссылки на ее автора [Peucerus, 1555; Goebel, 1582; Gobel, 1586]. В монографиях первых двух авторов очень интересно объясняется происхождение различий в цвете янтаря. По их мнению, истекающий из недр в море битуминозный флюид испытывает выщелачивающее действие морской воды, что освобождает его от примесей и приводит к образованию наиболее очищенного продукта — белого янтаря. В этот же период, несмотря на господство теории Агриколы, высказывались и другие взгляды на происхождение янтаря. Так, А. Цезальпин [Caesalpinus, 1596] считал янтарь живицей, выделявшейся хвойными на северном побережье Балтийского моря. Летом под действием солнечного тепла живица выделялась, зимой на холоду затвердевала и штормовыми ветрами сносилась в море. Там она полностью затвердевала под действием морской воды и переносилась волнами к берегам Пруссии. Подобные взгляды частично разделял и А. Либавий [Libavius, 1601], допускавший образование янтаря не только из нефти, но также и за счет превращения живицы. Интенсивное освоение богатств Нового Света, происходившее во второй половине XVI в., обратило внимание исследователей на копалы, так называемый «индийский янтарь» — смолу копало- носных деревьев, обладающую внешним сходством с янтарем. Первая из дошедших до нас печатных работ, в которой дается характеристика копалов, принадлежит перу врача Н. Монарда [Monardes, 1579], в течение некоторого времени находившегося в Вест-Индии. В числе медикаментов, доставляемых в Европу из Нового Света, он называет копал и аниме, указывая, что в отличие от янтаря, который, по его мнению, является битумом, два последних вещества образуются путем затвердевания экскретов определенных деревьев. Янтарь, по его сведениям, добывается из Немецкого моря в вязком состоянии железными крюками и только на воздухе затвердевает. Изложенные им представления свидетельствуют о том, что автор сам никогда не видел, как происходит добыча янтаря. Взгляды Н. Монарда относительно различий в происхождении янтаря и копала повторяются в работе С. Гёбеля-младшего [Gobel, 1586]. Кроме того, последний указывает на различия между копалом и янтарем, которые облегчают их дифференциальную диагностику. Так, Гёбель-младший обращает внимание на то обстоятельство, что копал в отличие от янтаря плохо обрабатывается и размягчается при механической обработке, прилипает к сверлу или резцу, обладает иным запахом и другими медицинскими свойствами. Основным же отличием, по мнению автора, является их различное происхождение. Интересно, что в этой работе упоминается о наличии в копале инклюзов — вклю- 18
чений различных насекомых, и имеется сообщение о том, что куски копала достигают 8 кг. Не ослабевает интерес к янтарю и в XVII в. В этот период появляется более десятка диссертаций и сочинений, посвященных янтарю. Большинство из них дошло до нас в оригиналах: это работы А. Гельнитиуса [Gelnitius, 1614], Фрикка [Friccius, 1636], Ф. Грюненберга [Grunenbergk, 1660], И. Тило [Thilo, 1663] и ряда других авторов. В этих работах рассматриваются такие вопросы, как происхождение названия «янтарь» на разных языках, его свойства и генезис. Нередко такое рассмотрение янтаря сопровождается различными религиозными вымыслами. Все эти авторы поддерживают теорию происхождения янтаря Агриколы. Под влиянием этой теории находился также известный ученый иезуит А. Кирхер [Kircher, 1665], который принимал янтарь за битум, выделяющийся на морском дне из расщелин. Благодаря своему легкому весу этот битум, как полагал Кирхер, всплывает на поверхность воды и выбрасывается волнами на берег, где и затвердевает. В соответствии со своими взглядами на происхождение янтаря он объясняет наличие инклюзов следующим образом. На еще не затвердевший янтарь, лежащий на берегу, налипают насекомые. Куски янтаря попадают в зону прибоя и деформируются. В результате насекомые оказываются запрессованными внутри кусков янтаря. Представления о битуминозной природе янтаря и образовании его подобно асфальту Мертвого моря были настолько сильны в середине XVII в., что Английское королевское общество в 1666 г. направило специальное письмо известному ученому того времени Гельвецию с просьбой сообщить, действительно ли встречается янтарь плавающим в виде пленки на поверхности моря или выброшенным на берег в мягком состоянии [John, 1816]. В плену представлений о неорганической природе янтаря оказался также Ф. Я. Гартманн — автор весьма обстоятельной монографии о янтаре [Hartmann, 1677]. Эта работа (объемом в 291 стр.) долгое время оставалась непревзойденной по полноте и тщательности подбора материала. Монография состоит из двух книг. В первой книге излагаются сведения о местах находок янтаря по данным древних авторов, о янтаре в Пруссии, о его свойствах и морфологических особенностях, искусстве обработки, использовании, а также об организации и способах добычи. Происхождение янтаря, его состав, физические и лечебные свойства, отличия от битумов и сходство с ними и другими ископаемыми — вот далеко не полный перечень вопросов, составляющих содержание второй книги. Появление в середине XVII в. принципиально нового способа добычи янтаря — с помощью горных выработок — дало возможность Ф. Я. Гартманну непосредственно наблюдать взаимосвязи 2* 19
между янтарем и вмещающей его породой и, основываясь на этих наблюдениях, построить собственную теорию происхождения янтаря. В это время горные выработки закладывались в береговых обрывах в миоценовых породах, содержащих скопления обугленной древесины с янтарем. То обстоятельство, что эта древесина не горела, отсутствие ветвей, листьев, годовых колец позволило Ф. Я. Гартманну приписать ей чисто минеральное происхождение: скопления древесины он считал жильными образованиями. В этом он видел доказательство неорганического происхождения янтаря. Сам механизм образования янтаря объясняется исходя из теории Агриколы. Ф. Я. Гартманн полагает, что янтарь — это смесь продуктов его сухой перегонки с добавлением поваренной соли, которая определяется в янтаре по вкусу и по морфологическим признакам. Белый янтарь содержит большие количества поваренной соли, чем остальные разновидности, но вместе с тем белая окраска янтаря, по мнению Ф. Я. Гартманна, в какой-то степени может быть обусловлена квасцами. Несмотря на то, что подавляющее большинство ученых XVII в. придерживалось мнения о неорганическом происхождении янтаря, в этот период были известны работы, в которых излагалась противоположная точка зрения. Так, известный путешественник середины XVII в. А. Олеарий, составивший описание России, был также автором не сохранившейся до наших дней работы по янтарю. Во время путешествия по России он якобы наблюдал, как на одном из островов в Ладожском озере прозрачная живица истекала из деревьев, попадала в озеро и затвердевала в воде, превращаясь в янтарь. В этих высказываниях, которые цитировались Бокком [Воск, 1783], нетрудно заметить влияние идей Цезальпина, на рассмотрении которых мы останавливались ранее. Другой автор этого же периода, П. Ф. Фабер [Faber, 1656], считает несомненным растительное происхождение янтаря и относит его к числу бальзамов, самопроизвольно истекающих из ран деревьев, родственных елям. Он рассматривает янтарь как сернистые выделения деревьев, произрастающих в северных краях. Определенные успехи были достигнуты в этот период в изучении химии янтаря. Так, Н. Лемери [Lemery, 1675] впервые высказал предположение, что «летучая соль», получающаяся при сухой перегонке янтаря, представляет собой кислоту. Наконец, необходимо отметить, что в литературе XVII в. мы впервые находим упоминание о находках на Сицилии «янтаря» — симетита. Первое сообщение о симетите встречается в работе Карреры [Carreга, 1639], где приводятся сведения о распространении симетита, его происхождении (из нефти), о наличии в нем инклюзов, о размерах кусков и т.п. Автор более поздней работы, П. Боккони [Bocconi, 1697], считает, что симетит представляет 20
собой нефть, затвердевшую в морской воде. Подтверждение этому он видит в том факте, что на Сицилии симетит находят на побережье вблизи нефтепроявлений. Кроме того, ему как будто удалось обнаружить в одном куске симетита капли нефти. В XVIII в. янтарь по-прежнему привлекает внимание ученых. Бурное развитие минералогии и химии способствовало тому, что почти все крупные авторитеты и в той и в другой области интересовались янтарем и высказывали свои взгляды на его происхождение. В первой половине XVIII в. эти взгляды немногим отличались от известных ранее. Так, например, Ф. Гоффман [Hoffman, 1736] считал, что янтарь под действием подземного тепла образуется из ископаемой древесины в виде дистиллята, который затем проникает в вышележащие слои, содержащие серную кислоту, и там, после коагуляции, затвердевает. Потом волны вымывают его из пород и выбрасывают на берег. Это мнение разделял современник М. В. Ломоносова акад. Рихман [Рих- ман, 1739]. Доказательство правоты Гоффмана он видел в том, что при сухой перегонке из янтаря получается соль, подобная «купоросной кислоте», и некоторая «каменному маслу подобная материя». Сходные взгляды высказывал и Г. Лудольф [Ludolf, 1752], считавший янтарь смесью каменного масла, серной кислоты и мочевины. Первые два компонента, как считал Лудольф, по трещинам в морском дне выделяются наружу и соединяются с мочевиной, появляющейся при разложении морских организмов. Поскольку эта смесь легче воды, она всплывает на поверхность, волнами ее пригоняет к берегу, где она прилипает и затвердевает. Взгляды Н. Бурделэна [Bourdelin, 1742] несколько отличались от только что рассмотренных. Он считал янтарь горючим веществом, затвердевшим под действием соляной кислоты. Это предположение основывалось на ошибочной оценке природы соли янтарной кислоты, которую он принимал за поваренную соль. Наряду с изложенными взглядами, которые близки теории Агриколы или основываются на ней, в первой половине XVIII в. в «Новом курьезном горном словаре» мы еще раз встречаемся с гипотезой, объясняющей образование янтаря в результате коагуляции морской пены под действием солнечных лучей [Мепе- rophilo, 1730]. Свидетельством неослабного интереса к янтарю в этот период является также значительное число диссертаций, посвященных изучению физических и лечебных свойств янтаря. Это, прежде всегог работа И. Зильбершлага [Silberschlag, 1702], М. Ф. Гарт- манна-младшего (Hartmann, 1710), X. Рейманна [Reimann, 1714] и др. Кроме того, издавались также отдельные брошюры, посвященные тем или иным аспектам изучения янтаря. Образцом подобной литературы является «Письменное размышление над происхождением янтаря на Самбийском побережье», принадлежащее 21
деру профессора физики бывш. Кенигсбергского университета К. Раппольта [Rappolt, 1737]. Автор брошюры пытается доказать, что янтарь на побережье Замландского полуострова образовался при пожарах лесов, прибрежной зоны. Во время пожаров живица, высачивавшаяся из стволов и стекавшая на лесную подстилку, расплавлялась, после чего прибоем была снесена в море или засыпана песком. Насекомые попадали в янтарь частично в момент расплавления смолы при пожаре, частично налипали на живицу при высачивании под действием солнечного тепла из обгорелых стволов деревьев. Подтверждение своих вглядов К. Раппольт видел в том, что ныряльщики, которых в 20-е годы XVIII в. пытались использовать для добычи янтаря с морского дна, встречали там множество обугленных стволов деревьев. Возможно, что на автора повлияли также ранее опубликованные работы, в которых рассматривались условия залегания янтаря и его соотношение с обугленными растительными остатками [S. а. 1718; Вгеуп, 1728]. Однако соответствующие ссылки на эти источники в работе К. Раппольта отсутствуют. Обзор литературы за первую половину XVIII в. был бы неполным, если бы мы не упомянули прекрасно иллюстрированной (13 таблиц с иллюстрациями) монографии Н. Зенделя, посвященной инклюзам в янтаре [Sendel, 1742]. Описывая коллекцию янтаря саксонского короля Августа Сильного, автор уделяет внимание не только инклюзам, но затрагивает также и вопросы происхождения янтаря, его исходное состояние, источники и механизм образования. Взгляды Зенделя на происхождение янтаря носят следы влияния Ф. Я. Гартманна. Специальный раздел работы посвящен поддельным инклюзам и способам их изготовления, что в значительной мере облегчало распознавание подделок. К числу таких фальсификатов Н. Зен- дель относит образцы янтаря с заключенными в них рыбками, лягушками, ящерицами и крупными жуками *. В монографии уделено также внимание растительным остаткам в янтаре, минеральным твердым и жидким включениям, причем в числе минеральных включений Зендель упоминает различные металлы, в том числе серебро и золото. Эти факты свидетельствуют о том, что автор не располагал анализами такого рода включений, а полагался всецело на зрительное восприятие. Он принимал за серебро и золото пленки пирита, довольно часто встречающиеся по трещинам в янтаре. В работе были описаны также различные естественные узоры в янтаре, напоминающие изображения, сделанные рукой человека. Подобные узоры ценились в то время очень высоко. * Сомнения относительно подлинности образцов с лягушками, ящерицами и рыбками высказывал еще Ф. Я. Гартманн (Hartmann, 1677, 1699). 22
Развитие физических методов изучения минералов в конце XVII — первой половине XVIII в. позволило сделать интересные наблюдения над свечением янтаря. Так, в малоизвестной работе Ф. Хоксби по физике минералов [Hauksbee, 1705] описан прибор для проведения опытов по истираемости образцов в вакууме. В качестве первого опыта показано испытание янтаря, который при трении о шерсть в вакууме (29,5 дюйма рт. ст.*) с линейной скоростью порядка 540 м/мин дал яркое свечение, причем его интенсивность возрастала при увеличении скорости трения. На воздухе это явление почти не было заметно. Примечательно, что указанное свойство янтаря в более позднее время никем не изучалось. Поворотным моментом в развитии взглядов на происхождение янтаря можно считать вторую половину XVIII в. В этот период обращают на себя внимание работы М. В. Ломоносова, и в частности «Слово о рождении металлов от трясения земли» (1757 г.), где приводились неоспоримые доказательства растительного происхождения янтаря и подвергались справедливой критике доводы большинства ученых, свидетельствовавшие якобы о его неорганической природе. Этому вопросу М. В. Ломоносов уделяет существенное внимание также в других своих работах — «Первые основания горной науки» (1742 г.) и «О слоях земных» (1761 г.) **. Близкое знакомство Ломоносова с янтарем при составлении каталога коллекции Минерального кабинета Академии наук в 1741 г. и его поистине энциклопедические знания в области геологии и горного дела позволили ему найти аргументы для опровержения доводов сторонников неорганической гипотезы и доказать растительное происхождение янтаря. Актуалистический подход Ломоносова к объяснению условий образования различных «слоев земли» опровергают основные аргументы сторонников гипотезы неорганического происхождения янтаря — отсутствие хвойных лесов на побережье Балтики и нахождение янтаря на глубине. Свои взгляды Ломоносов подкрепляет также данными по физическим и химическим свойствам янтаря, подчеркивая, например, близость удельного веса янтаря и смолы хвойных. Он также обращает внимание на то обстоятельство, что «вода, от янтаря химическим путем отделенная, пахнет загарью, что свойственно есть израстающим вещам» [Ломоносов, 1954, стр. 3871. Возражая против общепринятого в то время представления * Говоря о вакууме в 29,5 дюйма, автор, по-видимому, имел в виду разность между нормальным атмосферным давлением, которое составляет 29,92 дюйма рт. ст. и давлением в приборе. Таким образом, давление в приборе должно составлять 0,42 дюйма рт. ст., что соответствует примерно 11 мм рт. ст. ** Эти работы входят в Полное собрание сочинений М. В. Ломоносова, т. V. М.—Л., 1954. Далее работы Ломоносова цитируются по этому изданию. 23
об образовании янтаря в результате соединения нефти с минеральными кислотами, он справедливо отмечает, что «. . . еще ни один химик из серной кислоты, из горючего какой-либо горной материи и из земли янтаря не составил и по всему знанию химическому и опытам химическим видно, что быть тому не можно» [Ломоносов, 1954, стр. 609]. Личные наблюдения, сделанные М. В. Ломоносовым во время посещения различных рудников и шахт, позволили ему не менее убедительно возражать и против малоправдоподобного объяснения наличия насекомых в янтаре. Сторонники неорганической гипотезы происхождения янтаря утверждали, что насекомые проникают по трещинам и пустотам в недра и там обволакиваются смолой. Если бы подобные явления имели место в природе, то «бы не токмо янтарь, но и другие горные материи мух, пчел, червяков и прочая в себе имели, чего отнюдь нет и быть не может, ибо сии нежные животные тяжелых подземных паров стерпеть и в скважины гор влететь не могут и нужды там никакой не имеют, как на горных местах в рудокопных ямах никогда не бывают», — справедливо отмечает М. В. Ломоносов [1954, стр. 386]. Геологические построения Ломоносова намного опередили научную мысль своего времени, поэтому его работы в течение длительного времени не находили должного отклика. Такая же судьба постигла его взгляды относительно происхождения янтаря. В течение еще довольно долгого времени такие выдающиеся представители ученых кругов Запада, как И. Г. Валлерий [1763], Ф. А. Картайзер [Cartheuser, 1773], К. Ф. Шульце [Schulze, 1777], Скополи [Scopoli, 1772], М. Г. Клапрот [Klaproth, 1776], К. Линней [Linne, 1778] и ряд других, придерживались гипотезы неорганического происхождения янтаря. Линней, например, считал, что мнение о растительном происхождении янтаря не лишено оснований, но все же его не разделял, поскольку не мог найти объяснения тому, как могло сконцентрироваться в одном месте такое количество янтаря, которое добывается непрерывно уже 2500 лет. Второе необъяснимое, с его точки зрения, противоречие заключалось в том, что там, где есть ископаемые леса (буроуголь- ные залежи. — С.С), нет янтаря. Наряду с этим появился ряд новых гипотез об органическом происхождении янтаря. Так, весьма оригинальные взгляды на этот счет были высказаны известным естествоиспытателем Ж. Л. Бюффоном [Buffon, 1783]. Он утверждал, что янтарь образовался из меда следующим путем: старые деревья с лесным медом опрокидывались бурями и захоронялись в почве, где под действием серной кислоты мед загустевал и превращался в янтарь. Не менее фантастична гипотеза об образовании янтаря, выдвинутая известным натуралистом конца XVIII в. X. Жиртаннером [Girtanner, 1786]. По его мнению, янтарь был продуктом жизнедеятельности больших лесных муравьев, точнее растительным 24
маслом, загустевшим под действием муравьиной кислоты. И только единичные авторы склоняются в пользу чисто растительного происхождения янтаря [Blancard, 1777; Kirwan, 1798]. Лишь спустя десять лет после обнародования взглядов Ломоносова на происхождение янтаря они нашли своего первого настоящего приверженца и последователя в лице профессора бывш. Кенигсбергской академии и университета Ф. С. Бокка. Знакомство со многими коллекциями янтаря и специальной литературой, а также геологические наблюдения позволили ему привести много новых аргументов в подтверждение растительного происхождения янтаря. В частности, таким аргументом явились наблюдения Бокка над морфологией отдельных кусков янтаря и инклюзами, находками янтаря в стволах ископаемой древесины и ряд других. Весь этот материал был им изложен в монографии [Воск, 1767] и впоследствии с некоторыми изменениями и дополнениями опубликован во втором томе монографии «Опыт экономической, естественной истории Восточной и Западной Пруссии» [Воск, 1783]. В этих работах Ф. С. Бокка включен весь объем знаний о янтаре, накопленный в конце XVIII в. Уровень этих знаний уже довольно высок. Так, представления о генезисе на- течно-слоистой текстуры и каплевидных выделений янтаря, а также о механизме образования инклюзов соответствуют нашим современным взглядам. Изучение многих коллекций янтаря дало возможность Бокку составить представление о встречавшихся вариациях его окраски и об их относительной распространенности. Ф. С. Бокк доказал, что черный янтарь* — это не вымысел, а реально существующий объект, хотя и встречающийся очень редко. К редким он относит также янтарь зеленой и голубой окраски. Бокком довольно наглядно показана возможность искусственного изменения некоторых свойств янтаря, например, прозрачности и цвета. Пред- ствление об относительном содержании янтарной кислоты в определенных разностях янтаря также не противореча более поздним наблюдениям. Однако Ф. С. Бокк был не до конца последовательным во взглядах на происхождение янтаря, и наряду с растительным происхождением последнего, которое он так убедительно доказывал и отстаивал, им допускалась возможность образования янтаря из нефти, а также путем непосредственного затвердевания живицы в морской воде. При этом он оговаривался, что такой способ образования не имеет отношения к прусскому янтарю. Таким образом, в XVI—XVIII вв. исследование янтаря продвинулось далеко вперед. В естествознании в это время произошел * По-видимому, имелся в виду стантинит, который, по нашим наблюдениям, встречается на Пальмникенском месторождении в количестве около 0,05 г на 1 т «голубой земли». 25
огромный перелом и переход от схоластических к опытным методам, которые способствовали сбору огромного фактического материала. Впервые после античных авторов были проведены многочисленные наблюдения и даны комплексные описания янтаря, его физических свойств (окраски, хрупкости, прозрачности, электрических свойств), текстуры и некоторых химических особенностей (содержание янтарной кислоты и т. п.). Но в отличие от античности эти наблюдения описаны гораздо полнее, более систематизированы, а янтарь рассматривается в едином комплексе с окружающей его геологической средой. Здесь уместно вспомнить высказывание Ф. Энгельса о том, что «естествознание первой половины XVIII века поднималось над греческой древностью по объему своих познаний и даже по систематизации материала», уступая ей «в смысле идейного овладения этим материалом, в смысле общего воззрения на природу» («Диалектика природы», М., Госполитиздат, 1969, стр. 10). Однако янтарь составлял определенное исключение из этого правила, так как в XVIII в. уже делаются серьезные попытки «идейного овладения» янтарным материалом. Сумма накопленных знаний, преломившись через призму принципа актуализма, заложила основы и позволила создать теорию растительного происхождения янтаря, которая в последующие времена завоевала господствующее положение. Изучение янтаря в этот период характеризуется не только определенным накоплением знаний, но и важными теоретическими обобщениями. МИНЕРАЛОГИЯ И ХИМИЯ ЯНТАРЯ В XIX И ПЕРВОЙ ПОЛОВИНЕ XX В. С конца XVIII — начала XIX в. в методике исследования минералов, в том числе и янтаря, происходит принципиальное изменение. До сих пор основной упор делался на изучение и описание внешних признаков минералов, главным образом морфологии, и таких физических свойств, как цвет, блеск, прозрачность, хрупкость, удельный вес и ряда других. Недостаточное развитие химических методов исследования вещества было причиной того, что в течение многих столетий единственным методом анализа янтаря была его сухая перегонка. Она не давала достаточной информации о составе и внутреннем строении вещества. XIX век приносит в минералогию химические методы и существенно меняет содержание и задачи этой науки в направлении исследования химических свойств и состава минералов. Параллельно и в связи с этим происходит дифференциация геологических наук; выделение в самостоятельные науки описательной минералогии, топографической минералогии, геогнозии. Если для XVIII в. характерен был энциклопедический подход к предмету исследования, то в XIX в. ведущим принципом становится более узкая специализация в изучении геологических объектов. 26
В соответствии с этим общим принципом развития минералогии на данном этапе в изучении янтаря достаточно четко обособляются три основных направления: минералого-химическое, палеобиологическое и геологическое. Специфика данной работы заставляет нас ограничиться рассмотрением первого направления. Первый период: 1800—1870 гг. Одной из первых работ этого периода является монография Й. Ф. Йоона [John, 1816] «Естественная история янтаря с теорией образования всех битуминозных ископаемых и прочих продуктов органического мира, а также их анализы». Автор — профессор химии, член- корреспондент Московского общества испытателей природы, — в своей монографии (объемом в 568 стр.) широко использует новые методы химического анализа и на их основе дает химическую характеристику известных к тому времени горючих ископаемых и ряда современных растительных продуктов. Химические характеристики в совокупности с изучением физических свойств дают основание автору устанавливать генетическую принадлежность и производить классификацию изучаемых им веществ. Не останавливаясь на вопросах, не касающихся янтаря, мы попытаемся оценить то новое, что было сделано в интересующей нас области. В первом томе монографии, посвященном исключительно янтарю, в отличие от работ предшествующего периода мы имеем четкую систематизацию материала. Дан обзор предшествующих работ и взглядов на происхождение янтаря. Автор поддерживает точку зрения М. В. Ломоносова и Ф. С. Бокка о растительном происхождении янтаря *. Одна из глав книги посвящена терминологии янтаря. Описание разновидностей янтаря дано в такой последовательности: степень прозрачности, цвет, морфология (форма, размер, характер поверхности), блеск, излом, форма обломков, твердость, хрупкость, прочность, способность электризоваться при трении, запах, вкус, цвет порошка, оптические свойства (изотропность) и удельный вес. Как нетрудно заметить, последовательность описания минерала и перечень свойств уже немногим отличается от современного. Совершенно новым элементом описания является попытка количественно характеризовать некоторые свойства, например, прозрачность, блеск и твердость (по Кирвану), а также выявление оптической изотропии янтаря ** и определение удельного веса с точностью до третьего знака. Впервые в литературе Й. Ф. Йоон делает различие между вязкими и хрупкими ископаемыми смолами, называя первые * После выхода в свет этой работы растительное происхождение янтаря стало общепризнанным. ** Определение показателя преломления у янтаря впервые было произведено Волластоном в 1802 г. [Wollaston, 1802]. По его данным, nD = 1,547. 27
«благородным янтарем», а вторые «ординарным янтарем». Отличительными чертами последнего являются нахождение его в буро- угольных залежах, высокая хрупкость, низкая прочность, легкоплавкость, а также «слабоароматический вкус». Перечень месторождений «ординарного янтаря», который автор приводит далее, позволяет заметить, что под этим понятием он объединил ископаемые смолы, известные в наше время как геданит, валховит, ретинит, а также ряд других впоследствии недостаточно минералогически охарактеризованных объектов. «Благородный янтарь», т. е. собственно сукцинит, автор подразделяет на три разновидности: непрозрачный, прозрачный и «выветрелый». При рассмотрении двух первых разновидностей большое внимание уделяется их окраске. Й. Ф. Йоон отрицает существование янтаря черной, голубой и зеленой окраски. Относительно существования черного янтаря он высказывает мнение, что вследствие недостаточной терминологической дифференциации многие исследователи принимали гагат за черный янтарь. Голубую и зеленую окраску янтаря Й. Ф. Йоон совершенно правильно объясняет специфическими оптическими эффектами. Причину непрозрачности янтаря белой окраски («подобной цвету слоновой кости, сыра, кости, мела») он усматривает в примеси влаги, распределившейся определенным образом при затвердевании живицы. Удаление этой влаги при нагревании сообщает янтарю прозрачность Различные переходные оттенки янтаря, по мнению Й. Ф. Йоона, обусловливаются такими привходящими факторами, как «патологические примеси, нередко возможно окисление, разложение и т. д.» (перевод наш. — С.С.). К этим выводам он пришел, изучая состав и свойства выделений современных растений. Необходимо отметить, что идея о влиянии окисления на изменение окраски янтаря сохраняет свое значение до настоящего времени. «Выветрелый янтарь» выделен Й. Ф. Йооном на основании отличий в окраске, механических свойствах и содержании янтарной кислоты. Отмечая существенную роль в изменении янтаря таких гипергенных факторов, как вода и кислород воздуха, он все же считает, что изменение состава и свойств «выветрелого янтаря» слишком велики, чтобы быть обусловленными только гипергенными факторами. Поэтому, по мнению Й. Ф. Йоона, причинами образования «выветрелого янтаря» были либо сезонные колебания в составе живицы янтареносных деревьев, либо другой видовой состав янтареносных деревьев и, следовательно, другой состав живицы. Й. Ф. Йоон высказал также предположение, что «выветрелый янтарь» мог образоваться в результате выплавления живицы из отмерших растений под действием подземных пожаров. Часть монографии Й. Ф. Йоона посвящена также включениям в янтарь, его месторождениям и способам добычи. Автор наряду 28
с растительными остатками и насекомыми упоминает минеральные включения, представленные песком, глиной, мергелем, окислами железа, пиритом, пузырьками воздуха, водой. С некоторым недоверием относится он к сообщениям о находках нефти в качестве включения в янтарь. Наряду с этим он оспаривает мнение предшественников, что заключенные в янтарь мелкие рыбки, лягушки, ящерицы представляют собой фальсификаты. Наличие в янтаре в качестве включений песка, глины и мергеля у нас вызывает некоторое сомнение, поскольку такие находки ни последующими авторами, ни нами не отмечались. Быть может, Й. Ф. Йоон принял за включения пустоты в янтаре, сообщающиеся с его наружной поверхностью и заполненные этими породами. Существенный интерес представляют для нас 4-я и 5-я части первого тома, посвященные химическим свойствам сукцинита и продуктов, которые были получены при его анализе. Автор описывает действие на сукцинит воздуха, воды, тепла, различных реактивов, спирта, щелочей, кислот, эфира, масел. По мнению Й. Ф. Йоона, янтарь на воздухе практически не изменяется; потемнение с течением времени некоторых предметов из янтаря он объясняет действием пота, способствующим окислению янтаря на воздухе. Под действием тепла, как описывает Й. Ф. Йоон, янтарь способен стать прозрачным (при температуре около 100° С и медленном нагревании, а затем охлаждении в сосуде, наполненном песком), но темнеет; от пламени загорается, но процесс горения протекает спокойнее, чем у копала. Вода, по мнению автора, на янтарь практически не действует. Лишь продолжительное кипячение янтарной пудры вызывает переход в раствор незначительного количества янтарной кислоты. Вместе с тем Й. Ф. Йоон считает, что действие воды с растворенными в ней щелочами, кислотами и другими веществами в известной мере способствует образованию на янтаре корки, но главную роль в этом он приписывает подземному теплу. Изучая действие различных реактивов на янтарь, автор разрабатывает новый метод анализа янтаря, основанный на экстракции спиртом.* В результате длительной экстракции янтарной пудры 85—100%-ным спиртом при нагревании было замечено, что в раствор переходит только около 25% смолистого вещества, а остаток (73—76%) упорно не поддается действию растворителей. Этот нерастворимый остаток Йоон назвал сукцинином**. Кроме того, как показал Й. Ф. Йоон, в янтаре постоянно содержится янтарная кислота (около 4%) и примесь солей (преимущественно янтарно-кислых) калия, кальция, натрия, железа (до 1%). * Как начальная стадия химического анализа янтаря этот прием сохранился и в XX в. [Tschirch, 1923; Schmid, Erdos, 1933]. ** Необходимо отметить, что до настоящего времени первенство выделения сукцинина ошибочно приписывалось Берцелиусу [Tschirch, Stock, 1933-1936]. 29
Используя новый метод для сравнительного изучения ископаемых смол различных видов, Й. Ф. Йоон отмечает, что содержание сукцинита подвержено незначительным колебаниям в неизмененном сукцините (73—76,5%) и резко падает в окисленном сукцините (до 25%), а также в «ординарном янтаре» (нередко 18— 50%). Описывая свойства выделенных веществ, автор перечисляет составляющие их элементы (С, Н, N, S, О), но лишь с качественной характеристикой. По-видимому, это объясняется отсутствием соответствующих методов количественного анализа.* Исследования Й. Ф. Йоона привели его к заключению, что янтарь представляет собой почти неизмененную смолу деревьев, которые были родственниками каучуконосов, и что янтарная кислота изначально существовала в их выделениях. Подобные взгляды на природу янтарной кислоты еще довольно долго сохранялись в специальной литературе. Интересные сведения по минералогии янтаря содержит также монография Й. X. Айке [Ауске, 1835], члена Общества естествоиспытателей в Данциге. Большая часть работы посвящена описанию геологических условий залегания янтаря в окрестностях Гданьска и изучению сопутствующих ему растительных остатков. В то же время в книге содержатся минералогические наблюдения, представляющие для нас определенный интерес. И. X. Айке выделяет три основных разновидности янтаря: прозрачную, просвечивающую (бастард) и непрозрачную (костяной). Кроме того, он различает выветрелый янтарь, который составляет, по его мнению, особую группу. При описании каждой из выделенных разновидностей автор характеризует их широким комплексом физических свойств, в том числе тщательно выполненными определениями удельного веса (с точностью до четвертого знака). Наблюдения над удельным весом янтаря позволили ему подметить следующие особенности: а) удельный вес янтаря и окисленной коркой всегда выше (на 0,012—0,017 г/см3); б) удельный вес бастарда всегда выше (?! — С.С.), чем у прозрачного янтаря; в) удельный вес костяного янтаря колеблется в довольно широких пределах, причем более плотные его разности со стеклянным блеском на поверхности излома имеют удельный вес, превышающий таковой у прозрачного янтаря, а разности с землистым изломом плавают на воде; г) удельный вес возрастает от бесцветного янтаря к темно-желтому. Заслуживают внимания взгляды Й. X. Айке на химический состав и механизм образования отдельных разновидностей янтаря: «... компоненты янтаря (выделенные Йооном и впоследствии Берцелиусом. — С.С.) и возможно многие другие, которые улетучились при затвердевании янтаря или во время анализа, в результате растительно-химических (биохимических. — С.С.) * Надежный количественный метод элементарного анализа был разработан Я. Берцелиусом только в 1815 г. 30
процессов были ассимилированы из сырых соков дерева и превращены в смолистые питательные соки. Эти соки, которые еще не являются янтарем, превратились в него в результате расслоения, иногда смешивались с другими жидкими и газообразными компонентами... и выводились к коре, где готовая живица истекала или же накапливалась и затвердевала между корой и камбием, между годовыми кольцами (в смоляных карманах. — С.С.) или же в специальных каналах...» (перевод наш. — С.С.) Смешение компонентов без примеси воды и газов приводило, по мысли Айке, к образованию прозрачного янтаря. Примеси жидкости и газов, которые могли быть удалены действием атмосферных агентов, вызывали формирование замутненных непрозрачных разностей, оставаясь в них в виде пузырьков, заполненных жидкостью или летучими компонентами. Облачные разности, переходные от непрозрачных к прозрачным, как справедливо отмечает автор, образовались в результате испарения пузырьков из живицы до ее затвердевания. Это явление наблюдается только на наружных поверхностях (обращенных к солнцу. — С.С.) кусков янтаря. Так же правильно Й. X. Айке объяснил возникновение различных специфических форм янтаря: натеков, сосулек и др., однако с его интерпретацией механизма образования загрязненного так называемого «лакового янтаря» согласиться нельзя. Внимательное изучение янтаря позволило Й. X. Айке заметить, что среди облачного и прозрачного янтаря, добываемого из моря, попадаются куски, отличающиеся повышенной хрупкостью, сильным стеклянным блеском и белой пылеватой вы- ветрелой коркой. Он отмечает, что эти образцы по свойствам напоминают копал *. Наблюдаются также переходные разности от копаловидной смолы к янтарю- Они, по мнению автора, являются «несовершенным янтарем» из-за пониженного содержания янтарной кислоты и отличия в физических свойствах. Эти наблюдения были подтверждены последующими работами других исследователей. Автор считает, что эти объекты есть измененный в морской воде копал, но отмечает, что море иногда выбрасывает на берег и настоящие копалы, которые, быть может, попали в воду с потерпевших крушение кораблей. Наряду с этим он считает, что нельзя быть окончательно уверенным в том, что копаловид- ные смолы действительно встречаются в «парагенезисе» с янтарем, а не подброшены в целях наживы. Одновременно он упоминает о находке темно-серых, коричневых и черных смол, не являющихся гагатом и каменным углем, отличающихся по свойствам и, следовательно, по составу от янтаря. * Впоследствии [Helm, 1878] эта ископаемая смола была выделена как самостоятельный минеральный вид и получила название «ге- данит». 31
Большое внимание Й. X. Айке уделяет процессам выветривания янтаря, разделяя их на две группы: 1) выветривание, которое затрагивает только поверхность янтаря; 2) сплошное выветривание, захватывающее весь объем куска. Весьма любопытна формулировка понятия «выветрелый янтарь»: «Под вы- ветрелым янтарем я понимаю каждую разновидность, которая от ядра до поверхности отличается по блеску, излому, прочности от описанных разностей и вместе с тем с поверхности, а также в глубине кажется землистой, пенистой, разъеденной и легко разламывается. Такое выветривание происходит не столько под действием окисления, сколько в результате отгонки из янтаря какого-то летучего компонента. Поэтому выветрелый остаток не может обладать химическим составом и физическими свойствами, одинаковыми с неизмененным янтарем» (перевод наш. — С.С). Благодаря такой формулировке к выветрелому янтарю была отнесена пенистая его разновидность и так называемый сахаристый янтарь — янтарь, разбитый мелкими субпараллельными трещинками, расположенными нормально к поверхности, полное внутреннее отражение от их стенок придает янтарю сахаристый блеск. Й. X. Айке отмечает также различие в проявлениях процесса окисления янтаря, залегающего в разных по обводнению и аэрируемости породах. Тем самым он обращает внимание на роль условий захоронения янтаря в изменении его состава и свойств. По взглядам на происхождение янтарной кислоты в янтаре автор является единомышленником Й. Ф. Йоона. Он считает, что присутствие свободной янтарной кислоты в костяном янтаре является прямым доказательством того, что она существовала изначально еще в живице янтареносных деревьев. Сравнительно низкое содержание янтарной кислоты в янтаре, добываемом из моря, автор объясняет тем, что в таком янтаре преобладает прозрачная разность, вообще бедная кислотой. По мнению Айке, выщелачивание янтарной кислоты морской водой, как это предполагают другие авторы, ввиду непроницаемости янтаря не является решающим фактором, снижающим в нем содержание янтарной кислоты, и может иметь место только во внешней окисленной корке. Изучив включения в янтарь, Й. X. Айке пришел к выводу,* что сульфиды образовались в нем главным образом во время нахождения янтаря в море или болотистой почве. Все изложенное выше убеждает нас в том, что результаты, полученные в первой трети XIX в. при изучении янтаря, в большинстве своем вполне соответствуют нашим современным представлениям. Они легли в основу и во многом предопределили направление исследований янтаря в последней четверти XIX — начале XX в. 32
В последующие три десятилетия (40—60-е годы XIX в) в минералогическом изучении янтаря наступает некоторое затишье. Этот период представлен только двумя работами, имеющими минералогический интерес: исследованием элементарного состава различных ископаемых смол [Schrotter, 1843] и заметкой о пустотах в янтаре, заполненных газами и жидкостями [Brewster, 1854]. В первой работе приведены химические данные об элементарном составе янтаря, причем автор, исходя из соотношения С, Н и О, дает формулу янтаря С10Н16О. Сравнивая элементарный состав янтаря и других ископаемых и современных смол, автор отмечает, что янтарь и ряд современных смол имеют одинаковый элементарный состав. Исходя из представлений о непрерывной изменяемости бурых и каменных углей автор делает правильный вывод относительно того, что изменения вещества смолы в процессе фоссилизации в гораздо большей мере выражаются в изменении характера связей между атомами, чем в изменении количественного соотношения элементов. Было отмечено также, что янтарь содержит больше кислорода, чем ретинит (название «ретинит» было дано ископаемой смоле из угольных залежей в Валхове, названной впоследствии «вал- ховитом»). В работе Д. Брьюстера описывается морфология поверхности пустот в янтаре, заполненных жидкостью, а также отмечается, что жидкость, содержащаяся в них, имеет разный состав. В частности, автор наблюдал бурую жидкость, вязкость которой повышалась с понижением температуры образца. В первой половине XIX в. был опубликован еще ряд работ, среди которых наиболее важными являются работы, посвященные изучению растительных остатков в янтаре ([Schweigger, 1819]; Gofcppert, Berendt, 1845), насекомых [Gemar, 1813; Berendt, 1830; Menge, 1856], условий залегания янтаря [Struve, 1811; Wrede, 1811; Thomas^ 1847; Zaddach, 1860, 1869; Berendt, 1866, 1867] и другим проблемам, связанным с янтарем. Необходимо также отметить, что в этот период в русской научной периодике проявляется значительный интерес к янтарю. Наряду с переводами работ иностранных ученых [Берцелиус, 1829: Мак-Куллох, 1829; Гепперт, 1838 и др.] в русских журналах появляются сообщения, большей частью анонимные, о находках янтаря преимущественно на территории России [Волков, 1804; анонимы в «Горном журнале», 1834; [Мамышев], 1836; анонимы в журнале Мин-ва внутр. дел, 1843; в Зап. императ. СПб минералог, о-ва, 1867 и др.] и оригинальные обобщения, касающиеся проблемы балтийского янтаря в целом [Щуровский, 1858]. Второй период: 1870—20-е годы XX в. Интенсификация добычи янтаря в конце 60-х — начале 70-х годов XIX ь. дает толчок всестороннему изучению балтийского янтаря. 3 Янтарь 33
Балтийский янтарь начинают разделять на ряд минеральных видов, различающихся по свойствам и составу. В этот период выходят из печати два крупных цикла работ по минералогии янтаря, из которых первый, принадлежащий О. Гельму, «Сообщения о янтаре» публикуется в течение 24 лет (1877—1901 гг.), а второй «Минералогическое изучение янтаря», автором которого является П. Даамс, содержит результаты тридцатилетних исследований IDahms, 1892—1922]. Первый цикл состоит преимущественно из мелких работ, объемом по 4—6 страниц, и начинается серией статей, в которых О. Гельм на основании различия в физических и химических свойствах * выделяет ряд новых минеральных видов ископаемых смол — вначале геданит и глессит [Helm, 18786, 1881,111] — и сообщает о результатах минералого-химического изучения балтийского янтаря [Helm, 1878a, 1881,IV] и янтареподобных ископаемых смол из Румынии, Сицилии и Апеннин [Helm, 1881, IV, V, VII]. При этом он показывает, что элементарный состав балтийских янтарей различной степени окисления отличается весьма заметно. Попутно на основании изучения сицилийских ископаемых смол О. Гельм смог высказать мнение о том, что окраска обусловлена присутствием серы, причем интенсивность окраски возрастает с увеличением содержания серы. Результаты по изучению минералого-химических свойств ископаемых смол О. Гельм применяет для определения географический принадлежности (происхождения янтаря из археологических раскопок в Италии [Helm, 1881,VII] и Греции [Helm, 1885,XII]). В следующей серии работ [Helm, 1884,VIII, IX, X, XI] автор рассматривает условия образования непрозрачных, окрашенных и загрязненных разностей янтаря. Так, причину голубой окраски янтаря он объяснил наличием в янтаре скоплений мельчайших кристалликов марказита ** [Helm, 1884,X]. Взгляды О. Гельма на условия образования непрозрачных разностей янтаря во многом повторяют взгляды Й. X. Айке и Г. К. Берендта. Это в первую очередь касается условий образования бастарда, костяного и облачного янтаря, в этом он пошел дальше Й. X. Айке. Образование каждой разности О. Гельм связывает с метеорологическими условиями (время года, температура, влажность и т. п.) в момент выделения и степенью защищенности выделившейся живицы от внешних воздействий (прямых солнечных лучей и т. д.). Особое значение он придает тому, что из разных сосудов одного и того же дерева выделяются разные по составу экскреты. По мнению О. Гельма, непрозрачный янтарь — это затвердевшая вязкая эмульсия растительного сока в живице. * Преимущественно по содержанию янтарной кислоты, кислорода и серы. ** Первоначально он полагал, что голубая окраска янтаря вызвана дисперсной примесью голубого вивианита. 34
Изучая под микроскопом янтарь, загрязненный растительными остатками, исследователь пришел к выводу, что этот янтарь образовался в результате цементации «янтарной смолой» растительного детрита, слагающего подстилку «янтарного леса». При этом он отметил характерную особенность — отсутствие в таком янтаре фрагментов листьев деревьев и трав. Это обстоятельство позволяет по-иному толковать условия образования такого янтаря. Весьма интересными являются взгляды О. Гельма на происхождение органически связанной серы в янтаре. В своих ранних работах он вполне оправданно считал, что сера благодаря проницаемости янтаря для жидкости попадает в него в виде газообразного или растворенного в воде сероводорода и, взаимодействуя с веществом янтаря, замещает в нем кислород [Helm, 1878a; 1882,V]. В более поздних работах он открывает новые возможности присоединения серы к ископаемым смолам. Прежде всего, это диффузия в янтарь сульфатных вод, содержащих железо, сопровождающаяся восстановлением серы до сульфида веществом янтаря [Helm, 1884,XI1. Действие вулканических эманации на сицилийские ископаемые смолы, как считает Гельм, также приводит к их осернению [Helm, 1884,X]. Руководствуясь морфологическими признаками, сульфиды, содержащиеся в янтаре, он принимает за марказит. В отличие от своих предшественников О. Гельм полагает, что янтарная кислота образуется в янтаре во время фоссилизации, и именно в последний окислительный этап, когда органическая сера, содержащаяся в янтаре, под действием кислорода окисляется, превращаясь в серную кислоту, которая и расщепляет янтарь, освобождая тем самым янтарную кислоту [Helm, 1884,XI]. Вообще Гельму свойственно преувеличение роли серы и восстановительной обстановки в истории изменения свойств и состава янтаря. В последней серии работ О. Гельм опять возвращается к изучению отдельных видов ископаемых смол. Он детально описывает свойства румэнита [Helm, 1891,XIV], сукцинита* [Helm, 1891,XV], бирмита [Helm, 1894,XVI], а также ряда других ископаемых смол и обращает внимание на черты сходства и различия между ними. Одна из последних работ рассматриваемого цикла посвящена сравнительному изучению геданита, сукцинита и так называемого «гнилого янтаря» [Helm, 1896,XVII]. В ней детально описаны перечисленные виды ископаемых смол, причем отмечены следующие небезынтересные факты: «гнилой янтарь» отличается от сукцинита повышенной хрупкостью, меньшей твердостью, меньшим содержанием янтарной кислоты. По своей растворимости в различных органических растворителях он * Термин сукцинит был впервые предложен Г. Конвентцом в 1886 г. (Conwentz, 1886). 3* 35
занимает промежуточное положение между сукцинитом и гедани- том. Причину различий между всеми известными видами ископаемых смол, встречающихся на балтийском побережье, О. Гельм усматривает в их различной ботанической принадлежности. Изучив состав и свойства янтаря, О. Гельм пришел к следующим основным выводам. 1. Он обратил внимание на проницаемость янтаря и, исходя из этого факта, сделал правильные выводы относительно причин, обусловливающих наличие органической серы в янтаре. 2. Он отметил, что между изменением отдельных свойств ископаемых смол (например, флюоресценции и степени окислен- ности) и спецификой геологической обстановки, в которой данные смолы находятся, существует некоторая взаимосвязь. 3. На основании комплексного изучения некоторых физических свойств и определенных особенностей химизма О. Гельм выделил следующие минеральные виды ископаемых' смол: ге- данит, глессит, румэнит, бирмит. Элементарные анализы ископаемых смол и определение содержания в них янтарной кислоты, выполненные О. Гельмом, легли в основу последующих обобщающих работ по минералогии ископаемых смол. Вместе с тем публикации О. Гельма, посвященные изучению янтаря, содержат ряд положений, ошибочность которых была доказана последующими исследованиями. К их числу следует отнести объяснение природы голубой окраски янтаря, определение сульфидов в янтаре как марказита, ошибки в определении температур плавления ископаемых смол и некоторые другие. В 70—80-х годах XIX в. наряду с выделенными О. Гельмом минеральными видами ископаемых смол, встречающимися совместно с янтарем, был описан ряд смол, найденных на Замланд- ском побережье. Своеобразную научную сенсацию вызвала находка на северо-западной оконечности Замландского полуострова мягкой ископаемой смолы, так называемого «незрелого янтаря»*, описанного Г. Бербндтом [Berendt, 1872a]. Изучение элементарного состава, предпринятое Г. Спиргатисом [Spirgatis, 1872] и сопоставление его физических свойств с таковыми для кран- цита** позволило установить их полную тождественность. Не- * Непроверенные сообщения о находке среди образцов балтийского янтаря мягких разностей восходят еще к XIV в. Однако ни одному из ученых, занимавшихся проблемой балтийского янтаря, до 1871 г. не удавалось воочию убедиться в существовании подобных объектов. Необходимо подчеркнуть, что так называемый «незрелый янтарь» не связан с собственно янтарем, т. е. сукцинитом, взаимными переходами, а представляет особый минеральный вид ископаемой -смолы, не имеющей с сукцинитом ничего Общего, кроме совместного нахождения. ** Ископаемая смола, обнаруженная в бурых углях Латдорфа близ Бернбурга и отличающаяся от прочих буроугольных ископаемых смол своей эластичностью. В качестве особого минерального вида описана К. Бер- геманном [Bergemann, 1859J. 36
сколько позже были описаны еще два новых минеральных вида балтийских ископаемых смол — стантинит и беккерит [Piesz- czek, 1880], однако необходимо отметить, что это описание неполно. Так, в нем отсутствует определение таких важных параметров, как удельный вес (у стантинита) и показатели преломления. Второй цикл работ, посвященных минералогическому изучению янтаря и ряда других ископаемых смол, по сравнению с предыдущим имеет несколько более геологический уклон и состоит из довольно крупных работ, объемом в 1—2 печатных листа. По тематике эти работы можно разбить на пять групп. В них рассматриваются такие вопросы, как приемы искусственного изменения прозрачности и окраски янтаря [Dahms, 1894,1; 1897, IV,V; 1898,-VI], причины окраски и флюоресценции [Dahms, 1894,11, III], некоторые вопросы конституции янтаря [Dahms, 1901,VII; 1 906,VIII; 1914,XI], сходство и отличительные признаки разных ископаемых смол [Dahms, 1908,IX; 1922,XIII], а также текстура и морфология янтаря [Dahms, 1914,X; 1920, XII; 1922,XIV]. Работы П. Даамса отличаются тем, что их содержание, как правило, выходит далеко за рамки, очерченные заголовком работы. Первой публикацией П. Даамса, посвященной изучению янтаря, является работа «Марказит как спутник сукцинита» [Dahms, 1892], формально не входящая в его цикл «Минералогическое изучение янтаря». Как видно из заглавия статьи, он не избежал ошибки своего предшественника и, исходя в основном из наблюдений над габитусом кристаллов, принял включения пирита в янтаре за марказит. Но в отличие от О. Гельма он предполагает, что сульфиды в янтаре могли образоваться в результате взаимодействия белковых соединений, разлагающихся в пустотах янтаря, с проникающими в эти пустоты водами, содержащими ионы железа. Кроме того, П. Даамс отмечает, что включения сульфидов в янтарь и выделения их вокруг него легко подвергаются окислению, а образующаяся при этом серная кислота сильно действует на янтарь, вызывая его изменение (потемнение окраски до бурой и повышающуюся хрупкость) на контакте с таким образованием. Много места в работе он уделяет макро- и микроскопическому описанию «марказитовых» конкреций, встречающихся во вмещающей янтарь породе и установлению условий их образования. Первая группа работ П. Даамса, входящая в рассматриваемый цикл, посвящена изучению процесса искусственного изменения прозрачности и цвета янтаря [Dahms, 1894,1; 1897,1V, V; 1898,VI]. В них автор описывает технологию процессов «осветления» янтаря: проваривания в кипящем льняном или сурепном масле, а также нагревания в песке и результаты этих экспериментов. Изучение поведения янтаря при нагревании позволило 37
отметить следующие интересные моменты. Различные разности янтаря при нагревании в масле ведут себя по-разному. Вес прозрачных образцов после проваривания в масле возрастает, в то время как вес непрозрачных убывает. Удельный вес всех разностей янтаря после проваривания в масле понижается. Приобретение замутненным янтарем прозрачности после проваривания в масле объясняется тем, что масло заполняет пустоты, вызывающие замутнение. Ввиду близких показателей преломления масла и янтаря пустотки перестают быть видимыми и янтарь становится прозрачным. В процессе «осветления» из янтаря выделяется смолистое вещество, которое автор отождествляет с растворимой в органических растворителях частью янтаря. Удельный вес этого вещества выше, чем у масла, употребляемого для эксперимента. Сурепное масло при нагревании проникает в янтарь, способствуя отщеплению растворимого смолистого вещества и занимая его место. «Осветление» замутненного янтаря при нагревании в песке происходит за счет заполнения пустоток тем же смолистым веществом, которое выделяется из янтаря в процессе его нагревания в сурепном масле. Поведение геданита при нагревании существенно отличается от поведения сукцинита: при нагревании в масле или песке геданит мутнеет и вспучивается. П. Даамс пытался также искусственно вызвать замутнения у янтаря в соответствии с рекомендациями одного из старинных рецептов [Dahms, 1898,VI], но желаемого результата не получил. Он отметил, что такой эффект может быть достигнут только у геданита. В группе работ, посвященных изучению голубой и зеленой окраски, а также флюоресценции янтаря [Dahms, 1894,11, III], автор опровергает мнение О. Гельма относительно причин, вызывающих эти явления. П. Даамс вслед за Р. Клебсом приписывает голубую окраску сукцинита наличию в нем мельчайших пузырьков диаметром 0,0008 мм. Зеленоватая окраска, по его мнению, объясняется наслаиванием желтого янтаря над голубыми его участками. Наблюдения П. Даамса над причинами, вызывающими флюоресценцию, позволили ему прийти к выводу, что это явление может иметь место в янтаре не только в результате нагревания, но также вследствие разнородных воздействий на янтарь вмещающей среды. Особо он оговаривает роль различных замутнений в изменении цвета флюоресценции таких ископаемых смол, как симетит, румэнит, бирмит. Следующая группа работ, посвященная вопросам конституции янтаря, охватывает три статьи. В первой из них [Dahms, 1901^ VII] совершенно справедливо отмечается, что один лишь элементарный анализ без остальных физических и химических признаков не дает достаточной характеристики ископаемых смол — минералов, которым свойственна большая изменчивость под дей- 38
ствием многих внешних факторов, в том числе и кислорода воздуха. Опираясь на результаты определения элементарного состава различных ископаемых смол и используя графический метод, автор пытается дать классификацию, выделить диагностические признаки и установить генетическую взаимосвязь между отдельными минеральными видами ископаемых смол. В итоге П. Даамс приходит к справедливому выводу, что графическое изображение анализов позволяет диагностировать отдельные минеральные виды вследствие близкого совпадения в содержании слагающих их компонентов. Вместе с тем формальный подход к построенным графикам приводит его к ошибочному выводу о существовании генетической взаимосвязи между такими различными по генезису минеральными видами, как кранцит и геданит. В этой же работе П. Даамс высказывает мысль о том, что все свойства янтаря и других вязких янтареподобных смол обусловливаются наличием в них серы. Основанием для этого послужило якобы полное отсутствие серы у геданита, отличающегося хрупкостью (и полным отсутствием янтарной кислоты). В связи с этим он считает, что путем присоединения к геданиту серы в процессе фоссилизации из него может получиться «гнилой янтарь» и даже сукцинит. Такая переоценка роли серы в формировании свойств, характерных для сукцинита (мы знаем значительное количество хрупких смол, содержащих серу; кроме того, и в геданите содержание серы часто не ниже, чем в сукцините), свидетельствует о сильном влиянии на автора идей О. Гельма. Две последующие работы из этой группы посвящены изучению результатов изменения янтаря при нагревании [Dahms, 1906, VIII] и его окисления в природных условиях и при свободном доступе воздуха [Dahms, 1914,Х1], но судя по названиям обе работы имеют мало общего с проблемой конституции янтаря. Вместе с тем изучаемые явления наглядно иллюстрируют некоторые особенности его конституции. В первой работе П. Даамс пытается установить закономерности изменения удельного веса и показателя преломления в процессе окисления янтаря в обычных условиях (при нормальной температуре на воздухе), а также при нагревании на воздухе и в масле. Показатель преломления (п) для неизмененного янтаря составил 1,519, что значительно ниже результатов, полученных последующими авторами. В итоге исследователь пришел к следующим выводам: при изменении янтаря на воздухе с возрастанием интенсивности выветривания удельный вес его возрастает, а показатель преломления уменьшается (это последнее положение не подтвердилось), причем удельный вес колеблется в пределах 1,1513—1,1738, а показатель преломления п = 1,517. При нагревании образцов на воздухе в пределах от 128 до 206° С отмечаются две противоположные и последовательно сменяющие друг друга тенденции в изменении 39
объема янтаря: увеличение объема образца в результате присоединения кислорода сменяется уменьшением объема вследг ствие отщепления продуктов реакции окисления янтаря. При таком нагревании уменьшается как удельный вес, так и показатель преломления. В дополнение к сказанному ранее [Dahms, 1894,1] отмечается, что изменение удельного веса при нагревании в масле зависит от температуры нагревания. При достаточно низких температурах удельный вес возрастает, так как масло успевает проникнуть в пустоты янтаря, но еще не в состоянии выщелочить растворимое смолистое вещество. Попутно в данной работе рассматривается механизм возникновения в янтаре при нагревании специфических трещин с округлыми очертаниями, так называемой «рыбьей чешуи». В последней работе П. Даамс [Dahms, 1914,XI] с чрезвычайной тщательностью описывает признаки окисления янтаря в природных условиях и подробно рассматривает механизм их возникновения. Наряду с этим в статье содержатся интересные данные о ходе изменения удельного веса янтаря при хранении на воздухе в течение 12 лет. Было отмечено, что через год после первого определения удельный вес большинства образцов заметно уменьшился, а потом стал возрастать, но, как правило, по истечении 12 лет не достиг своего первоначального значения. Кроме того, были проведены интересные эксперименты по изучению изменения удельного веса янтаря и Потери веса в процессе нагревания. Оказалось, что при этом величины рассматриваемых параметров подвержены заметным колебаниям. Так, потеря веса особенно резко возрастает при температуре 80 и 115,7° С. Различия в удельном весе нескольких частей одного и того же образца, нагретых до разных температур (от 17 до 116° С), изменяются в пределах 0,015—0,1 г/см3, причем максимальное его значение 1,1537 отмечено при температуре в 100° С. В отличие от О. Гельма перу П. Даамса принадлежат только две работы, специально посвященные изучению различий и сходства в составе сукцинита и других минеральных видов ископаемых смол. Первая из них «О румэните и сукцините» [Dahms, 1908r IX] содержит материал, свидетельствующий о якобы близком родстве этих двух ископаемых смол. В подтверждение этого тезиса автор привлекает ряд физических свойств, почти не отличающихся у этих двух минеральных видов, например, удельный вес, цвет, температура плавления, а также результаты элементарного анализа. Он справедливо отмечает, что установление различий между отдельными видами ископаемых смол — задача чрезвычайно трудная, так как практически нет ни одного признака, по которому можно было бы провести границу между рассматриваемыми смолами. Сопоставляя признаки, по которым О. Гельм выделил особую разновидность янтаря (румэнит), и 40
приведенные ранее соображения, а также данные новых графических построений с результатами элементарного анализа, П. Даамс приходит к выводу, что существует гораздо больше оснований для объединения в один минеральный вид сукцинита и румэнита, чем для их разделения. Наряду с этим он отмечает, что среди ископаемых смол, объединенных в один минеральный вид, в сущности, по региональному принципу, например, румэнита, симе- тита иди бирмита, имеются разности, сильно отличающиеся между собой по ряду физических и химических свойств. Именно поэтому П. Даамс предостерегает от слишком поспешного и необоснованного выделения минеральных видов ископаемых смол и с этим нельзя не согласиться. Много внимания в этой работе уделяется такому специфическому вопросу, #ак наличие и условия образования янтарной кислоты в ископаемых и современных смолах, а также в различных растительных продуктах. Анализ большого фактического материала приводит его к выводу о том, что янтарная кислота не была свойственна исходной живице янтареносных деревьев. В, заключение П. Даамс приводит перечень факторов, которые, но его мнению, определяют состав и свойства смолы и объясняют различия между ископаемыми смолами. К их числу относятся место истечения живицы из дерева, время года, когда произошло истечение, продолжительность срока, прошедшего с момента истечения живицы до ее анализа, ботаническая принадлежность смол и, наконец, возможность образования механической смеси живиц различных деревьев. Вторая работа из ъэтой группы [Dahms, 1922,XIII] посвящена в большей своей части описанию одного случая совместного нахождения стантинита и сукцинита. Кроме того, в ней приводятся известные данные по элементарному составу стантинита и наблюдения над его структурно-текстурными особенностями. Отмечая специфические особенности смолы, изначальной для стантинита, автор не затрагивает вопроса о существовании какой-либо генетической взаимосвязи между ним и сукцинитом. Последняя и наименее значимая гуппа работ П. Даамса посвящена изучению текстурных и морфологических особенностей лнтаря [Dahms, 1914,X; 1920,XII; 1922,XIV]. В первой из них объясняется механизм возникновения различных узоров в янтаре, состоящих из чередующихся, переплетающихся или концентрически расположенных полос и струй янтаря различной степени замутненяости. Причины этих явлений, по Даамсу, следующие: а) переслаивание отдельных, различных по степени прозрачности потеков живицы; б) явление «осветления» замутненной живицы на границе двух соседних потеков; в) цементация жидкой прозрачной живицей обломков замутненного янтаря, скапливающихся у подножия янтареносного дерева с последующей переплавкой такого агрегата солнечными лучами и т. п. Две 41
другие работы посвящены условиям образования «четковидных» включений в янтарь [Dahms, 1922,XIV] и изучению морфологии янтарных «капель» [Dahms, 1920,XII]. В последней автор делает попытку математического описания формы и размеров» капель путем замера их высоты, наибольшего диаметра, радиуса сферической поверхности и т. п. Он пришел к выводу, что среднее значение частных от деления веса капли на радиус кривизны сферической (нижней) поверхности есть величина постоянная для капель среднего размера. Необходимо отметить, что числовые данные, содержащиеся в таблицах, в полной мере не подтверждают указанные выводы. Оценивая исследования П. Даамса по минералогии янтаря, считаем необходимым отметить, что он первый сделал достоянием науки технологию изменения прозрачности янтаря. Представляет интерес описание продуктов окисления янтаря и объяснение механизма их возникновения. Тезис об изменчивости свойств и состава ископаемых смол под действием совокупности различных факторов также заслуживает внимания, но здесь П. Даамс допускает ряд ошибок, переоценивая роль серы в изменении свойств ископаемых смол и проявляя непоследовательность при определении роли ботанической принадлежности смол в формировании особенностей их состава и свойств. Обзор работ по минералогии янтаря был бы неполным, если бы мы не упомянули работ Р. Клебса. Важнейшая заслуга этого исследователя заключается в том, что он первый связал размер пустоток и их густоту со степенью замутненности янтаря. На этой основе он объяснил существование таких основных разновидностей янтаря, как бастард и костяной, а также переходных разностей между ними [Klebs, 1887, 1889]. Кроме того, он известен как автор основанной на текстурных и морфологических признаках рациональной торговой классификации янтаря, которая широко использовалась вплоть до 40-х годов XX в. [Klebs, 1883]. Кроме того, Клебсом было произведено комплексное мине- ралого-химическое изучение ископаемой смолы из Канады, свойства которой он сравнивал с известными ему ископаемыми смолами. Существующие между ними различия побудили его выделить эту смолу в отдельный минеральный вид и назвать цедаритом. В процессе этой работы он внес существенные поправки в определение температуры плавления янтаря [Klebs, 1897]. К концу XIX в. новый толчок получает химическое изучение янтаря. Появляется работа Н. Авенга [Aweng, 1894], положившая начало серии серьезных исследований но химии ископаемых смол. В основу этой работы был положен принцип выделения из спирторастворимой части янтаря и из сукцинина индивидуальных веществ, например, борнилового эфира янтарной кислоты и ряда других соединений. Бурное развитие физики вызвало в 900-ые годы появление 42
нескольких работ, в которых используются новые физические методы в изучении янтаря. Так, в 1902 г. появляется работа В. К. Агафонова, в которой автор попутно рассматривает особенности поглощения ультрафиолетовой области спектра в янтаре. В 1906 г. немецкий физик В. Бранко использовал рентгеновские лучи для экспертизы подлинности включений в янтаре различных представителей позвоночных: рыб, лягушек, ящериц [Вгапсо, 1906]. В русской научной литературе этого периода также имеются работы по янтарю, однако в подавляющем большинстве это статьи, посвященные описанию условий нахождения янтаря на территории России [Рогович, 1875; Миддендорф, 1881; Тумский, 1890; Кеппен, 1893; Михайловский, 1903; Соболев, 1911, Тутковский, 1911 и ряд др.]. Оценивая роль работ рассматриваемого периода в минералогическом изучении янтаря следует особо отметить то обстоятельство, что зарождение минералогии ископаемых смол, в частности, балтийского янтаря, произошло именно в это время. К этому же периоду относится более четкое оформление идей об изменчивости янтаря под действием некоторых факторов внешней среды, однако недостаточная степень изученности самих процессов, протекавших в этой среде, не дала еще необходимых основ для развития этого перспективного направления. Третий период: 20-е годы XX в. — 1945 г. Развитие электротехники и радиотехники после I мировой войны привлекает внимание промышленности и науки к изучению физических и особенно электрических свойств искусственных и естественных изоляторов, в том числе и янтаря. Это обстоятельство находит свое отражение в серии работ по изучению таких электрических свойств янтаря, как диэлектрическая достоянная, фактор диэлектрических потерь, поверхностное и удельное сопротивление и ряда других, причем эти свойства янтаря изучались в условиях изменяющейся температуры, влажности, в гамма- и рентгеновских лучах [Neumann, 1927; Palm, 1927; Leiste, 1930; Pfestorf, 1930 и др.]. Попутно продолжается исследование химического состава янтаря с использованием метода дробного экстрагирования, что приводит к выделению из него нескольких соединений тина смоляных кислот, оксикислот и смоляных спиртов [Tschirch, 1923; Schmid, Erdos, 1933]. В этот период усиливается также внимание к приемам диагностики сукцинита. Данному вопросу посвящено большое исследование К. Плонайта [Plonait, 1926], в котором автор анализирует применимость ряда физических свойств: удельного веса, твердости, хрупкости, цвета, показателя преломления, растворимости и термических свойств, — для установления отличий сукцинита от прочих ископаемых смол и особенно от копалов, а также от некоторых пластмасс — имитаций янтаря. В результате 43
было установлено, что ни одно из перечисленных свойств сукцинита не является для него специфическим и отдельно взятое не может служить диагностическим признаком. Однако по сочетанию ряда признаков (удельный вес, показатель преломле- ния, растворимость в эфире) сукцинит может быть с легкостью опознан среди копалов и пластмасс. Данной проблеме прямо или косвенно посвящено еще несколько работ, среди которых в статье Г. Костки [Kostka, 19291 делается попытка сравнить свечение сукцинита в ультрафиолетовых лучах со свечением других материалов, главным образом копалов и пластмасс, и оценить пригодность этого метода для диагностики сукцинита. Оказалось, что свечение сукцинита по цвету близко к свечению ряда пластмасс и копалов, но введением в ход лучей соответствующих ослабляющих фильтров можно по этому признаку отличить сукцинит от пластмасс. Исследование К. Плонайта и С. Лебманна до оптическому вращению смол (Plonait, Loebmann, 1930), содержит разделf посвященный определению сукцинита по этому признаку. Ими было установлено, что янтарные экстракты являются правовращающими и обладают специфическим вращением в пределах от +20,5 до +29,1° С вне зависимости от состава растворителя (эфир, бензол, спирт, диоксан). Это обстоятельство было предложено использовать для диагностики янтаря. Определить удельное вращение в самом янтаре не оказалось возможным ввиду его сравнительно густой окраски в толстом слое и наличия оптических аномалий. Попытка установить новые диагностические признаки сукцинита содержится также в работе Хазенкнопфа, Фукса и Готана по изучению ископаемых смол буроугольного месторождения Гольпа в Германии [Hasenknopf, Fuchs, Gothan, 1933]. Изучая капиллярные вытяжки ряда ископаемых смол в ультрафиолетовых лучах, эти авторы обнаружили, что характер распределения вещества на вытяжке и цвет свечения для разных смол различны, причем для сукцинита (определение производилось по трем образцам) они отличаются некоторыми специфическими особенностями. Это наблюдение легло в основу рекомендации привлекать капиллярные вытяжки для диагностики ископаемых смол. В литературе этого периода имеется также работа «Явления окисления янтаря и восстановление молекулярной связи» (Hiib- ner, 1934]. К сожалению, заголовок статьи не соответствует ее содержанию: в ней даны рецепты для пропитки и цементации полностью окисленных сильно разрушенных археологических объектов из янтаря. Специфической особенностью данного периода является относительное обилие сводок и обзоров, посвященных ископаемым смолам. Они, как правило, представляют собой главы в таких крупных монографиях-справочниках, как «Полезные мине- 44
ралы» Даммера и Титце [Kaunhowen, 1928], «Руководство по минералогии» Дельтера [Schmid, 1931], монография до химии современных и ископаемых смол [Tschirch, Stock, 1933—1936]. Все эти работы носят компилятивный характер, так как авторы в них не внесли ничего нового по сравнению с опубликованным ранее. Они лишь систематизирование излагают уже известный материал. Ничего нового они не дали и для классификации ископаемых смол. Общепринятым было следующее деление ископаемых смол: янтарь (сукцинит) и смолы, находимые с ним совместно на побережье Балтийского моря; янтареподобные смолы»(содержащие янтарную кислоту, но отличающиеся по месту нахождения), румэнит, симетит, бирмит и другие; наконец, чуждые янтарю смолы, объединяющие ретиниты и такие отличные от них по генезису образования, как асфальтит, тухолит и пр. Существенно отличается от перечисленных сводок монография Н. А. Орлова и В. А. Успенского «Минералогия каустобиолитов» [1936]. Используя тот же литературный материал но ископаемым смолам, накопленный в течение XIX—XX вв., авторы по-новому осмыслили его. Это вылилось в совершенно новую и принципиально отличную от всех предыдущих классификацию ископаемых смол. Благодаря генетическому подходу от ископаемых смол, представляющих собой претерпевшие фоссилизацию бальзамы, были отделены битумы — образования, генетически связанные с нефтью. Ископаемые смолы были разбиты на два подкласса: а) ретиниты — аморфные янтареподобные смолы и б) «кристаллические смолы» — продукты изменения бальзамов, обладающие кристаллической структурой. Внутри этих подклассов существует более дробное деление, основанное на общности ряда физических и химических свойств. Несмотря на некоторую схематичность в выделении более дробных классификационных единиц (например, в семействе сукцинита по признаку вязкости объединены такие смолы, как сукцинит и кранцит), предложенная классификация до настоящего времени сохраняет свое значение. Весьма ценна также одна из вводных глав работы, в которой рассматриваются процессы превращения ископаемых смол и условия нахождения их в природе. Эта глава является, по существу, преломлением и развитием идей В. И. Вернадского о тесной связи химической конституции минералов с постоянно изменяющейся внешней средой. Перечисленными публикациями в основном и исчерпываются работы по минералогии янтаря в период между двумя мировыми войнами. Начало II мировой войны приводит к резкому сокращению числа публикаций, посвященных янтарю. В период с 1941 по 1945 г. известно только несколько работ по янтарю, опубликованных в странах, не охваченных военными действиями (Швеция, США), и посвященных палеобиологическим и палеогеографическим аспектам изучения янтаря. 45
По объему и значимости минералого-химическое изучение янтаря и прочих ископаемых смол в период между двумя мировыми войнами уступает исследованиям предыдущего периода. В отличие от предыдущего периода основное внимание уделяется изучению физических свойств янтаря с целью его использования в различных сферах промышленности, главным образом приборостроении. Наряду с этим развиваются приемы диагностики янтаря, основанные на новых физических методах исследования. Дальнейшее химическое изучение янтаря, основанное на его дробном экстрагировании и гидролизе, не дает ничего существенного для познания конституции янтаря. Весьма характерным для данного этапа является также стремление к обобщению материалов предыдущего периода, хотя эти обобщения за редким исключением [Орлов, Успенский, 1936] не выходят за рамки обычной компиляции. НОВЕЙШИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ХИМИИ И МИНЕРАЛОГИИ ЯНТАРЯ Формально последний этап в исследовании янтаря начинается с 1945 г., однако в первые послевоенные годы наука и производство были заняты более важными проблемами, поэтому новые работы по изучению состава и свойств янтаря стали появляться в конце 50-х годов. В промежутке между 1945 и 1958 гг. известны единичные работы, посвященные описанию новых находок ян- тареподобных ископаемых смол в меловых отложениях Севера ФРГ [Hiltermann, 1949], включений в янтарь [Kirchner, 1950], а также установлению ботанической принадлежности янтаря [Пидопличко., Кондратюк, 1953]. В работе Кирхнера содержится весьма странное утверждение о том, что в янтаре якобы имеются включения морской фауны, главным образом кораллов. К таким ошибочным взглядам автор пришел, не распознав морфологических различий между включениями коры или пустотами в янтаре, с одной стороны, и мягкими частями кораллов, с другой. Развитие в СССР переработки янтаря в промышленных масштабах повлекло за собой исследования, направленные на усовершенствование технологических процессов. Это отражено в ряде работ, выполненных Центральной научно-исследовательской лабораторией Калининградского янтарного комбината, а также опубликованных сотрудниками Всероссийского научно-исследовательского химического института промышленности местного подчинения [Рождественский, Серганова, 1958 а, б; Троицкий и др., 1958]. В этих работах сообщаются результаты проверки и разработки методов химической ощкуровки янтаря, переработки его методом литья под давлением, а также исследования методов растворения янтаря для получения лаков. Многие параметры, полученные авторами (особенно растворимость), плохо совпадают 46
с данными предыдущих исследователей, по-видимому, вследствие различий в методах изучения. По целевому назначению к перечисленным работам примыкает исследование Г. К. Сергановой с соавторами по изучению окисления янтаря [Серганова и др., 1962]. Процесс изучался как в массивных, так и измельченных образцах в различных условиях: при длительном хранении, при действии кислорода воздуха при нагревании, под действием ультрафиолетового и инфракрасного облучения, а также с использованием ряда окислителей, таких как озон, перекись водорода, раствор перекиси марганца. Полученные результаты позволили выявить наиболее рациональные режимы окисления янтаря. При этом было высказано предположение, что окисление янтаря сопровождается присоединением кислорода по связям С—Н и С—С с образованием гидроперекисей и перекисей. Конец 50-х годов и главным образом 60-е годы знаменательны возрастающим интересом к янтарю. В этот период появляется серия работ по исследованию янтаря современными физическими методами. К их числу относится работа В. Д. Безверхого и К. Т. Ткаченко [1958], в которой еще раз получены доказательства рентгеноаморфности янтаря. Интересная работа М. Поповича с сотрудниками [Popovici и др., 1960] посвящена изучению свечения в УФ-лучах некоторых ископаемых смол (румэнита, сукцинита), копалов и ряда искусственных продуктов. Исследование серии образцов привело авторов к выводу о том, что существует «. . . ясное различие между балтийским и румынским янтарями, как в отношении цвета флюоресценции, так и в отношении интенсивности люминесценции» (перевод наш. — С С.) Далее следует вывод, «. . . что между спектрами флюоресценции балтийских и румынских янтарей нет заметной разницы», что не согласуется с приведенным выше положением. Противоречивость выводов и недостаточно строгое оформление результатов (отсутствие спектральных кривых, плохо составленные таблицы) заставляют относиться к данной работе с осторожностью. Принципиально новым в области познания янтаря было привлечение ИК-спектрометрии для изучения конституции сукцинита и установления его спектральных отличий от геданита [Сав- кевич, Шакс, 1964 а, б]. Проделанная работа позволила обнаружить определенные структурные элементы в этих ископаемых смолах и выявить в их спектрах характерные особенности, которые могут быть использованы для спектральной диагностики сукцинита и геданита. Попутно была сделана попытка определить по ИК-спектрам те изменения, которые происходят с яшга- рем при его окислении в природных условиях [Савкевич, ПГакет 1964 в]. Было отмечено, что в сильно окисленном материале происходит небольшое, но заслуживающее внимания уменьшение интенсивности полос непредельных связей, сопровождающееся 47
изменением характера поглощения С = 0-связей в области 1700-1740 см'1. Почти одновременно коллективом американских авторов [Beck и др., 1964, 1965] была проделана работа по выявлению специфических спектральных признаков для балтийского янтаря с целью использования их для определения происхождения янтаря в различных археологических объектах. Недостаточно строгое определение смыслового содержания понятия ^(балтийский янтарь» как синонима термина «сукцинит» привело авторов к ошибочным выводам. Интересные данные приводятся в другой американской работе, посвященной определению ботанического происхождения ископаемых смол, путем сравнения их инфракрасных спектров поглощения со спектрами живиц современных хвойных. Конфигурации спектров двух ископаемых смол совпали со спектрами живиц современных растений. Одновременно авторы приводят ряд спектров живицы дерева Hymenea courlaril из разных географических пунктов (Мексика, Гватемала, Гайана, Бразилия, Эквадор и Венесуэла), обладающих весьма значительными различиями *. Последнее обстоятельство заставляет с осторожностью относиться к выводам авторов о том, что Hymenea courbaril была производителем «мексиканского янтаря», a Shorea sp. — «янтаря» из Суматры. Тем не менее избранное направление исследований — инфракрасная спектрометрия ископаемых смол — после систематического изучения большого количества фактического материала и в комплексе с другими методами исследования обещает дать интересные результаты. Заслуживают определенного внимания сведения минералогического характера, содержащиеся в палеоботанической работе. К. Шуберта [Schubert, 1961]. Микроскопическое исследование растительных остатков и следов, жизнедеятельности некоторых видов насекомых в сукцините позволило автору прийти к заключению, что беккерит представляет собой не что иное, как сукцинит, сильна загрязненный экскрементами древоточцев. В последнее время появились также работы, в которых делается попытка подойти к решению вопроса о конституции янтаря. К их числу следует отнести статью Ж. Шоффэна [Chauffin, 1962] «Замечания к конституции ископаемых смол» и К. Шуберта «Химико-физические процессы внутри балтийского янтаря» [Schubert, 1964], а также работу Г. К. Сергановой и С. Р. Рафи- кова [4965] «Исследование строения и свойств балтийского янтаря». Ж. Шоффзн на примере местных ископаемых смол третичного возраста приходит к тем же выводам, что и К. Плонайт [Plonait, 1926], относительно невозможности использования для * По-видимому, эти различия Обусловлены сочетанием ряда факторов, о которых уже в свое время упоминал П. Даамс [Dahnis, 1908,IX]. 48
диагностических целей таких показателей, как эфирное число, число омыления и кислотное число. Он отмечает изменчивость этих показателей как в серии разных образцов, так и внутри одного и того же образца. Следующие затем попытки определить на основании этих признаков происхождение бус из ряда захоронений не приводят к желаемому результату. По существу заглавие этой работы не отражает ее содержания, что впрочем характерно и для следующей статьи. В статье К. Шуберта дается объяснение генезиса тех включений в янтаре, которые А. Кирх- нер в свое время [Kirchner, 1950] принял за инклюзы кораллов. К. Шуберт показал, что эти ложные инклюзы представляют собой пустоты со стенками, покрытыми окисленной коркой. Основное внимание в работе уделяется описанию этих окисленных поверхностей внутри янтаря и сравнению их морфологии с морфологией внешней окисленной корки. Выгодно отличается от рассмотренных выше работ исследование Г. К. Сергановой и С. Р. Рафикова. Используя комплекс современных физико-химических методов, применяемых при изучении свойств полимеров, эти авторы получили экспериментальное подтверждение представлений о том, что янтарь — это полимер с трехмерной каркасной структурой. Вывод чрезвычайно интересный и важный. Свои исследования эти авторы предприняли с целью получения информации, которая позволила бы найти новые аспекты использования янтаря и более рациональные пути его химической переработки. При этом были получены интересные данные об относительном содержании отдельных функциональных групп в янтаре и о содержании свободных радикалов в материале, подвергнутом специальной обработке. Тем самым было получено объяснение тонким физико-химическим процессам, имеющим место во время прессования янтаря. Вместе с тем, по-прежнему, остались нерасшифрованы детали строения, оказывающие влияние на целый ряд физических и химических свойств янтаря. Развитие общих литолого-геохимических исследований, направленных на расшифровку процессов, происходивших во время формирования осадочных пород, позволило вплотную подойти к вопросу о воздействии условий фоссилизации на некоторые особенности состава и свойств ископаемых смол и главным образом балтийского янтаря [Савкевич, 1966аг б]. На основании комплексного изучения физических свойств и некоторых особенностей химизма балтийского янтаря (в основном сукцинита), а также состава вмещающих его пород С. С. Савкевич доказывает взаимное воздействие вмещающих пород и захороненной в них смолы и рассматривает совокупность факторов, способствующих образованию сукцинита. Как одно из существенных доказательств такого взаимодействия приводится факт своеобразного обмена веществ между породой и захороненной в ней 4 Янтарь 49
смолой. Вследствие этого в породе появляются соли янтарной кислоты, а в янтаре — выделение сульфидов. С достаточной степенью достоверности установлено решающее значение для образования сукцинита весьма продолжительного окисления смолы при достаточном доступе кислорода в почве «янтарного леса» после отмирания растения и последующего воздействия щелочных растворов иловых вод на переотложенные окисленные смолы, сопровождающегося процессами автоокисления т внутри- и межмолекулярной перестройки вещества. Те же мысли можно найти в более поздней работе В. И. Катинаса [1966а]. Минералогические сведения, не всегда точные, приведены также в ряде общих работ по янтарю [Рожко, 1964; Трофимов, 1965; Катинас, 1966а]. Как правило, неточности относятся к описанию физических свойств янтаря, заимствованному из старых работ. * * Изложенный выше материал является наглядной иллюстрацией того, что янтарь на протяжении последних четырех столетий привлекал к себе пристальное внимание ученых. Однако интерес к янтарю проявлялся не всегда одинаково. В течение второй половины XVI в., а также в XVII и XVIII вв. он обусловлен не только спецификой использования янтаря (особенно в лечебных целях), но также рядом чисто экономических факторов. Внимание к янтарю в этот период в определенной степени отражает также преемственность между научными интересами античности и эпохи Возрождения. Заметный спад интереса к янтарю в первой половине XIX в. связан с изменением экономической ситуации. В результате ликвидации янтарной регалии государство перестало быть заинтересованным в изучении янтаря и никак этому не содействовало, хотя научный интерес к янтарю сохраняется. Повышение интереса к янтарю и зарождение минералогии ископаемых смол как таковой относится ко второй половине XIX в. В этот период происходит заметная интенсификация добычи янтаря. В 1867 г. по стоимости продукции добыча янтаря занимала седьмое место в горнодобывающей промышленности Прусского королевства [Runge, 1868]. Интересы развития промышленности требовали проведения соответствующих исследований в этой области. Обилие материала для исследований и относительно свободный доступ к нему обусловили то, что большинство работ этого периода, посвященных янтарю, принадлежат перу немецких исследователей. Интерес к янтарю в мировой науке в этот период усиливался также в связи с началом проведения широких археологических раскопок в Европе, в частностиг в странах Средиземноморья. Для определения происхождения 50
янтаря, находимого в раскопках, нужно было выявить его диагностические признаки, что невозможно было без знания свойств янтареподобных ископаемых смол, находимых в разных местах. Этот фактор как стимулятор изучения янтаря сохранил значение и до наших дней. Появление новых физических методов изучения вещества всегда влекло за собой их приложение к янтарю. Это особенно отчетливо заметно в исследованиях конца XIX начала XX в. Вместе с тем первая половина XX в. в целом характеризуется значительным отставанием в области изучения янтаря по сравнению со второй половиной XIX в. Причина этого заключается в том, что янтарь в это время находит небольшое промышленное применение и значение его в экономике, несомненно, падает. Поэтому изучение янтаря отодвигается на задний план более насущными задачами, изучением других, главным образом неорганических минералов, часто имеющих к тому же стратегическое значение. На фоне успехов в изучении конституции неорганических минералов особенно заметно отставание в изучении конституции янтаря. Не меньшее значение в ослаблении интенсивности изучения янтаря имело то обстоятельство, что наука этого времени не выработала еще достаточно эффективных методов для анализа таких сложных соединений. В XX в. минералогия в целом шагнула далеко вперед в установлении конституции минералов благодаря развитию новых физических методов. Особое значение имела разработка рентгеновских методов, позволяющих раскрыть строение кристаллической решетки неорганических минералов. Однако эти методы не могли быть использованы для изучения конституции ископаемых смол в силу специфики строения этих веществ. Связанная с этим невозможность проникнуть в особенности строения янтаря значительно ослабила научный интерес к нему. Таким образом, недостаточное развитие определенных областей физики и химии задержало минералогическое изучение янтаря. Ко второй половине XX в. появляются и развиваются новые методы изучения органических соединений, в частности физико- химические методы исследования полимеров. Это дает возможность по-новому подойти к исследованию янтаря и многих других органических минералов полимерного строения и определяет возрождение научного интереса к янтарю в 60-е годы как в СССР, так и за рубежом. Однако до сих пор наблюдается некоторое отставание в изучении конституции ископаемых смол, поэтому еще не всегда ясна взаимосвязь отдельных свойств этих минералов с особенностями их строения, структуры и генезиса. Эти вопросы нуждаются в дальнейших исследованиях и уточнениях. 4* 51
ГЛАВА II МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЯНТАРЯ Находки янтаря встречаются довольно часто, однако ареал его распространения далеко не так обширен, каким он кажется некоторым авторам [Кеппен, 1893; Трофимов, 1965 и др.]. Объясняется это тем, что до сих пор все известные находки желтых ископаемых смол без необходимой и достаточной идентификации отдельными, не всегда достаточно подготовленными авторами огульно принимались за янтарь. Благодаря именно этому обстоятельству, широкому кругу читателей внушают мысль о распространении янтаря на побережье Гренландии, на о. Занзибар, нд оз. Байкал, в Маньчжурии, Сьерра-Леоне, Новой Зеландии и др. [Гудинас, Пинкус, 1968]. При изучении закономерностей распространения ископаемых смол на земном шаре нетрудно заметить, что различные их минеральные виды приурочены в основном к определенным территориям, характеризующимся вполне определенными чертами своей геологической истории. Так, на Евразиатском континенте можно заметить четкую приуроченность румэнита — к Карпатам, ко- палитов — к Закавказью, ретинитов — к Центральной Сибири, сукцинита — к территории между Балтийским морем и Днепром. Таким образом, мы имеем возможность выделить основной ареал распространения янтаря — Балтийско-Днепровскую янтаре- носную провинцию, которая охватывает территорию Центральной Европы в виде полосы длиной около 2000 км и шириной порядка 500 км и вытянута с северо-запада на юго-восток. С юго-запада Балтийско-Днепровская янтареносная провинция ограничена линией: нижнее течение р. Эльбы — Берлин — Франкфурт-на-Одере — Краков — Львов — Винница и далее по Южному Бугу до его устья. На юго-востоке она проходит по нижнему течению Днепра от его устья до Днепропетровска. На северо-востоке границу Балтийско-Днепровской янтаренос- ной провинции можно провести по долине Днепра от Днепропетровска до Гомеля и затем по прямой до г. Лиепая. Далее граница проходит условно по линии Лиепая — пос. Триберга (на о. Эланд) — г. Охус (пров. Скенен, Швеция) — Фредериксхавн (на севере Ютландского полуострова). На северо-западе и западе граница замыкается по западному побережью Ютландского полуострова» включая Северо-Фризские острова. 52
Таким образом, Балтийско-Днепровская янтареносная провинция охватывает территорию Дании, Южной Швеции, северо- восток ФРГ и север ГДР, практически всю территорию Польши и часть северо-запада европейской территории СССР — Калининградскую область, Литву, юг Латвии, юго-запад Белоруссии и правобережную Украину*. Подавляющее большинство местонахождений янтаря в пределах Балтийско-Днепровской янтареносной провинции приурочено к четвертичным отложениям и представляет лишь минералогический интерес. Значительно реже — это скопления, масштабы которых делают рентабельной их разработку старательским способом для нужд кустарной промышленности (в окрестностях Гданьска, на о. Узедом, на западном побережье Ютландского* полуострова). Находки янтаря в третичных отложениях, по* старым данным Конвентца [Conwentz, 1890 б], нуждающимся в уточнении, известны в Дании и Швеции, в отложениях сармата сукцинит известен в окрестностях Люблина (Польша), в песчаниках тортона — около Львова. Ряд находок янтаря без четкой стратиграфической привязки известен в бассейне р. Припяти и на правобережной Украине. Кроме того, под Киевом проводились специальные поисково-разведочные работы на янтарь, встречающийся в песчано-глинистых отложениях харьковского (?) яруса [Василенко, 1933], однако его содержание не превышало» 7 г/слс3, и разработка была признана нерентабельной [Кулик, 1933]. До сих пор известно лишь одно промышленное месторождение янтаря — Пальмникенское, уникальное как по запасам* так и по масштабам добычи. Пальмникенское месторождение янтаря (общие сведения; краткая геологическая характеристика). Пальмникенское месторождение янтаря расположено на территории Калининградской области РСФСР, в 40 км к северо-западу от г. Калининграда,, на западном побережье Замландского полуострова, возле пос. Янтарное. Вся территория полуострова покрыта четвертичными отложениями и только, в береговых обрывах обнажаются отложения палеоген-неогенового возраста, к которым и приурочены промышленные скопления янтаря. Янтареносность Замландского полуострова известна несколько^ тысячелетий, в течение которых добыча велась путем сбора янтаря на морских пляжах. Только с середины XVII в. начинаются попытки освоения месторождения с помощью горных выработок. Эти попытки в основном кончались неудачей из-за * Редкие находки янтаря за пределами указанной территории связаны, по-видимому, с современной транспортировкой морскими течениями и реками. Этим обстоятельством н объясняется тот факт, что не все места находок янтаря, известные в литературе (например, в Финляндии, Голландии,. Англии), охвачены границами выделенной провинции. sa
•отсутствия четких представлений о геологическом строении месторождения и в определенной мере из-за недостаточно совершенных методов проходки выработок в условиях Замландского полуострова. Поиски и разработка богатых янтарем участков на северном и западном берегах Замландского полуострова, проводившиеся в первой половине XIX в. местными жителями, показали, что янтарь постоянно сопутствует зеленовато-серым с голубоватым оттенком глинистым пескам, залегающим в береговых обрывах у самого уровня моря или несколькими метрами ниже. Эти янтареносные породы, представляющие собой кварцевые пески €о значительным содержанием глауконита и глинистой примеси, получили название «голубая земля», которое сохраняется за ними и поныне. Систематическое геологическое изучение пород, обнажающихся в береговых обрывах Замландского полуострова, позволило Э. Цаддаху [Zaddach, 1860; 1867] расчленить эту толщу на три части. Самая нижняя, представленная переслаиванием более или менее глинистых глауконитово-кварцевых песков с чистыми кварцевыми песками, получила название «формация зеленых или глауконитовых песков», сокращенно «глауконитовая формация». Иногда ее называют также «янтарной формацией», поскольку среди этих отложений залегает наиболее богатый янтарем пласт «голубая земля». Выше по разрезу располагается «буроугольная формация», сложенная белыми и бурыми кварцевыми песками. В верхней части она содержит прослои, обогащенные углистой пылью, а также пласты и линзы бурых углей. Верхняя ступень, залегающая над «буроугольной формацией» — отложения плейстоцена. Находка К. Томасом [Thomas, 1847] в кровле «голубой земли» остатков фауны и определение в ней олигоценовых форм, в том числе Ostrea ventilabrum Go 1 df. [Beyrich, 1848, 1856; Erman, Her- ter, 1850], позволили установить для «голубой земли» нижнеолиго- деновый возраст. Несколько позже найденные растительные остатки из бурых углей указали на их миоценовый возраст [Неег, 1859, 1869]. В дальнейшем определение фауны из пород «глауконитовой формации» и уточнение ее возраста производилось К. Майером [Mayer, 1861], Ф. Нетлингом [Noetling, 1883, 1885, 1888], А. Ке- иеном [Коепеп, 1894]. Данные о распределении этих пород на территории Замландского полуострова и об условиях залегания в них «голубой земли» были получены в основном благодаря работам Г. Берендта [Berendt, 1867, 18726], Марциновского [Marcinowski, 1877], А. Ентша (Jentzsch, 1877, 1903), А. Торн- квиста [Tornquist, 1910] и Ф. Каунховена [Kaunhowen, 1915]. Систематические разработки Пал ьмникенского месторождения начались с 1872 г. Большой вклад в изучение геологического строения Пальмникенского месторождения внесли советские -54
геологи О. Н. Семевская, И. И. Деонисяк и М. П. Жарков, производившие в период с 1948 по 1957 г. его детальную разведку и подсчет запасов янтаря. Литолого-стратиграфическая схема разреза палеоген-неогеновых пород на Пальмникенском месторождении приводится на рис. 1. Для разреза Калининградской области весьма характерен зеленый оттенок палеогеновых пород, обусловленный заметным содержанием глауконита. В то же время породы неогена почти полностью лишены глауконита. Наличие в них обугленных растительных остатков и прослоев бурого угля придает неогеновым породам характерные буроватые и бурые оттенки. В средней части западного побережья Замландского полуострова, где расположено Пальмникенское месторождение янтаря, палеогеновые породы залегают на размытой поверхности глауконитовых мергелей сенона. В основании разреза лежит пачка песчано-глинистых пород средней мощностью около 10 му которую мы условно назовем I палеогеновый комплекс. Этот комплекс начинается слоем светлого зеленовато-серого глинистого песка с тонкими прослоями плотных глинистых слюдистых песчаников. Далее следует слой серо-зеленого мелкого песка и, наконец, слой серо-зеленой песчанистой глины. На I палеогеновом комплексе залегает переходная толща, сложенная в нижней части (с мощностью около 10 м) светло-серой песчаной глиной с маломощным (около 0,5 м) прослоем серовато-зеленого глинистого и слюдистого песка с янтарем (так называемая «нижняя голубая земля», по номенклатуре немецких геологов). Верхняя часть толщи сложена зеленовато-серым глинистым песком мощностью около 6 м. Отсутствие находок макро- и микрофауны, а также спор и пыльцы в отложениях I палеогенового комплекса и переходной толщи не дают нам пока возможности уточнить их возраст. Такого рода затруднение усугубляется сильной фацидльной изменчивостью отложений, что приводит, например, к полному замещению I палеогенового комплекса толщей глин или значительно изменяет- соотношение мощностей и чередование глинистых и песчаных отложений в разрезе. По данным бурения резкие фациальные переходы наблюдаются по скважинам, отстоящим друг от друга на расстояние не более одного километра. Естественно, что такое положение вещей существенно осложняет корреляцию отложений I палеогенового комплекса и переходной толщи с возможными аналогами на сопредельных территориях. Второй палеогеновый комплекс представлен в основном светлыми зеленовато-серыми сравнительно плохо окатанными песками с примесью гальки, содержание которой убывает снизу вверх по разрезу. Пески разнозернистые с преобладанием в основании слоя крупно- и среднезернистых, к кровле слоя переходят в мелкозернистые. Они состоят из кварца (56,5%), калиевого полевого 5S
56 Рис. 1. Литолого-стратиграфическая схема разреза третичных пород на Нальмникенском месторождении янтаря. Составлена автором по данным Ф. Ка- унховена и М. П.. Жаркова. Краткая литологичсская характеристика:/ — почвенный слой. Валунные глины, песчанистые; II — полосчатые кварцевые пески с линзами и пропластками бурых углей; III — шоколадные пластинчатые глины с линзами темно-зеленого сильно глинистого плотного кварцево-глауко- нитового песка; IV — «зеленая стена» — глауконитово-кварцевая сильно песчаная глина; V — «серая стена» — глауконитово-кварцевые с примесью слюды глинистые алевриты буроватого или зеленовато-серого цвета с выцветами сульфатов Fe, Са и К. В кровле содержит крупные зерна кварца, стяжения фосфоритов и янтаря; VI — «верхний плывун» — светлый зеленовато-серый слюдистый кварцевый песок. В основании содержит редкие глиняные катуны; VII — «голубая земля» — песчано-глинистая порода существенно глауконитово-кварцевого состава, обогащенная в средней части слоя янтарем. В основании слоя содержание янтаря ничтожно. Присутствуют мелкие стяжения фосфорита и пирита; VIII — «дикая земля» — плотная пластичная слабослоистая светлая голубовато-зеленая глина с черными мелкими стяжениями фосфорита; IX —«нижний плывун» — пески разнозернистые: крупнозернистые с примесью гальки в основании слоя, выше переходят в мелкозернистые; X — зеленовато-серый глинистый песок; XI — светло-серая песчанистая глина с прослоем серовато-зеленого глинистого песка со слюдой и янтарем; XII — серо-зеленая сильно песчанистая глина; XIII — серо-зеленый мелкий песок; XIV — зеленоватый светло-серый сильно глинистый бескарбонатный песок со стяжениями глауконитового песчаника; XV — мергель. 1 — песок; 2 — глина; 3 — песчанистая глина; 4 — глинистый песок; 5 — алеврит; 6 — мергель; 7 — стяжения фосфорита; 8 — янтарь; 9 — катуны; 10 — бурый уголь; 11 — валуны; 12 — почвенный слой.
шпата (около 12%;, глауконита (около 17%) с примесью глинистого материала и слюды. Этот песчаный горизонт распространен по всей северо-западной части Замландского полуострова и к нему приурочен самый мощный горизонт подземных вод, служащий источником питьевой воды. На Пальмникенском месторождении он носит местное название «нижний плывун». С ним связан третий напорный горизонт подземных вод. В кровле II палеогенового комплекса залегает слой тонкой плотной пластичной слабослоистой светлой, голубовато-зеленой глины. Он является верхним водоупором для III водоносного горизонта и на Пальмникенском месторождении носит название- «дикой земли». В глинах имеются темно-серые, почти черные гладкие стяжения фосфоритов удлиненной и близкой к изометрической формы. Их размеры не превышают первых сантиметров. Ближе к кровле слоя в глинах наблюдаются слабоизвестковистые серьте глиняные стяжения (катуны) с ядрами и отпечатками фауны, а также трубчатые ходы животных, заполненные зеленовато- серым песком. Здесь же встречаются небольшие линзы и гнезда зеленовато- серого кварцевого глауконитового песка и единичные мелкие кусочки янтаря. Верхняя поверхность глин производит впечатление размытой. По-видимому, из-за этого мощность глин на месторождении колеблется в широких пределах: от 10—20 см до 10 м, составляя в среднем 1,5—2,0 м. В данных глинах была найдена микрофауна, представленная следующими фораминиферами: Globigerinella micra (Col e), Aca- rina rotundimarginata S u b b., Cristellaria laticostata T ut k о w- s k y, Cr. inornata (d'0 r b.), Cr. ex gr. romeri (Reus s), Mar- ginullina behmi (Reus s), Dentalina cf. inornata d'0 r b.r Nodosaria bacillum D e f г., Siphonodosarica ex gr. exilis (Neu- geborgen), Uvigerina proboscidea Schwager, Anoma- Una ex gr. affinis Hantken, что свидетельствует об их верхне- эоценовом возрасте [Егоров, 1957]. Это обстоятельство позволяет с определенной степенью достоверности принять верхнеэоценовый возраст для всего II палеогенового комплекса. На размытой поверхности «дикой земли» залегает II переходная толща — сравнительно мощный (в среднем 7—10 м) слой песчано-глинистой породы, в средней своей части обогащенный янтарем. Эта обогащенная часть, в свое время названная «голубой землей», и является объектом добычи на Пальмникенском месторождении. Необходимо оговориться, что название «голубая земля» не отражает истинного темно-зеленого цвета породы во влажном состоянии и серо-зеленого в сухом. В основании II переходной толщи лежат сильно глинистые серовато-зеленые пески (средней мощностью около 2 м), включающие стяжения фосфоритов, глиняные катуны и нередко окатанные и полуокатанные зерна кварца гравийной размерности 57
(2—5 мм в диаметре). Янтарь здесь почти не встречается, В соответствии со старым промысловым делением эти отложения иногда объединяются в одно целое с подстилающими их глинами под общим названием «дикая земля», что вряд ли можно признать правильным, поскольку здесь налицо два различных по составу и возрасту слоя, из которых более молодой залегает с размывом на более древнем. С литолого-стратиграфических позиций более правомерно будет объединение рассмотренных отложений с «голубой землей». Выше по разрезу описанные отложения переходят в собственно «голубую землю», которая отличается от них лишь отсутствием фосфоритов и глиняных катунов, уменьшением содержания глинистой фракции и обилием янтаря. Этот переход осуществляется постепенно на расстоянии порядка 1 м по мощности и не сопровождается заметным изменением текстуры и цвета породы. «Голубая земля» представляет собой глауконитово-кварце- вый глинистый песок с примесью алевритового материала. Как показало дробное гранулометрическое изучение произвольно Таблица 1 Изменение содержания фракций по крупности в «голубой земле» 1 Фракция Гравийная мелкая .... Песчаная крупная .... » средняя .... » мелкая Алевритовая крупная . . I Алевритовая мелкая+глп- 1 нистая Номер пробы I 3.25 1,53 5,87 60,72 13,95 14,48 II 1,14 2,20 15,58 64,05 10,30 6,72 Ш 0,60 1,73 5,44 63,21 15,48 13,54 IV 0,69 1,47 5,91 59,16 18,27 14.39 V 0,43 1,39 6,44 57,29 17,75 16,69 VI 0,95 1,74 6,36 55,26 17,67 17,84 Продолжение табл. 1 1 Фракция 1 Гравийная мелкая .... 1 Песчаная крупная .... I » средняя .... I » мелкая 1 Алевритовая крупная . . 1 Алевритовая мелкая-)-г ли- 1 нистая Номер пробы VII 0,42 3,40 19,48 47,62 15,84 12,19 VIII 0,06 3,58 14,81 49,73 17,72 13,92 IX 1,00 9,27 24,39 31,53 12,16 14:65 X 2,24 12,12 31,17 35,41 9,68 9,11 XI 2,09 13,54 34,83 30,16 9,26 10,02 XII 2,55 31,61 53,04 9,76 1,79 0,94 XIII 2,65 21,91 57,06 ! 12,61 | 3,28 2,50 58
взятого набора проб* из толщи «голубой земли», соотношение в ней песчаной и суммы глинистой и алевритовой фракций меняется от 7 : 3 до 19 : 1 (см. табл. 1), причем наблюдается определенное тяготение проб с резким преобладанием песчаной фракции к верхней трети мощности слоя. Диаграммы, построенные по результатам 19-фракци- онного гранулометрического анализа, свидетельствуют, что толща «голубой земли» неоднородна по распределению обломочного материала. Три типичные диаграммы, иллюстрирующие это положение, представлены на рис. 2. В составе «голубой земли» преобладает кварц, содержание которого колеблется около 50%, затем идут глауконит 17—30%, калиевый полевой шпат 0,5—1,5% и минералы глин — примерно 10%. Кроме того, отмечаются небольшие количества мусковита. Содержание тяжелой фракции около 0,5%. В результате атомно-спектраль- ного анализа фракции 0,05 мм в «голубой земле» было установлено наличие следующих элементов, %: Sr — 0,01, Ва-0,01, V-0,008, Сг— 0,0035, Ni - 0,0028, Си - 0,0035, Ti - 0,35, Мп - 0,02, Fe - 1,3, Na - 0,17, Са > 1, Mg — 0,8, В — 0,02. Со, Zr, РЬ, Zn, Sn, Mo, Ge, Cd, Ag, Sb не обнаружены. Весьма интересным является также присутствие в «голубой земле» солей янтарной кислоты. Их содержание колеблется от 0,03 до 0,2%, что примерно в 100 раз превышает количество янтарной кислоты, которое получают при химической переработке янтаря, добытого из равного объема Вес°/о 30' * Для получения представительных результатов вес проб, подлежащих рассеву на 19 ситах, после расчета по формуле Чечотта (при к = 0,5 и d =1 мм) был прпнят равным 0,5 кг. 20 10 10 01 10 10 I Ги^-Л \Л / 3 5 7 9 1113 15 17 Франции Рис. 2. Эмпирический полигон распределения гранулометрического спектра «голубой земли» . Размер фракций, мм: 1 — 2,0; 2 — 2,0—1,0; 3 — 1,0—0,8; 4 — 0,8—0,63; 5 — 0,63—0,5; 6 — 0,5—0,4; 7 — 0,4—0,315; 8 — 0,315—0,25; 9 — 0,25—0,2; 10 — 0,2—0,16; 11 — 0,16—0,125; 12— 0,125—0,1; 13 — 0,1— 0,08; 14— 0,08—0,063; 15 — 0,063—0,05; 16 — 0,05—0,04; 17 — 0,04. 59
породы. Это обстоятельство дополнительно обращает внимание на «голубую землю» как на возможный источник промышленной добычи янтарной кислоты. В нижней части «голубой земли» встречаются сростки зерен кварца и глауконита, сцементированные фосфатным и нередко пиритовым цементом. В прозрачных шлифах под микроскопом «голубая земля» представляет собой породу с псаммитовой и алевропсаммитовои Рис. 3. Янтарь в «голубой земле» . Видны зерна глауконита с бурой оторочкой. Размер кадра 1,8 х 3,0 мм. Без анализатора. структурой (рис. 3). Иногда наблюдается пятнистая до линзо- видной микротекстура за счет неравномерного распределения глинистого материала. Обычно в глинистых участках присутствуют зерна кварца мелкоалевритовой размерности. Цемент глинистый типа соприкосновения, поровый и реже базальный. Степень окатанности обломочного материала различная и зависит от размера зерен: зерна гравийной размерности окатаны хорошо, окатанность зерен псаммитовой размерности неодинакова. У более крупных зерен окатанность хорошая, среднезернистый и особенно мелкозернистый псаммитовой материал окатан гораздо слабее. Для алевритового материала характерно отсутствие признаков окатанности. Зерна кварца представлены его прозрачной разно- 60
стью, изредка с тончайшими сагенитовыми включениями рутила. В скрещенных николях нередко наблюдается волнистое погасание. Глауконит в «голубой земле» присутствует в виде образований различной формы: овальных зерен, лапчатых зерен, а также сравнительно крупных выделений, как правило, изометрических, интенсивно разбитых трещинами синерезиса на почти разобщенные угловатые обломки (рис. 4). Нередко такие крупные выделе- Рис. 4. Крупное стяжение глауконита в «голубой земле» , разбитое трещинками синерезиса на почти разобщенные угловатые обломки. Размер кадра 0,85 х 1,30 мм. Без анализатора. ния глауконита содержат редкую вкрапленность угловатых обломков кварца мелкоалевритовой размерности. Этими образованиями иногда заполнены все промежутки между обломочными зернами кварца и полевого шпата. В таких случаях глинистое вещество присутствует только в виде незначительных примазок возле выделений глауконита. Создается впечатление будто глинистый цемент породы почти нацело был замещен глауконитом, который затем обособился в крупные (0,5—0,8 мм) стяжения и в результате синерезиса был расколот многочисленными трещинами. В «голубой земле» глауконит развивается также по пакетам гидробиотита и обломкам полевых шпатов. В последнем случае он использует для этого трещины спайности, пертитовые 61
вростки и двойниковые швы. Пирит в породе нередко замещает фрагменты растительных остатков, кроме того, он встречается в виде мелких глобул диаметром около 0,03 мм (рис. 5). Окраска глауконита в «голубой земле» меняется от бледной желтовато-зеленой через ярко- и буровато-зеленую до бурой и черной. В последнем случае глауконит становится непрозрачным в шлифах. Нередко зерна ярко-зеленые в центре с периферии Рис. 5. Глобули пирита в «голубой земле» . Размер кадра 0,85 х 1,30 мм. Без анализатора. окружены бурой каймой. Подобное явление можно было бы представить себе как результат окисления глауконита в процессе размыва более древних толщ и его переотложения. Несмотря на то, что некоторое количество глауконита попало в «голубую землю» в результате переотложения, такое объяснение не является неоспоримым и единственно возможным. В шлифах часта можно заметить, что буровато-зеленоватый, бурый и также ярко- зеленый глауконит с бурыми каемками не распределены в породе беспорядочно, а располагаются в виде зон, связанных постепенными переходами. Одной из возможных причин такого изменения окраски глауконита в «голубой земле» может быть колебание положения окислительно-восстановительного раздела в бассейне. Опускание его ниже поверхности осадка могло вызвать окисление сформировав- 62
шихся ранее выделений глауконита, причем интенсивность этого процесса должна была зависеть от продолжительности и (или) интенсивности аэрации. Такой ход событий исключает необходимость переноса значительной части глауконита, имеющегося в «голубой земле», что в известной мере подтверждается наличием крупных сильно растресканных выделений глауконита, которые не способны вынести какое бы то ни было перемещение. В пользу такого предположения говорит их разрушение на отдельные угловатые обломки в процессе просеивания через сита при гранулометрическом анализе «голубой земли». Не исключена также возможность появления у глауконита бурой и черной окраски в результате адсорбции им органического вещества, например гуминовых кислот и гуматов или других окрашенных соединений — гидратов окиси железа. Установление причин, вызывающих различные окраски у глауконита в «голубой земле», представляет не только минералого-геохими- ческий интерес, но имеет важное значение для уточнения истории формирования месторождения. Оно поможет также изучить литолого-фациальные условия накопления янтареносных толщ в верхнепалеогеновых отложениях запада Русской платформы. . , Рассмотрение под микроскопом в шлифах песчаных стяжений и песчанистых фосфоритов, встречающихся в нижней части «голубой земли», позволило установить, что они состоят преимущественно из окатанных кварцевых зерен средне- и крупнопесчаной фракции и значительного количества овальных и лапчатых выделений ярко-зеленого глауконита (рис. 6). Изредка в стяжениях присутствуют полевые шпаты, которые носят следы замещения глауконитом по трещинкам спайности. В большинстве случаев фосфатный цемент базального типа, аморфный, в проходящем свете бурого цвета. Иногда в нем на контакте с обломочными зернами различимы тонкие каемочки, сложенные раскри- сталлизованным радиально-лучистым фосфатом. Редко встречаются стяжения, в которых весь фосфатный цемент раскри- сталлизован и приобрел радиально-крустификационную структуру (рис. 7). Содержание янтаря в толще «голубой земли» колеблется от 0,1 до 10 кг/м3 породни Обычно оно составляет 0,6—2,0 кг/м3. Распределение янтаря в «голубой «земле» неравномерно как по простиранию, так и по мощности слоя. Содержание янтаря медленно нарастает от кровли слоя, где оно не превышает 0,2 кг/м3, к его середине, причем максимальные значения (около 2 кг/м3 и более) приурочены к началу последней трети мощности слоя, считая сверху. У подошвы слоя «голубой земли» содержание янтаря резко падает и опять достигает 0,1—0,2 кг/м3. Значительны также изменения содержания янтаря до площади распространения «голубой земли»: за контурами месторождения оно не дре- 63
вышает 0,6 кг/м3 и только на участках, примыкающих к месторождению с запада и обнажающихся на морском дне (между поселками Синявино и Покровское), оно возрастает до 1,8 кг/м3. В пределах месторождения весьма изменчиЁы также соотношения между различными по крупности классами янтаря. Весьма любопытны приметы старых горщиков, связывающих изменение содержания янтаря с изменением литологических особенностей этих отложений. Так, было подмечено, что возра- Рис. 6* Фосфатное стяжение из «голубой земли». Зерно кварца (белое) и лапчатые выделения глауконита с черной вкрапленностью углистого вещества (?) сцементированы бурым изотропным фосфатным цементом. Размер кадра 0,85 х 1,30 мм. Без анализатора. стание в слое количества глины, слюды или пирита приводит к обеднению его янтарем. Отмечалось и такое совпадение: в слое-, богатом янтарем, встречаются только единичные зерна кварца гравийной размерности, а галька и стяжения фосфоритов отсутствуют [Kaunhowen, 1915]. Как уже отмечалось, к кровле «голубой земли» песчаный материал укрупняется. На расстоянии примерно 1,5—2 м от кровли в «голубой земле» залегают тонкие прослои и линзы зеленовато- серого крупнозернистого водоносного кварцевого песка, подоб* ного тому, который перекрывает «голубую землю». Кровля второй переходной толщи представляет собой горизонт, обогащен- 64
Рис. 7. Фосфатное стяжение из «голубой земли». Весь фосфатный цемент раскристаллизован и в виде крустификационных каемок облекает зерна кварца и глауконита (серое). Размер кадра 0,7 X 0;98 мм. а — без анализатора; б — николи скрещенные. о Янтарь 65
ный серыми глинисто-известковыми стяжениями, представляющими собой глиняные катуны * с фауной моллюсков и ракообразных. Выше по разрезу залегает третий палеогеновый комплекс, в основании которого лежит слой светлого зеленовато-серого слюдистого кварцевого песка, к которому на Пальмникенском месторождении приурочен второй горизонт грунтовых вод. От подстилающих пород он отличается меньшим содержанием глинистого материала и глауконита, благодаря чему выделяется в разрезе своей относительно светлой окраской. На месторождении его мощность колеблется от 2 до 7 м. Иногда в нем содержатся линзы (до 30 см) и тонкие пропластки «голубой земли» с янтарем. Этот слой носит местное название «верхний плывун». В его основании сравнительно часто встречаются глинисто-известковистые линзы и катуны с фауной, которые образуют, по существу, единый горизонт с катунами, залегающими в кровле второго переходного комплекса. Изучение фауны, собранной в этом горизонте, дозволило Ф. Нетлингу и впоследствии А. Кенену определить в ее составе широкий возрастной спектр форм от нижнего эоцена до среднего и даже верхнего олигоцена включительно. Численное преобладание нижнеолигоценовых форм послужило основанием для отнесения пород .«янтарной формации» к нижнему олиго- цену. Учитывая то обстоятельство, что фауна является переотложенной, такое определение возраста «янтарной формации» вряд ли можно признать правильным. На слое «верхнего плывуна» залегают глауконитово-кварце- вые с примесью слюды глинистые алевриты буроватого серо-зеленого цвета. По старой промысловой терминологии эти отложения называются «серая стена». Такое название обусловлено белыми выцветами сульфатов железа, калия и кальция, которыми бывают покрыты поверхности этих алевритов в обнажениях. Средняя мощность указанных отложений в пределах месторождения колеблется около 3 м. На северном участке месторождения в кровле этих алевритов наблюдается постепенный переход к мелкозернистому зеленовато-серому кварцево-глауконитовому слабоглинистому песку, в котором содержатся редкие куски янтаря размером от 1 до 15 см, а у самой кровли — многочисленные хорошо окатанные зерна кварца размером от 2 до 5 мм и черные желвачки фосфоритов. Создается впечатление, что эти пески представляют собой продукт церемыва «голубой земли», причем в до- рядке отложения перемытого материала. отмечается обратная до сравнению с «голубой землей» последовательность: сначала * Подобное объяснение происхождения глинистых стяжений и линз с фауной впервые было высказано В. И. Катинасом [19666]. Нам оно кажется резонным. 66
янтарь *, затем крупные зерна кварца и фосфориты. Эти отложения перекрываются маломощным (около 0,6 м) слоем темно- зеленого сильно глинистого плотного кварцево-глауконитового песка, который слагает кровлю третьего палеогенового комплекса и завершает палеогеновый разрез на Пальмникенском месторождении. По старой терминологии этот слой носил название «зеленая стена». В заключение необходимо уделить некоторое внимание возрасту пород второй переходной толщи и третьего палеогенового комплекса. Между ними практически отсутствует четкая граница, так как в кровле «голубой земли» встречаются линзы и про- пластки серого водоносного плывуна, а в «верхнем плывуне» — линзы и маломощные, быстро выклинивающиеся прослои «голубой земли». Границу между ними можно лишь весьма условно провести в основании горизонта с глинисто-известковистыми линзами и стяжениями, который охватывает как кровлю «голубой земли», так и основание «верхнего плывуна». Наличие в этом горизонте обильной переотложенной фауны, среди которой численно преобладают нижнеолигоценовые формы, позволяет считать эти отложения во всяком случае моложе нижнего олигоцена. Находки здесь только двух форм: Cardium Defrancei Desh. и Psammobia cf. nitens Desh., встречающихся в среднеолиго- ценовых отложениях ФРГ и Франции, позволяют с определенной степенью достоверности принять среднеолигоценовый возраст для отложений, залегающих выше этого горизонта. Возраст той части «голубой земли», которая залегает ниже указанного горизонта, из-за отсутствия более достоверных данных, позволивших пересмотреть старое стратиграфическое деление, в настоящее время приходится по-прежнему считать нижнеолигоценовым. * Необходимо отметить, что крупные куски янтаря из этих отложений отличаются несколько большей окатанностью по сравнению с янтарем жз «голубой земли». 5*
ГЛАВА III МОРФОЛОГИЯ И ТЕКСТУРА БАЛТИЙСКОГО ЯНТАРЯ КАК ОТРАЖЕНИЕ НЕКОТОРЫХ МОМЕНТОВ ЕГО ОНТОГЕНИИ * Среди обычных форм янтаря, т. е. уплощенных и удлиненных выделений, не поддающихся генетической интерпретации, в Паль- мникенском месторождении встречаются формы, отражающие различные явления онтогении этого минерала. Это прежде всего выделения в виде капель, сосулек, натеков, а также куски янтаря с поперечным сечением серповидной, линзовидной и клиновидной формы, зачастую несущие на себе более или менее четкие отпечатки древесины. Их морфология и текстура позволяют определить некоторые моменты онтогении янтаря, что становится возможным только в том случае, если для этой цели привлечь данные о том, как и где происходит выделение живицы и бальзама у современных хвойных и копалоносных деревьев. Здесь мы не будем касаться тонких биохимических процессов образования бальзама и живицы в организме современных деревьев и причин сукциноза (succinosis) — того чрезвычайно обильного смолоистечения, которое столь характерно для «ян- тареносных» деревьев. Отметим только, что, по данным многочисленных исследователей, любое макроскопически различимое скопление живицы является следствием повреждения живого дерева. Эти повреждения могут быть вызваны весьма разнообразными причинами: деятельностью насекомых (жуков-короедов, термитов и пр.), птиц (дятлов), мелких грызунов (белок) и более крупных млекопитающих, а также ураганными ветрами (бурелом), ударом молнии, лесными пожарами, резкими суточными колебаниями температуры и, наконец, морозом. По новейшим данным [Schubert, 1961] основной причиной сукциноза явилось неблагоприятное для растений сочетание палеоклиматического и палеогеографического факторов. Мы с достаточной степенью уверенности можем считать, что все перечисленные факторы (возможно, за исключением мороза) играли существенную роль в образовании скоплений смолы деревьями ископаемого «янтарного» леса. * Термин «онтогения» в приложении к минералам был впервые предложен Д. П. Григорьевым [1955] для обозначения совокупности явлений, определяющих возникновение, сущесгвование, изменение и разрушение минеральных индивидов и агрегатов. 68
В зависимости от характера и места повреждения дерева выделение живицы может происходить по-разному. В случае, если на дереве образовалась открытая рана, живица истекает наружу. От местоположения и формы раны зависит форма выделения смолы. Немаловажную роль при этом играют консистенция и количество выделяющейся живицы. Согласно мнению А. Чирха [Tschirch, Stock, 1933] и многих других исследователей, следует различать первичное и вторичное истечение живицы. Первый процесс имеет чисто физиологический характер и представляет собой опорожнение вскрытых раной смоляных ходов. При этом выделяется незначительное количество живицы. Второй процесс, тесно связанный с первым, проявляется некоторое время спустя весьма обильным истечением живицы, которое носит уже патологический характер (благодаря этому процессу в настоящее время с одного дерева можно получить в год до 20 кг живицы). Из раны вначале выступают мелкие капельки живицы, которые затем сливаются и закрывают поверхность раны. При обильном выделении живица стекает с краев раны в виде отдельных капель, сосулек и натеков. Эти формы возникают при повреждении определенных частей дерева: образование отчетливо выраженных крупных капель смолы возможно главным образом при ранении горизонтальных или слабо- наклонных ветвей в достаточном удалении от ствола. В этих же условиях при более интенсивном и неоднократном истечении менее вязкой живицы могут образоваться изолированные сосульки. Ранение ствола, вертикальных и сильно наклоненных ветвей может привести к образованию сплошных натеков. О том, что эти явления имели место и в исчезнувших ныне «янтарных» лесах, свидетельствует форма рассматриваемых образцов. Так, на рис. 8 изображены в натуральную величину куски янтаря весьма характерной формы, в которых нетрудно узнать капли смолы деревьев «янтарного» леса. Уже при первом взгляде внимание привлекают их необычно большие размеры. Следует отметить, что в литературе имеются указания на находки еще более крупных капель, достигавших размеров лимонд средней величины и даже гусиного яйца (Goeppert, Berendt, 1845). Естественно, что такие находки весьма редки. Какие же факторы способствуют образованию таких крупных капель? Детальное изучение двух из числа изображеных на рис, 8, А, Б форм и целого ряда подобных им образцов позволяет предположить, что они образовались при непрерывном истечении смолы. Доказательством тому служит их массивная текстура; при повторяющихся истечениях смолы такце капли имели бы натечно-скорлуповатую текстуру. Тонкие шейки капель свидетельствуют об относительно высокой вязкости смолы. В противном случае капли должны были оторваться от дерева, не достигнув таких крупных размеров. 69
Возникает также вопрос: каким образом из раны могло непрерывно, по-видимому, в сравнительно короткий промежуток времени, вытечь такое значительное количество смолы и какова должна быть форма раны, чтобы образовались столь крупные капли с такими тонкими шейками? Здесь уместны два предположения: 1) смола выделялась из больших ран или 2) из смоляных Рис. 8. Каплевидные формы янтаря. карманов. В первом случае трудно себе представить, что смолат выделяемая поверхностью большой раны (пусть даже расположенной на горизонтальной ветви), будет при достаточно высокой вязкости стекать столь тонкой струей, ширина которой соизмерима с диаметром шейки капли. Гораздо более вероятной нам кажется вторая возможность: случайное прободение смоляного кармана, расположенного в горизонтальной или наклонной ветви, которое приведет к сравнительно быстрому и непрерывному его опорожнению. В пользу такого предположения говорит еще и 70
то обстоятельство, что янтарь как в крупных каплях, так и в кусках, образовавшихся из смоляных карманов, бывает в подавляющем большинстве случаев замутненным, типа бастард. Первая из описываемых форм (рис. 8, А) должна была свободно свисать с ветвей дерева — об этом свидетельствует ее правильная форма, приближающаяся к сферической. В том случае, если бы она соприкасалась с каким-либо предметом, на ней остался бы соответствующий отпечаток. Подобное явление мы наблюдаем на второй форме слева (рис. 8, Б) *. На нижней поверхности этой капли вполне отчетливо заметно несколько вмятин. Одна из них (справа) вне всякого сомнения является отпечатком небольшой, слегка наклонной ветки, с которой соприкасалась растущая капля. Незначительное изменение формы капли объясняется тем, что отпечаток образовался не в результате падения, а в процессе роста капли сравнительно густой смолы. Падение повлекло бы за собой сильную деформацию капли вплоть до расплющивания. Хорошая сохранность формы капель и наличие на их нижних поверхностях незначительных вмятин (рис. 8, Б), а иногда их полное отсутствие (рис. 8, А) позволяют высказать два предположения относительно консистенции смолы в момент падения капель с дерева: либо смола была затвердевшей, либо находилась в очень вязком состоянии. В первом случае даже падение на землю не вызвало бы никакой деформации, во втором — удар о землю должен был бы вызвать резкое изменение формы. Зато при падении в воду или в ил каплевидная форма осталась бы почти ненарушенной. Решить этот вопрос окончательно можно будет только после сравнительного изучения значительно большего количества образцов. Иногда случалось, что выделение смолы из смоляного кармана происходило с перерывом. Первая порция смолы, образовавшая каплю, успевала застыть и покрыться обветренной корочкой — «рубашкой». Это явление можно наблюдать при выделении смолы и у современных хвойных деревьев. Благодаря такой корочке следующая порция не могла смешаться с предыдущей и образовывала наплыв (рис. 8, В). Выделение живицы из смоляных карманов происходило не только через отверстие более или менее изометричной формы, но также и по трещинам. Этот случай иллюстрирует изображенный в двух положениях на рис. 8, Д и Б каплевидный образец янтаря, который прикреплялся к дереву не в одной точке, как обычные капли, а всем своим плоским зазубренным краем (рис. 8, Е), в результате чего «классическая» каплевидная форма сильно нарушилась. Кроме описанных нами образцов янтаря массивной текстуры, могут встречаться иногда похожие каплевидные образования * Данный образец был любезно предоставлен нам проф. Е. М. Л Юткевичем (дар М. П. Жаркова), за что автор считает своим долгом выразить ему благодарность. 71
и с натечно-скорлуповатой текстурой (см. рис. 8, Г). Они возникли под влиянием тех самых факторов, которые приводят к образованию кусков янтаря натечно-слоистой и натечно-скор- лудоватой текстуры, напоминающих по форме сосульки и натеки (рис. 9). Нише мы попытаемся восстановить те условия, которые могли привести к образованию кусков янтаря с такой характерной текстурой. Первым и необходимым условием для образования такой Рис. 9. Янтарь натечно-скорлуповатой текстуры в виде «сосулек». сосульки является обильное выделение смолы не слишком жидкой консистенции, обладающей способностью сравнительно быстро загустевать на воздухе. В зависимости от консистенции, интенсивности выделения живицы и ее способности загустевать на воздухе должны находиться и размеры сосулек. Длина известных нам единичных образцов колеблется около 10—15 см, однако, вероятно, это не предел, поскольку весь известный материал, который до особенностям морфологии можно отнести к сосулькам, представляет собой лишь их обломки. Что же касается диаметра сосулек, то ва этот счет у нас имеются более определенные сведения. Необходимо оговориться, что подавляющее большинство дошедших до нас «янтарных сосулек» образовалось в результате многократного истечения смолы и представляет 72
собой куски с натечно-скорлуповатой текстурой. Если перерыв между истечениями живицы был настолько большим, что вытекшая порция успевала загустеть и покрыться рыхлой выветрелой корочкой, то каждый последующий слой довольно легко отслаивается от предыдущего. Благодаря этому можно легко определить начальный диаметр сосульки. Когда истечения следовали быстро одно за другим и рыхлая корочка достаточной толщины сформироваться не успевала, каждая последующая порция прочно приставала к предыдущей и в таком случае установить начальный диаметр сосульки весьма затруднительно. Изучение обширного материала позволяет считать, что наиболее часто встречаются сосульки с начальным диаметром от 1,5—2 до 5—6 мм (рис. 9, А, Б, В). При внимательном осмотре поперечных срезов большинства сосулек, образовавшихся при многократном истечении живицы, примечательным явлется тот факт, что нарастание сосулек в поперечнике происходило не концентрически, а в одном или двух преобладающих направлениях (см. рис. 9, Б). Можно предположить, что это явление свидетельствует о наличии одного или нескольких преобладающих направлений ветра во время образования данной «янтарной сосульки». Лишь в очень редких случаях в поперечном сечении сосулек можно наблюдать несколько полных концентрических слоев. Возникает вопрос о причине столь частых и сравнительно обильных повторных истечений живицы, которые отчетливо фиксируются в отдельных сосульках (например, рис. 9, Б, В, Г). Обычно причину чрезвычайно обильного выделения смолы деревьями «янтарного» леса принято видеть в сукцинозе, специфически болезненном состоянии этих деревьев. Не касаясь еще недостаточно исследованных причин сукциноза, мы вынуждены оставить этот вопрос открытым, полагая только, что периодически повторяющееся обильное истечение живицы из одной и той же раны может быть вызвано какими-то специфическими биологическими процессами янтареносного дерева, обусловленными в значительной мере внешними причинами. Особого внимания заслуживают образцы прозрачного янтаря массивной текстуры, внутри которых мы наблюдаем образования, напоминающие тонкие трубчатые полости, также заполненные янтарем. В одном образце иногда содержится несколько таких образований, расположенных параллельно. Гораздо реже встречаются образцы, в которых можно наблюдать слияние двух таких образований в одно (рис. 10*). При первом взгляде на образец создается впечатление, будто это образование представляет собой ветку, со всех сторон окруженную янтарем (как известно, янтарь * Этот образец был любезно предоставлен нам для исследования В. И. Катинасом. 73
превосходно сохраняет заключенную в нем древесину). Однако, рассматривая поперечные разрезы образца, мы не обнаруживаем никаких признаков растительных тканей. При более внимательном изучении образца в массе прозрачного желтого янтаря можно заметить тонкие струи более темного желтого цвета, охватывающие интересующее нас образование в виде нескольких чехлов, налегающих последовательно друг на друга. Наличие в массивном янтаре таких струй свидетельствует о том, что он образовался в результате нескольких быстрых последовательных истечений смолы. Эти следующие друг за другом истечения смолы привели к тому, ттшЩшШЩШ^ ' что окисленная корка не успевала сформироваться настолько, чтобы препятствовать слиянию их между собой, но вместе с тем фиксировала поверхность отдельных потеков смолы и сохранилась в янтаре в виде тончайших пленок или струй более темного цвета. Что же касается интересующих нас образований, то они представляют собой не что иное, как тонкие струйки живицы, которые стекали одновременно с какой-то ветки и слились воедино при дуновении ветра. Затем они затвердели, покрылись окисленной корочкой и некоторое время спустя были захвачены обильными быстро следующими друг за другом истечениями живицы, под весом которых одна из «веток» была отломана и слегка смещена. Дополнительным доводом в пользу того, что рассматриваемые объекты не являются ветками растений, служит описание подобных образований, заканчивающихся каплевидными утолщениями [Goep- pert, Berendt, 1845]. Наряду с описанными формами выделений янтаря обращают на себя внимание уплощенные, несколько вытянутые куски янтаря с клиновидными, линзовидными и близкими к серповидным контурами поперечного сечения. Установить условия, способствовавшие возникновению кусков янтаря указанной морфологии, помогают отпечатки древесины, которые иногда можно наблюдать на их поверхности (рис. 11). Как известно, живица может выделяться не только наружу, но и образовывать скопления внутри ствола дерева. В последнем случае она заполняет полости, образовавшиеся при повреждении Рис. 10. «Янтарь в янтаре». 74
Рис. 11. Образцы янтаря с отпечатками древесины. 75
ствола под действием различных факторов: распада древесины в результате гниения с образованием дупла; появления радиальных трещин в стволе под действием мороза, удара молнии и т. д. Широко распространенным случаем является также выделение живицы в виде так называемых «смоляных карманов», которые образуются в результате подкоркового повреждения камбия. Они представляют собой заполненные смолой полости между В поперечном сечении это дугообразные луночки, иногда имеющие очертания сегмента, плоской стороной обращенного к центру ствола. У современных хвойных, например, у ели сибирской, их размеры колеблются от нескольких миллиметров до 10—15 еле [Перелыгин, 1963]. Места расположения выделений живицы внутри ствола схематично показаны на рис. 12. Пользуясь указанной схемой, мы можем высказать достаточно обоснованные предположения относительно условий образования выделений янтаря, подобных изображенным на рис. 13—16. Так, на рис. 12 в натуральную величину показаны образцы янтаря, представляющие собой в прошлом не что иное, как «смоляные карманы» различных размеров, конфигураций и поперечных сечений. В пользу такого предположения говорят, прежде всего, их форма и массивная текстура. Образцы на рис. 13, А ж Б, имеющие вид палочек с линзовидным поперечным сечением, сложены янтарем типа бастард массивной текстуры, что свидетельствует о невозможности образования их при истечении живицы наружу. Поскольку на их поверхности нет следов окатан- ности, мы вправе предположить, что форма этих образцов не изменилась с момента образования выделений живицы. Такой же формы и размеров выделения живицы («смоляные карманы») мы нередко встречаем в древесине современной сосны (см. рис. 12). Образец на рис. 13, В представляет собой тонкую пластинку костяного янтаря дугообразного (а точнее серповидного) поперечного сечения. Ее толщина колеблется от 1,5 до 4 мм. Неболь- годичными кольцами древесины. Рие. 12. Схема размещения выделений живицы внутри ствола дерева * I — древесина; II — кора; III — смола. 1— 3 — смоляные карманы; 4 — внутрикоровое выделение; 5 — выделение без выхода на дневную поверхность; 6 — трещины. 76
f; . *Щ -S F%&x3P Imiiii IB. 1^ if I 1 к. i '*W^3S- - *^**^SiLci^ a 1 $ Щ И f „J Рис. 13. Образцы янтаря с линзовидным и серповидным поперечным сечением, в прошлом «смоляные карманы». Здесь и на рис. 14—16: а, б, в, г — их поперечные сечения; А, Б, В, Г, Д — боковые поверхности образцов. 77
шая толщина и пластинчатая форма образца, казалось бы, говорят о том, что это выделение образовалось при истечении наружу и представляет собой часть скорлуповато-натечного агрегата. В действительности это не так, поскольку на поверхности образца сохранились отпечатки древесной ткани. Кроме того, до сих пор неизвестны выделения натечно-скорлуповатой текстуры, состоящие целиком из костяного янтаря. Указанный образец представляет собой обломок «смоляного кармана», изображенного на рис. 12. Небольшая толщина этого «смоляного кармана» свидетельствует о том, что он располагался между годичными слоями древесины. Измерение радиусов кривизны его поверхностей позволило определить, что он образовался между годичными кольцами с диаметром 218 и 226 мм, центры которых смещены на 9 мм. Тем самым с уверенностью можно утверждать, что диаметр ствола дерева, в котором образовалось данное выделение, был не менее 230 мм. К сожалению, такие замеры выполнимы только в очень редких случаях на межслойных «смоляных карманах», поскольку такие тонкие и сравнительно хрупкие образцы при разрушении первичных залежей ископаемой смолы и последующем переносе легко могли быть уничтожены. Образец на рис. 13, Г и Д также представляет собой «смоляной карман» в прошлом. В отличие от предыдущего случая кривизна его поверхностей не позволяет производить подобные замеры. Среди янтаря из Пальмникенского месторождения нередко можно встретить аналогичные образцы значительно больших размеров (12—20 см длиной). Их размеры говорят о том, что они образовались внутри ствола очень большого диаметра. Иногда среди кусков костяного янтаря (или янтаря типа бастард) массивной текстуры, которые по всем остальным признакам напоминают «смоляные карманы», попадаются куски с характерным рельефом поверхности: на ней имеются отпечатки, напоминающие червоточину. Это удлиненные, слабоизвилистые углубления с четкими контурами, являющиеся как бы зеркальным отражением каналов, заполненных экскрементами, какие остав- Рмс. 14. Подкоровые выделения янтаря с характерными отпечатками. 78
Рис. 15. Янтарь, образовавшийся как подкоровое выделение, впоследствии частично просочившееся наружу. 79
Рис. 16. Образец янтаря клиновидной формы с отпечатками годичных колец древесины на боковых поверхностях. 80
ляют личинки жуков-короедов на внутренней поверхности коры дерева. Один из таких образцов в натуральную величину изображен на рис. 14. Существуют также куски янтаря (обычно это янтарь типа бастард), в которых массивная текстура преобладает, но на периферии, главным образом на выпуклой стороне, она сменяется скорлуповато-натечной текстурой. Один из таких кусков изображен на рис. 15. В поперечном сечении куска можно заметить, что на внутренней вогнутой стороне, прилегавшей некогда к стволу дерева, он сложен массивным янтарем типа бастард, не затронутым процессами просветления. Прозрачный участок расположен на внешней, выпуклой стороне, имеет натечно-скорлуповатую текстуру и связан с янтарем массивной текстуры постепенным переходом. Этот участок выделяется также благодаря глубокой борозде на выпуклой поверхности образца. Такое сочетание янтаря различных текстур с учетом морфологии образца позволяет высказать предположение, что он образовался в виде подкоркового выделения, которое по узкой длинной трещине высачивалось наружу, образуя натечные формы. Наконец, среди добываемого янтаря изредка встречаются образцы с клиновидным поперечным сечением. Поверхности, образующие клин, как правило, плоские и покрыты продольными бороздками, в которых можно распознать отпечатки годичных слоев в поперечном сечении древесины. Отношение ширины клина к длине (в поперечном сечении), по нашим наблюдениям, может изменяться от 3 : 7 (рис. 16) до 1 : 7. Такие куски имеют обычно массивную текстуру и представлены костяным янтарем или янтарем типа бастард. Они образовались при жизни растения в результате заполнения живицей радиальных трещин, сходившихся от периферии к центру ствола. Возникновение этих трещин (см. схему на рис. 12) у современных хвойных бывает вызвано морозом или ударом молнии. Рассмотренные примеры показывают, что, основываясь на принципе актуализма при изучении морфологии янтаря, можно определять условия, в которых образовались выделения живицы, превратившиеся впоследствии в янтарь. Они наглядно иллюстрируют некоторые особенности онтогении балтийского янтаря. 6 Янтарь
ГЛАВА IV ФИЗИЧЕСКАЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ЯНТАРЯ И ЕГО СВОЙСТВА РЕНТГЕНОВСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУКЦИНИТА Еще в 1924 г. Ф. Ринне, используя рентгеновские методы, показал, что янтарь аморфен [Rinne, 1924]. В последующие годы эти же методы для изучения янтаря применяли К. Маха- деван [Mahadevan, 1930], а также советские исследователи В. Д. Безверхий и К. Т. Ткаченко [1958]. Во всех случаях на дебаеграммах было зафиксировано полное отсутствие дифракционных линий при наличии широкого диффузного дифракционного кольца, так называемого «гало», которое сопровождается менее четко выраженной диффузной полосой в области больших углов. Расхождения в определении положения максимума диффузного кольца и полосы, которые имеются в двух последних (из вышеназванных) работах *, заставили нас провести собственные исследования. Для этой цели была отобрана серия образцов янтаря, в которой представлены его основные разности: прозрачная (№ 31, С—Я), бастард (№ 6), костяной (№ 27), а также «вскрышной» янтарь (обр. В-1А, № 26). Из этих образцов были изготовлены прямоугольные пластинки ** размерами 2 х 7 X X 20 мм, которые снимались на дифрактометре УРС-50И при следующих режимах: / = 7 ма, U = 35 пв, излучение от железного антикатода с Кхар = 1,932 кХ. Полученные нами дифракто- граммы показаны на рис. 17. В результате проведенных исследований было установлено, что для сукцинита характерно наличие одной широкой полосы, положение максимума интенсивности которой определяется с известным трудом. У большинства образцов он приходится на значение 20 = 18°20, что соответствует din = 6,08 kX. Определить, чем вызвана такая дифракция рентгеновских лучей в сукцините, в настоящее время еще не представляется возможным. Смещение максимума диффузной полосы до значения din = = 6,29 kX, отмеченное только в одном случае у образца «С—Я», возможно, отражает наличие остаточных напряжений в молекулах. Такие напряжения могли возникнуть в процессе однона- * 2е2 = 15°39, 292 = 40°37 [Mahadevan, 1930] п 29х = 20°42 [Безверхий, Ткаченко, 1958]. ** Под шифром «С—Я» приводится природное пластинчатое выделение янтаря — часть образца с натечно-слоистой текстурой. 82
Обр.27 36 32 28 2k 20 16 12 в * Рис. 17. Дифрактограммы сукцинита (по оси абсцисс — значения 20), 6* 83
правленного вязкого течения единичного потока живицы, слагавшего натечно-слоистый агрегат. Попытки обнаружить вторую слабую полосу в области 20 = 40-т-42° положительных результатов не дали.* Сравнение наших данных с результатами предшественников показывает заметные различия в картине дифракции рентгеновских лучей в сукцините. Причиной таких расхождений являются особенности использованных методов исследования. Метод регистрации рефлексов на фотопленке, использованный нашими предшественниками, обладает более высокой чувствительностью и позволяет выявлять очень слабые рефлексы благодаря длительной экспозиции. Вместе с тем точность определения максимума почернения диффузных полос типа «гало» в нем невелика. Поэтому именно и возникли существенные расхождения в определении величины 20 и соответственно din в двух предыдущих работах. Дифрактограммы позволяют с большей точностью и воспроизводимостью определить максимум диффузных полос, поэтому наши данные можно считать более точными. В целом же метод дифракции рентгеновских лучей в приложении к изучению конституции янтаря и прочих «аморфных» ископаемых смол по сравнению с другими физическими и физико-химическими методами несет в себе мало информации.** Поэтому нам представляются недостаточно обоснованными выводы В. Д. Безверхого и К. Т. Ткаченко [1958] относительно возможности привлечения рентгеноструктурных данных к решению вопроса об условиях образования янтаря. ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ СОСТАВ СУКЦИНИТА И НЕКОТОРЫЕ ЕГО ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ Несмотря на значительное количество работ, посвященных химии и минералогии янтаря, в литературе за последние сто лет известны элементарные анализы всего лишь для немногим более десятка образцов сукцинита (см. табл. 2). Следует отметить, что в этом случае на элементарный анализ поступали валовые пробы без разделения материала на отдельные минеральные виды (сукцинит, геданит и т. д.), что в известной мере снижает ценность полученных данных. Существенным недостатком приведенных элементарных анализов является также отсутствие данных по содержанию серы и азота. Так, например, до сих пор были известны только четыре анализа сукцинита, в которых определялось содержание серы, в то время как азот не определялся вообще. * Образцы снимались вплоть до значения 26 =» 60°. На рис. 17 участки дифрактограммы от 40 до 60° не показаны в целях экономии места. ** К подобным выводам пришел В. Стэттон [1966] при изучении строения полимеров методами рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами. 84
85 Таблица 2 Элементарный состав сукцинита по литературным данным Содержание, % Характеристика материала j j j Источник CHS N+O* Сукцинит облачный 78,07 9,58 0,42 11,74 Klebs, 1897 » прозрачный 78,63 10,48 0,42 10,47) » костяной 75,79 9,45 0,34 14,51 } Helm, 1882 » «пенистый» (мелоподобный) . . 73,68 9,94 0,11 16,27 J » прозрачный 78,25 10,51 ? 11,24** Meyer, 1892 Сукцинит 78,60 10.19 ? 11,21 ** ] Балтийский янтарь*** 78,96 10,51 ? 1053 ** > Schrotter, 1843 » » 78,55 9,64 ? 11,81**) Янтарь*** 80,15 11,00 ? 8,85** Серганова и др., 1962 » 78,60 10,40 ? 11,00** Серганова, Рафиков, 1965 Янтарь прозрачный 81,57- 10,50 ? 7,93 **) » полупрозрачный 78,41 10,51 ? 11,02** Алексеева Гамаюиш* *<>«« » матовый 76,75 10,40 ? 12,85** Алексеева> Самарина, 1966 » костяной 80,04 9,99 ? 9,97 ** М * По разности. ** S + N+Q. *** Вероятно, сукцинит.
Таблица 3 Элементарный состав сукцинита из коллекции автора (аналитик Н. Н. Полякова, ВНИГРИ) Содержание, % Номер v образца Характеристика материала j j i j С H S N О* 31 Сукцинит желтый прозрачный 80,84 10,48 0,18 0.15 8,35 32 Тоже 81,03 10,21 0,30 0,04 8,42 Ф-1А » 80,09 10,51 0,20 0,48 8,72 Ф-1Б Сукцинит желтый типа бастард .... 80,26 10,27 0,24 0,38 8,85 Ф-2 Тоже 80,05 10,44 Нет 0,48 9,03 1 Сукцинит светло-желтый типа бастард 79,71 10,47 0,10 0,17 9,55 4 Тоже 80,08 10,38 0,31 0,27 8,96 6 Сукцинит желтый типа бастард .... 80,19 10,30 0,10 0,08 9,33 Ф-3 Сукцинит переходного типа от бастарда к костяному, бледно-желтый 81,40 10,37 0 21 0,12 7,90 36 Тоже 81,22 10,43 0,09 0,21 8,05 27 Сукцинит костяной, белый (цвета слоновой кости) 76,74 10,09 0,22 0,09 12,86 37 Тоже 79,80 10,40 0,32 0,09 9,39 26 Янтарь вскрышной типа бастард, молочно-белый 80,02 10,32 0,49 0,15 9,02 В-1А Янтарь вскрышной, прозрачный, почти бесцветный 79,96 10,25 0,55 0,17 9,07 В-2 Янтарь вскрышной, облачный, почти бесцветный 80,95 10,47 0,53 0,21 7,84 Примечание. Зольность всех образцов менее 0,2%. * По разности.
Это обстоятельство привело к тому, что до последнего времени наличие азота считалось характерным признаком только для хрупких смол типа ретинитов [Орлов, Успенский, 1936]. Такое положение вещей заставило нас проделать элементарные анализы для ряда образцов сукцинита (см. табл. 3).* Их результаты позволили установить в сукцините постоянное наличие азота (0,1—0,5%) и серы (0,1—0,55%). По содержанию серы сукцинит довольно четко подразделяется на две группы: сукцинит, залегающий в «голубой земле», содержит до 0,3% серы, в то время как в так называемом «вскрышном янтаре», залегающем выше по разрезу, содержание ее — 0,49—0,55%. По данным более 30 анализов сукцинита среднее содержание углерода равно 79,75%, водорода — 10,35%. Соответственно среднее отношение Н : С = = 1 : 7,70, отклоняясь в экстремальных случаях от 1 : 7,34 до 1 : 7,85. Зольность чистого прозрачного сукцинита составляет обычно ОД—0,2%, достигая у бастарда или костяного сукцинита 0,5— 0,8%, главным образом за счет загрязнения сульфидами. По данным О. Гельма [Helm, 1891], в состав золы входят CaO, Si02, Fe203 и сульфат. Данные спектрального анализа различных образцов сукцинита приведены в табл. 4. Рассмотрение результатов спектрального анализа чистых образцов сукцинита (№ 1, 4, 6, 24, 26, В-1Б, В-2, 27, 31, 32) позволяет заметить в нем постоянное наличие кальция (до 0,035%), незначительные количества алюминия, кремния (менее 0,001%), а также железа (до 0,01%) и следы магния. Эти данные совпадают с содержанием элементов-примесей в живице современной ели с о. Валаам (обр. СВ-1). По-видимому, эти элементы-примеси участвуют в физиологических процессах растения. Наряду с этим обращает на себя внимание существенное различие в содержании элементов-примесей у чистого янтаря (обр. 27) и во внешней окисленной зоне того же образца (обр. 27К). В последнем случае наблюдается повышение почти на два порядка содержания железа. Оно сопровождается появлением во внешней зоне образца таких новых для него элементов, как никель, медь, марганец, натрий. Подобное явление можно заметить и в образцах так называемого «пенистого» янтаря, отличающегося рыхлостью. В пустотах и микротрещинах таких образцов всегда присутствуют выделения сульфидов, нередко придающие «пенистому» янтарю пятнистую серую окраску. Эти элементы, по-видимому, попали в янтарь из вмещающей породы. В литературе по ископаемым смолам, в том числе и по сукциниту, нередко приводятся такие химические характеристики, * Для анализа отбирались чистые образцы, без посторонних включений как органики, так и пирита) и без окисленной корки. 87
88 Таблица 4 Результаты спектрального анализа сукцинита * Содержание, % в почернениях »*ь> , /о спектральных линий ев о-в" Характеристика материала j j j i j j j I Я« I Al Si go Ni Cu Mn Fe Na Ga Mg X«=3082A X«288lA 1 Сукцинит светло-желтый типа бастард О 0 0 Следы 0 0,03 0 0,22 0,43 4 То же 0 0 0 0 0 0,03 0 0,22 0,23 6 Сукцинит желтый типа бастард О 0 0 0 0 0,03 0,025 0,13 0,24 24 То же О 0 0 Следы 0 Следы 0 0,06 0,03 26 Янтарь вскрышной типа бастард, молочно-белый . . . О 0 ° » 0 0,035 0 0,11 0,37 В-1Б Янтарь вскрышной облачный, 1 почти бесцветный О 0 0 0,008 0 0,03 0 0,55 0,74 В-2 То же О 0 0 0 0 0,028 0 0,04 0,04 27 Сукцинит белый непрозрачный, «костяной» О ^ 0 Следы 0 Следы 0 0,07 0,16 27К Внешняя окисленная зона предыдущего образца ... Следы 0.001 0,0012 0,4 0,016 0,05 0 0,74 0,86 31 Сукцинит желтый, прозрачный 0 0 О 0 0 0,035 0 0,15 0,14 32 То же О 0 0 0 0 Следы 0 0,29 0,15 20 «Пенистый» янтарь О 0 0 0,7 0,16 0,08 0,013 0,13 0,09 21 То же О 0 0 0,15 0,04 0,07 0,02 0,13 0,25 22 » Следы 0 0,015 —1 0,16 0,07 0,014 0,23 0,29 23 » Следы 0 0,025 0,55 0,016 0,1 0 [ 0,11 0,20 СВ-1 Живица современной ели | с о. Валаам I 0 | 0 | 0 | 0,008 | 0 | 0,15 | 0,016 | 0,54 | 0,71 Примечание. Не обнаружены—Sг, Ва, V, Сг, Ti, Co, Zr, Pb, Zn, Sn, Mo, Ge, Cd, Ag, Sb, К, В. * Анализ выполнен в атомно-спектральной лаборатории ВНИГРИ Е. И. Флегонтовой.
как кислотное число, йодное число, число омыления и т. п. Они заимствованы из химии жиров и имеют следующий смысл. Кислотное число, или число кислотности, определяет количество миллиграммов КОН, которое связывает 1 г данного вещества при титровании. Различают кислотные числа, полученные прямым и непрямым (обратным) титрованием. Число омыления выражает число миллиграммов КОН в спиртовом растворе, которое расходуется на холодное или горячее омыление 1 г данного вещества. Эфирное число представляет собой разность между числом омыления и кислотным числом. Йодное число выражается процентным содержанием йода, который присоединяется по месту ненасыщенных связей вещества. Как показали исследования К. Плонайта [Plonait, 1926], перечисленные параметры нельзя использовать для диагностики сукцинита, поскольку одинаковые значения этих параметров свойственны различным ископаемым смолам. Они представляют некоторый аналитический интерес. В частности, способ омыления может быть использован при определении в сукцините янтарной кислоты (его недостатком является большой расход материала, поскольку для получения воспроизводимых результатов необходима навеска в 10 г). Среди данных, полученных Плонайтом, привлекает внимание разница в числах кислотности для неизмененного янтаря и для окисленной корки (см. табл. 5). Более подробно на ней мы остановимся далее. Таблица 5 Изменение кислотного числа и числа омыления в отдельных разностях янтаря Материал Прозрачный сукцинит То же Костяной сукцинит То же Окисленная корка сукцинита То же Кислотное число мрямое 25,8 25.8 28,0 29,4 5,6 7,0 3,0 Число омыления горячее 151,6 142,2 153,7 132,4 140,6 138,3 ! 113,4 Определенный аналитический интерес представляет и такой показатель, как перекисное число, посредством которого можно определять наличие в янтаре перекисных групп —О—О—, что весьма важно при изучении динамики окисления янтаря (Серга- нова и др., 1962). Сукцинит представляет собой вещество, сравнительно инертное к воздействию ряда кислот и щелочей. Так, например,
не измельченный сукцинит выдерживает без видимых изменений кратковременное (несколько суток) воздействие 50% водных растворов едких щелочей даже при температуре водяной бани и разбавленных минеральных кислот, за исключением серной. Концентрированная плавиковая кислота не оказывает на него видимого действия даже в течение нескольких недель [Schmid, 1931]. Вместе с тем сукцинит способен окисляться под действием кислорода воздуха. Этот процесс протекает на воздухе достаточно медленно. На полированных поверхностях образцов сукцинита изменения, вызванные окислением, становятся заметными через 10—15 лет. Они выражаются, прежде всего, в потемнении тончайшего наружного слоя образца. С течением времени окисление захватывает более глубокие слои, в результате чего на поверхности образца появляется отчетливо выраженная окисленная зона красновато-буроватого цвета, разбитая тончайшими трещинками на полигональные участки. Окраска этой зоны затухает от периферии к центру и постепенно переходит в окраску неокис- ленного сукцинита. Толщина зоны зависит от интенсивности и продолжительности окисления. Известно, например, что толщина окисленной корки на янтарных бусах, извлеченных из могильников тысячелетней давности в одних случаях едва достигает 1 мм, в других (бусы из урны с кладом монет 800-летней давности) превышает 2 мм [Dahms, 1914,XI]. По-видимому, это объясняется различиями в условиях доступа кислорода к захороненному янтарю. Окисление сукцинита происходит более интенсивно при повышенных температурах, на свету и особенно в УФ-лучах. Та блица 6 Изменение перекисных чисел янтаря при окислении в различных условиях * (По данным Г. К. Сергановой, 1962 г.) Условия эксперимента Перекисные числа начальные конечные На воздухе, при комнатной температуре в течение 5 лет Под действием перекиси водорода в течение 6 ч, при изменении температуры от 20,5 до 50,2° С Под действием перекиси водорода при температуре 50,2° С, при изменении продолжительности воздействия от 2 до 6 ч Под действием марганцовокислого калия, при изменении реакции среды от рН = 3—4 до рН = 8-9 1,9-2,0 3,5—4,0 1,7—2,0 60-63 17,8—19,0 18,0—19,0 18,0—19,0 100—110 Производилось окисление янтаря, измельченного до 0,04—0,1 мм. 90
Наглядной иллюстрацией влияния различных факторов на окисление сукцинита является табл. 6. Зональное изменение элементарного состава сильно окисленного сукцинита из четвертичных отложений окрестностей Гданьска (Пуцк) наглядно показывают данные О. Гельма [Helm, 1882,V], приведенные в табл. 7. Таблица 7 Изменение элементарного состава янтаря при окислении Объект исследования Состав, % Н 0(+N) Неизмененный прозрачный сукцинит Промежуточная окисленная зона (красная) Внешняя окисленная зона (бурая) . . Костяной янтарь Его окисленная зона 78,63 74,36 66,91 75,79 74,25 10,48 9,94 9,16 9,45 9,01 0,42 0,36 0,26 0,34 0,30 10,47 15,34 23,67 14,51 16,44 Приведенные данные отчетливо показывают, что по направлению от центра к периферии содержание кислорода заметно возрастает, сопровождаясь существенным снижением содержания углерода, водорода и серы. Как показали наши исследования [Савкевич, Шакс, 1964в], в ИК-спектрах сукцинита с ростом степени окисленности материала наблюдается небольшое, но заслуживающее внимания уменьшение интенсивности полос непредельных связей. На основании этого можно полагать, что при выветривании сукцинита происходит, в частности, присоединение кислорода по месту двойных связей. Кроме того, исследование Г. К. Сергановой с соавторами [1962] показало, что при окислении янтаря присоединение кислорода происходит также по связям С—Н и С—С с образованием гидроперекисей и перекисей. К числу наиболее характерных химических особенностей сукцинита относится наличие в продуктах его сухой перегонки янтарной кислоты. Этим признаком наряду с наличием сероводорода широко пользовались при диагностике сукцинита. По данным О. Гельма, содержание янтарной кислоты в сукцините колеблется от 3 до 8%, причем оно распределяется следующим образом: Прозрачный сукцинит Бастард Костяной Окисленная корка . . Содержание янтарной кислоты, % 3,2-4,5 4,0-6,2 5,5-7,8 8,2 91
Весьма показательно отношение сукцинита к различным растворителям. До сих пор неизвестно ни одного растворителя, в котором бы сукцинит без разложения полностью растворялся. В то же время некоторые растворители вызывают его значительное набухание. Это в известной мере отражает некоторые особенности его конституции. Растворимость сукцинита изучалась О. Гель- мом [Helm, 1891,XV], Р. Клебсом [Klebs, 1897], Коффинье [Cof- fignier, 1909] и некоторыми другими. Результаты их исследований приводятся в табл. 8. При внимательном рассмотрении данных по растворимости сукцинита, полученных разными исследователями, обращает на себя внимание подчас весьма значительное (более 100% относительных) расхождение величины растворимости в одном и том же растворителе. Так, например, по данным О. Гельма, сукцинит растворяется в бензоле на 9,8%, в то время как Коффинье приводит цифру 21,20%. Подобное расхождение данных можно наблюдать и для растворимости сукцинита в ацетоне. Менее резкие расхождения (в пределах 15—20% относительных) отмечаются для значений растворимости сукцинита в других растворителях. Помимо известных различий в свойствах самого материала, показанное в таблице несовпадение данных может быть обусловлено различием в методиках, применявшихся разными исследователями. Поскольку растворимость ископаемых смол продолжает оставаться важным диагностическим и классификационным признаком [Орлов, Успенский, 1936], для обеспечения большей надежности получаемых критериев необходимо было бы строго унифицировать методику их установления, например, производить определение растворимости на материале одной и той же степени измельченности в парах кипящего растворителя в течение одинакового промежутка времени. В свете изложенного определенный интерес представляют данные по набуханию сукцинита в различных веществах при комнатной температуре, полученные на Янтарном комбинате* (табл. 9). В высшей степени неожиданной и весьма важной представляется нам способность янтаря разбухать в воде. Это свойство во многом должно предопределять его поведение при фоссилизации. Что же касается его набухания в остальных реактивах, то интерпретация этих данных со структурно-минералогических позиций цока затруднительна, однако использование их с учетом способности каждого отдельного растворителя или их групп вступать в определенное взаимодействие с полимерами позволит получить дополнительную информацию о конституции янтаря. * Автор считает своим долгом выразить благодарность главному технологу Калининградского янтарного комбината Н. И. Никандрову за любезное предоставление соответствующих материалов. 92
Таблица 8 Растворимость сукцинита, % (По данным разных авторов) Растворитель Литературный источник а- Д2 М- s: СЬ~> Рождественский, Сер га нова, 1958 ***** Метиловый спирт Этиловый спирт Бутиловый спирт Амиловый спирт Серный эфир Хлороформ Дихлорэтан Четыреххлористый углерод Петролейный эфир .... Уксусный ангидрид . . . Уксусная кислота (ледяная) Уксусная кислота .... Этилацетат Бутилацетат Амилацетат Бензол Бензальдегид Сероуглерод Ацетон Анилин Диоксан Гликоль Спиртовая щелочь (К) . . Скипидарное масло .... 13,0 20—25 20,0 18—23 20,6 2,2 20,80 11,30 14,30 24,20 18,80 17,30 11,50 11,3 14,3 24,2 18,8 17,3 11,5 18,72 9,8 24,0 40-55 25,0 20,07 8,42 35,05 30,00 21,20 32,10 23,30 30,70 16,90 30,0 21,2 32,1 23,3 30,7 16,9 3,3 7,5 11,4 4,4 5,8 15,0 9,4 8,11 10,4 2,2 9,8 14,6 18,9 1,4 23-24,5 18,4 15,24 * Растворение производилось при нагревании (температура не указана). ** Мелкорастертые пробы заливали 15-кратным количеством растворителя, взбалтывали, затем кипятили 2 ч с обратным холодильником, после чего опять взбалтывали в течение 24 ч, остаток отфильтровывали, выпаривали и высушивали при 50° С до постоянного веса. *** Обрабатывали растворителем при кипячении в течение 2 ч. **** данные явно заимствованы у Коффинье [Coffignier, 1909] без ссылки на него. ***** Из порошка измельченного сукцинита выделялась фракция +0,25—0,5 мм, которую обрабатывали растворителями в разных условиях: А—в течение месяца при температуре 21° С; Б—в течение 30 ч в аппарате Сокслета.
Та блица 9 Данные о предельном набухании сукцинита (фракция 0,3—0,7 мм) в различных растворителях, % от первоначального объема Растворители и их смеси 0 0 0 о 0 о 0 о 0 0 о о 0 0 о 0 о 0 0 0 0 о 0 0 0 0 о 0 о 0 0 Время, лшк 10 8 22 25 22 55 77 33 44 И 11 77 64 44 38 22 77 50 44 5 0 55 33 22 60 — 1 38 — 38 38 — 20 8 27 25 33 55 88 66 94 22 11 77 68 50 42 33 100 55 77 5 0 , 66 1 33 33 68 И 44 11 44 44 — 30 8 27 25 33 57 88 88 100 22 22 77 68 55 42 44 122 66 77 5 1 72 33 33 70 — 1 44 — 44 44 — 40 8 27 25 33 64 88 100 110 22 22 77 68 55 42 50 122 77 77 8 1 | 72 33 33 70 11 44 11 44 44 И Вода Метиловый спирт Этиловый спирт Амиловый спирт Четыреххлористый углерод Хлороформ Дихлорэтан Трихлорэтаы Перхлорэтилен Пентахлорэтан Этиловый эфир- Уксусный альдегид Метилацетат Ацетон Диоксан Сероуглерод Бензол Толуол Циклогексан Петролейный эфир Спирто-бензольная смесь 1:1 Спиртовый раствор едкого калия 0,5п Янтарное масло (дистиллят) Фенол Гликоль Метилгликоль Полигликоль Бутанол Бутилгликоль Трикрезилфосфат Данные об элементарном составе янтаря позволили А. Шрёт- теру [Schrotter, 1843] и вслед за ним некоторым другим авторам [Смольянинов, 1948; Разумовский, 1936; Лазаренко, 1963] установить следующую формулу сукцинита: С10Н16О или С40Н64О4. Эта формула выражает только количественное соотношение между отдельными элементами, входящими в состав янтаря, но не дает представления о его строении. Химическое исследование сукцинита в большинстве работ сводилось к изучению продуктов его сухой перегонки. Так, Пеллетье и Вальтер [Pelletier, Walter, 1843, 1844] нашли в продуктах сухой перегонки воду, янтарную кислоту, хризен и вещество состава СХ5НХ0, названное ими сукцистереном. Марссон (Marsson, 1851) в числе продуктов перегонки упоминает летучие 94
углеводороды, масляную, уксусную, валериановую и капроновую кислоты. Попытки анализировать сукцинит, не подвергая его сухой перегонке, производились еще в начале XIX в., когда было выявлено, что сукцинит состоит из двух основных компонентов: а) растворимого в спирте (до 30%) и б) нерастворимого ни в каких растворителях так называемого сукцинина (70%) [John, 1816]. Только в 1893 г. в связи с развитием новой отрасли химии — химии смол — появляется работа Авенга [Aweng, 1894], открывшая новый этап в химическом изучении сукцинита. В 1923 г. выходит работа Чирха [Tschirch, 1923], в которой подробно разбирается ход анализа янтаря (сукцинита и геданита) и описываются полученные компоненты, которые автор характеризует как индивидуальные вещества. В соответствии со схемой анализа (см. табл. 10) последовательным воздействием ряда реактивов из сукцинита были выделены следующие вещества*: Сукоксиабиетиновая кислота С20Н30О4 выход около 0,5% Сукциноабиетиноловая кислота С40Н60О5 » » 17,0 Сукциноабиетол С40Н60О2 » » 6,0 Борнеол CioHisO » » 0,2 Сукциносильвиновая кислота . . С24Н36О2 » » 4,0 Янтарная кислота С4Н6О4 » » до 7,8 Сукцинорезинол С12Н20О » » 3,0 Сукцинорезен СггНзвОг » » 65,0 Некоторое изменение хода анализа (обработка эфирного экстракта 5%-ным раствором КОН) приводит к расщеплению сук- циноабиетиноловой кислоты на сукциносильвиновую кислоту, сукциноабиетол и борнеол: 2С4оН60Об + 2Н20 = 2С24Нзв02 + С2оН300 + С10Н18О + 2Н2С03. Сукциноабиети- Сукциносильвино- Сукцино- Борнеол ноловая кислота вая кислота абиетол При анализе сукцинита по схеме А. Чирха янтарная кислота определяется только после разложения сукцинина (нерастворимой фракции сукцинита) спиртовой щелочью. В спиртораствори- мой фракции сукцинита она отсутствует. Сера в небольших количествах присутствует в обеих основных фракциях сукцинита. Определенный интерес представляют для нас выводы А. Чирха [Tschirch, Stock, 1936] относительно истории возникновения в сукцините некоторых из выделенных им веществ: «Первое, что бросается в глаза при сравнении янтаря с живицей современных сосен, это почти полное отсутствие основной смоляной кислоты Coniferae — абиетиновой, а также то, что сохранившиеся следы ее испытали автоокисление: сукоксиабиетиновая кислота присутствует только в количестве 0,5% и содержит на 2 атома кислорода больше, чем абиетиновая * Приведенные формулы для ряда выделенных веществ, имеющих не вполне выясненную структуру, А. Чирх не считал окончательными. 95
Схема анализа янтаря* по Навеска Фракция, растворимая в 97%-ном спирту (около 30% от исходной навески) Фракция, нерастворимая в петролейном эфире; растворяется в этиловом эфире после встряхивания Фракция, растворимая в петролейном эфире; разлагается 5%-ным водным раствором едкого натра при нагревании с 1%-ным раствором углекислого аммония с 1%-ным раствором соды Неразложившийся остаток Сукоксиабиетиновая кислота С20Н30О4 — из сукцинита (G19H28O4 — из геданита) *пл = 128°С Кислотное число (ср.) 147,2 Кислотное число (непр.) 151,8 Число омыления (х) 155,1 Число омыления (г) 174,1 Водное число 18,6 Выход около 0,5% Сукциноабиетиноловая кислота C^HeoOs Кислотное число (ср.) 87,0 Кислотное число (непр.) 95,2 Число омыления (х) 97,3 Число омыления (г) 144,9 Йодное число 50,9 Выход около 12% Сукциноабиетол С40Н60О2— нейтральный спирт ?ПЛ=124°С Выход около 6% Примечание. В таблице приняты следующие сокращения; непр. ■ * По-видимому, гедано-сукцинита. — С. С. 96
А, Чирху [Tschirch, 1923] Таблица 10 Сукцпнин — нерастворимый остаток (около 70% от исходной навески); обрабатывается при кипячении 1%-ным спиртовым раствором едкого натра Омыляется до компонентов борнилового эфира с1=борнепл CioHieO Отгоняется Выход около 0,2% В раствор переходят компоненты, слагающие эфир янтарной кислоты Неразложив- шийся остаток Сукциносилъвино- вая кислота С24Н36О2 *ПЛ = 104°С Кислотное число (ср.) 139,5 Кислотное число (непр.) 141,7 Число омыления (х) 145,9 Число омыления (г) 163,5 Йодное число 23,5 Выход около 4% I Янтарная кислота С4Нв04 Выход около 2% Сукциноре- зинол С12Н20О— нейтральный спирт tnji== 228^ Kj Сукциноре- зен С22Н36О2— нейтральный *пл = 324°С Выход 65% непрямое; х — холодное; г — горячее; ср. — среднее. 7 Янтарь 97
кислота. Менее интенсивно, но зато более четко проявляется автоокисление у сукциноабиетиноловой кислоты (образовавшейся из абиетиновой кислоты С20Н3о02 или Ci9H2802 при одновременной полимеризации): О С19Н29-СООН. хО С20Нзо Подобного рода явления известны и у смоляных кислот современных хвойных. Что же произошло с основной массой исходных смоляных кислот типа абиетиновой кислоты? Есть основания предполагать, что сукцинорезен, борниловый эфир и эфир янтарной кислоты представляют собой продукты превращения этих кислот в течение геологического времени. Ни одной неизмененной живице хвойных несвойственно такое высокое содержание резена, как янтарю. Обычно его содержание не превышает 10%, в то время как в янтаре оно достигает 65%, т. е. слишком велико, чтобы его можно было объяснить осмолением примеси терпеновых масел, количество которых в выделяющейся свежей живице значительно ниже, причем основная часть эфирных масел улетучивается вскоре после выделения живицы вследствие благоприятных климатических условий. Образование эфира янтарной кислоты и борнеола также можно представить как результат превращения абиетиновой кислоты в смоле, ставшей впоследствии янтарем. Рассмотрим кратко процесс образования эфира янтарной кислоты. По-видимому, в молекуле смоляных кислот хвойных должно содержаться «ядро» молекулы янтарной кислоты, поскольку нам удалось получить янтарную кислоту сухой перегонкой или сплавлением с едким калием из смоляных кислот хвойных и из ряда живиц североамериканского и французского происхождения. Судя по всему, в янтаре имела место перестановка: произошел разрыв каких-то связей «ядра» янтарной кислоты с последующим образованием ее эфира. Кроме того, возможно наличие в абиетиновой кислоте наряду с «ядром» янтарной кислоты также «ядра» терпена. Вероятно, превращение абиетиновой кислоты янтаря в эфир янтарной кислоты происходило при окислении с одновременным разрывом кольца. Мы предполагаем, что элемент янтарной кислоты замкнут по следующей схеме: СНз СНз I I со О -0-С3Н7 -^<С° у-<" у-' хсоон соон~ Элемент янтарной Элемент резинола кислоты (Ci2) Это допущение основывается, с одной стороны, на явлениях автоокисления и полимеризации, наблюдаемых у современных смол хвойных, с другой — на результатах анализа янтаря. Следует учитывать, что разрыв кольца происходит обычно под действием активного кислорода, не упуская также из виду геологическую продолжительность процессов» (перевод наш. — С. С). Отсутствие свободной янтарной кислоты в прозрачном сук-' цините побудило К. Плонайта [Plonait, 1924] высказать другую точку зрения на формирование некоторых веществ, выделенных 98
из янтаря А. Чирхом. В частности, он указывал на возможность образования янтарной кислоты из клеточного сока, выделявшегося одновременно с живицей. Доказательство тому он видит в широкой распространенности янтарной кислоты в растениях и ее родстве с такими соединениями, как аспарагин, винная кислота и виноградный сахар, которые встречаются в соках растений. Это мнение подкрепляется единодушными высказываниями ряда других исследователей [Klebs, 1880; Conwentz, 1890 б; Helm, 1878; Dahms, 1901] относительно возникновения замутненных разностей сукцинита за счет примеси клеточного сока растений, истекавшего совместно с живицей. Обнаруженная К. Плонайтом свободная янтарная кислота в пустотках костяного сукцинита и наличие в них органических и неорганических солей кальция при одновременном отсутствии натрия служит подтверждением высказываемой им точки зрения. С этих позиций отсутствие в прозрачном сукцините свободной янтарной кислоты и ее этерификация объясняются следующим образом. «Для прозрачного сукцинита —по данным А. Чирха, — характерно присутствие ряда окисленных веществ, содержащих в молекуле спиртовые группы. Эти вещества образовались путем автоокисления и полимеризации из абиетиновой кислоты или эфирных масел и могут давать эфиры с янтарной кислотой. (В прозрачном сукцините А. Чирх нашел янтарную кислоту, связанную в виде эфира с таким веществом.) Поскольку любое образование эфира основано на отщеплении молекулы воды от каждой молекулы кислоты и окисленного вещества и поскольку между реагирующими веществамтт по закону действующих масс наблюдается химическое равновесие, присутствие воды, естественно, препятствует образованию эфира янтарной кислоты. Поэтому этерификация янтарной кислоты, содержавшейся в клеточном соке, могла произойти только после «осветления» смолы и испарения воды из клеточного сока. Процесс этерификации ускоряется под действием солнечного тепла (способствующего «осветлению» смолы), и поэтому понятно, что свободная янтарная кислота отсутствует в прозрачном янтаре и встречается только в костяном, который был защищен от действия солнечного света и остался замутненным и заполненным водой. Последующее действие морской воды на содержимое пустоток костяного сукцинита не имело места, так как в противном случае в них должны были бы присутствовать соли натрия» (перевод наш. — С. С). Химическое изучение сукцинита, проведенное Л. Шмидом и Л. Эрдешем [Schmid, Erdos, 1933] по иной схеме, дало результаты, отличающиеся от результатов А. Чирха. Так, из спиртораствори- мой части сукцинита наряду с сукоксиабиетиновой кислотой, сукциноабиетиноловой кислотой, борнеолом и рядом ближе неопределимых соединений была получена янтарная кислота. Из сукцинина в результате многодневного омыления 10%-ным едким натром был выделен ряд ранее неизвестных веществ, янтарная кислота и только 22% резена. При дегидрировании этих веществ с селеном были получены два углеводорода следующего состава: С13Н14 и С1б Н14, из которых первый оказался 1, 2, J-три- 7* 99
метилнафталином (агаталин), а второй — 1,7-диметилфенантре- ном (димантрен). В последнее время использование Г. К. Сергановой и С. Р. Ра- фиковым [1965] применительно к янтарю опыта изучения состава и строения полимерных соединений дало новую информацию о его химическом строении. Так, по данным набухания в растворителях был вычислен вес отрезка макромолекулы, заключенный между двумя поперечными связями. Его величина составляет 5000 кислородных единиц. Попутно определялись эквиваленты функциональных групп в янтаре (табл. 11). Т а блица 11 Функциональные группы янтаря (по Г. К. Сергановой и С. Р. Рафикову, 1965) Функциональные группы Карбоксильные Сложноэфирные Гидроксильные Перекисные Сумма непредельных * Поскольку диеновые входят в предположить опечатку в первоисто Эквиваленты, ед. мол. веса До экстрагирования 1870 650 1500 30 000 420 1600* Фракция Нерастворимая 3 300 850 2 300 30 000 450 1800* Растворимая 730 400 1400 12 000 390 1 600 * | сумму непредельных, здесь можно чнике. Полученная этими авторами информация дополняет наши знания о составе и строении янтаря, однако ее нельзя считать исчерпывающей. Приведенные здесь результаты химического изучения сукцинита, полученные различными исследователями на уровне современной химии смол, весьма наглядно показывают, насколько сложным и еще далеким от окончательного решения является вопрос о химическом составе и конституции сукцинита. ОПТИКА И СПЕКТРОМЕТРИЯ Прозрачность, цвет, блеск, показатель преломления, оптические аномалии, оптическая активность экстрактов сукцинита Степень прозрачности сукцинита варьирует в весьма широких пределах — от совершенно прозрачного до непрозрачного. Уменьшение прозрачности сукцинита, как впрочем и остальных 100
ископаемых смол, вызвано присутствием в массе смолы микроскопических пустоток преимущественно сферической и реже эллипсоидальной формы (рис. 18). В зависимости от их размера, густоты и распределения различают следующие разности янтаря: облачный, бастард, костяной и пенистый. Первая полупрозрачная, вторая просвечивает лишь в тонких осколках, остальные практически непрозрачны. Рие. 18. Сферические и эллипсоидальные пустотки в сукцините (прозрачный шлиф). Размер кадра 0,70 X 0,98 мм. Без анализатора. Исследование в шлифах трех из указанных разностей сукцинита позволило Р. Клебсу [Klebs, 1887] установить для них следующую зависимость между размером и плотностью пустоток (табл. 12). Пенистый янтарь характеризуется наличием пустот различного диаметра — от нескольких микрон до нескольких миллиметров. Перечисленные разности янтаря выделены довольно условно, поэтому относительно часто мы можем наблюдать и промежуточные между ними разности. Чаще всего они являются переходными между бастардом и костяным или между костяным и пенистым. Нередко в одном куске янтаря сочетаются все упомянутые разности. Сочетание облачного сукцинита и бастарда является скорее правилом, чем исключением. Довольно часто встречается в янтаре сочетание костяной и пенистой разности, реже можно 101
Таблица 12 Зависимость между размером и плотностью пустоток для основных разностей сукцинита Разность сукцинита Облачный . . . Бастард .... Костяной .... Диаметр пустоток, мм 0,02 0,0025—0,012 0,0008—0,004 Число пустоток на 1 мм2 площади шлифа 600 2 500 900 000 Отношение площади пустоток к площади шлифа 0,10 0,25 0,42—0,52 | наблюдать совместно костяной и прозрачный янтарь. Необходимо отметить, что указанные разности в пределах одного куска янтаря могут быть либо связаны друг с другом взаимными переходами, либо иметь четкую поверхность раздела. В пределах каждой из рассмотренных разностей также имеются неоднородности, обусловленные как различной густотой пустоток в массе янтаря, так и различным пространственным распределением участков с пустотками разных диаметров. Типичным примером первого может служить янтарь типа бастард, изображенный на рис. 19, а. Узор в этом образце создается определенной комбинацией участков с различной густотой скопления пустоток одинакового диаметра. Второй случай можно наблюдать на рис. 19, б, где показан янтарь типа бастард, узор которого образует участки с пустотками различного диаметра. Нередки случаи, когда в одном куске янтаря сочетаются участки с пустотками различного диаметра и с разной густотой их скопления. Именно такая комбинация дает сочетание трех и более разностей янтаря в одном образце. Это явление иллюстрируется рис. 20, а, где сочетаются облачный, костяной янтарь и бастард. В таких случаях у костяного янтаря наблюдаются четкие границы (рис. 20, б). Наибольшей однородностью обладает костяной янтарь, в котором пустотки располагаются равномерно и имеют приблизительно одинаковый диаметр. Изредка в нем наблюдаются участки с пустотками, отличающимися как по диаметру, так и по густоте распределения (рис. 21). Как показали наши массовые наблюдения костяного янтаря в шлифах, преобладающий размер его пустоток колеблется в пределах 0,005—0,015 мм, что заметно отличается от данных Р. Клебса. Лишь в тех случаях, когда эта разность связана постепенным переходом с прозрачным янтарем, диаметр пустоток в ней укладывается в интервал, указанный Клебсом (рис. 22, а, б, в, г). Значительные расхождения с данными Клебса были получены также при изучении облачной разности сукцинита. Оказалось, что в большинстве образцов замутнения вызваны пустотками 102
Ж и \?~"** S^> 1 *" V' " ■НР^; ' ННк _-ijgj^2 ..^ ;ppr ... * * Рис. 19. Узоры в сукцините типа бастард, образованные неравномерным распределением пустоток примерно одинакового диаметра (а) и сочетанием участков с пустотка- ми разного диаметра (б). Размер кадра 4,0 х 5,6 мм. Без анализатора. 103
■ 1\£)!йяЙЙЖ:^ :й ?1У^ Рис. 20. Сочетание в одном шлифе трех основных разностей сукцинита: облачной (в шлифе при данном увеличении производит впечатление прозрачного), бастарда (серые участки с расплывчатыми контурами) и костяной (темно-серые участки с четкими контурами). а — размер кадра 4,0 X 5,6 мм; б — деталь изображенного здесь узора. Размер кадра 0,7 X 0,98 мм. Без анализатора. 104
диаметром около 0,001 мм. На рис. 23 показан шлиф облачного сукцинита. Таким образом, создается впечатление, что возникновение указанных разностей сукцинита в большей мере обусловлено густотой расположения пустоток и в меньшей — их диаметром. Даже беглое ознакомление с непрозрачными разностями янтаря позволяет невооруженным глазом заметить в них струйчатые или концентрические узоры, обусловленные неравномерной Рис. 21. Участок с относительно крупными пустотками в костяном янтаре (прозрачный шлиф). Размер кадра 0,7 х 0,98 мм. Без анализатора. замутненностью. О причинах возникновения этих узоров, так же как и о природе самой замутненности, высказывались различные предположения. Так, еще Й. X. Айке [Ауске, 1835] объяснял замутненность янтаря обособлением в выделяющейся живице жидкостей и газов, из которых первые представляют собой соки растения, а вторые — летучие компоненты живицы. Позже Г. Конвентц [Conwentz, 1890] обнаружил в нормальных смоляных ходах янтарной древесины прозрачную смолу, а в патологических — замутненную. Полагая, что в последнем случае замутненность смолы обусловлена примесью клеточного сока, он пришел к выводу, что этой же причине обязаны своим возникновением все замутненные разности янтаря. Такая точка зрения на 105
106 Рис. 22. Электронно микроскопические снимки костяного ян Видны очертания пустотой, значительно отличающихся по диамст
' , таря, полученные методом самооттеняющихся угольных реплик. рам. Размер кадров, мк: а и б — 5,7 х 7,0; в и г — 6,7 X 8,3. 107
происхождение замутнений в янтаре стала господствующей и была принята без оговорок рядом известных исследователей янтаря [Dahms, 1914Д; Andree, 1937]. По мнению же К. Шуберта [Schubert, 1961], причиной их возникновения являются пузырьки газа, образующиеся в результате брожения обрывков растительной ткани под действием слюнных выделений личинок-древоточцев. Этот же автор дает следующее объяснение совместного нахождения прозрачной и костяной Рис. 23. Узор в облачном сукцините (прозрачный шлиф). Размер кадра 4,0 X 5,6 мм. Без анализатора. разности. Он считает, что указанные пенообразные продукты брожения вымывались из ходов древоточцев потоками прозрачной живицы и, смешиваясь с ней, истекали наружу, где и затвердевали. Еще одна попытка объяснить возникновение узоров в замутненном янтаре была сделана П. Даамсом [Dahms, 1914,X], считавшим, что концентрические и струйчатые узоры образуются при стекании вязкой живицы по стволу дерева. Кроме того, он допускал возможность образования различных сложных узоров вследствие цементации обломков уже затвердевшей живицы более поздними еще жидкими ее порциями. 108
Ознакомление с обширным фактическим материалом позволяет найти еще один подход к решению вопроса о природе замут- ненности янтаря. Можно считать установленным, что наиболее богатый узорами янтарь типа бастард образуется в «смоляных карманах»*. При изучении образцов янтаря, которые образовались в результате затвердевания живицы в «смоляных карманах», отмечаются следующие интересные явления. В шлифах, ориентированных перпендикулярно к стенкам таких образований, можно Рис. 24. Узор в янтаре типа бастард. Шлиф ориентирован перпендикулярно к стенке «смоляного кармана». Размер кадра 4,0 X 5,6 мм. Без анализатора. наблюдать, как внутрь «смоляного кармана» внедряются порции живицы, в продольном сечении напоминающие протуберанцы (рис. 24). Эти образования состоят из ряда концентрических зон, отличающихся по величине или густоте расположения пустоток, обусловливающих замутненность. Контуры этих «протуберанцев» довольно четкие. Нередко они секут остальные узоры. В сечении, перпендикулярном к их длинной оси, они дают концентрический рисунок, по очертаниям приближающийся к эллипсу, * С формальной стороны исключением можно считать янтарные «капли», сложенные бастардом. Однако не следует забывать, что они генетически связаны со «смоляными карманами». 109
окружности или другим подобным фигурам. Таким образом, если бы образования, показанные на рис. 24 рассечь плоскостью, перпендикулярной к рисунку, по диагонали от нижнего левого угла к правому верхнему, то можно было бы получить узор, подобный изображенному на рис. 19, а. Попытаемся объяснить механизм возникновения описанных явлений. Нетрудно представить, что заполнение «смоляного кармана» живицей не было процессом одноактным. Выделение живицы происходит из множества смоляных ходов. По-видимому, более поздние порции живицы «впрыскивались» в «смоляной карман» уже под значительным давлением *. При этом они должны были внедряться в предыдущие порции и в некоторой мере перемешивать содержимое «смоляного кармана». То обстоятельство, что живица, выделявшаяся из разных по генезису смоляных ходов и в разное время, могла содержать различную примесь клеточных соков и (или) летучих компонентов, должно было привести к образованию неоднородностей, обусловленных различиями в распределении участков с разной густотой и диаметром пустоток. Эти струи живицы перемешивались самым причудливым образом в зависимости от насыщенности их клеточным соком и (или) летучими компонентами, от величины порций живицы и давления, под которым они поступали в «смоляной карман», а также от величины давления в самом «смоляном кармане». После полимеризации живицы это приводило к тому, что единый смоляной агрегат состоял из участков с различной густотой и диаметром пустоток и эти участки распределялись в данном агрегате очень разнообразно. Эти процессы, как нам представляется, сыграли решающую роль в формировании узоров в неоднородных по степени замутненности кусках янтаря. Вместе с тем нельзя полностью исключить влияния и таких явлений, как перераспределение в вязкой еще живице пустоток с образованием узоров, напоминающих кольца Лизеганга. Для подкоровых и внутрикоровых выделений живицы, получивших выход на поверхность, в определенной мере возможно также возникновение узоров и неоднородностей, вследствие медленного и незначительного по масштабам сползания вязкой смоляной массы. В этой массе на поверхности, обращенной к солнцу после существенного размягчения живицы, возможно было также возникновение слабых конвекционных токов, способствовавших появлению неоднородностей Цвет сукцинита варьирует в довольно широких пределах: от бледно-желтоватого, почти бесцветного, до красно-коричневого. * Как известно, давление внутри «смоляного кармана» может подниматься до 10 атм [Перелыгин, 1963], в то время как внутри смоляных ходов оно может достигать даже 100 атм [Bunsgen, Munch, 1927]. НО
Наиболее распространены желтые тона. Можно предположить по аналогии со многими органическими соединениями [Raman, Bhagavantam, 1929], что свойственная янтарю желтая окраска обусловлена группами С=0, занимающими определенное положение в молекуле. В процессе искусственного обесцвечивания янтаря происходит перестройка структуры с участием группы С=0, что находит отражение в изменении конфигурации полосы поглощения (v = 1700ч-1740 см"1) на ИК-спектре обесцвеченного янтаря (рис. 25). Этот факт подтверждает наше предположение о стерео- хроматической природе желтой окраски янтаря. Кривые пропускания и отражения*, полученные для различных по окраске и степени прозрачности образцов сукцинита (рис. 26, А, Б), обладают следующими особенностями: в спектрах всех образцов присутствует широкая полоса поглощения в области 400—540 ммк. Максимум этой полосы на кривых отражения желтых и белых замутненных янтарей расположен в области 410— 415 ммк; для серых янтарей он несколько сдвинут в область 430—435 ммк. Таким образом, мы наблюдаем своеобразный оптический парадокс: визуально определяемый как молочно-белый непрозрачный янтарь (обр. 28) по спектральным характеристикам является желтым. На кривых отражения обр. 28 и 276, представленных непрозрачной белой (костяной) разностью сукцинита наблюдается также заметное поглощение в области 560—750 и 560—650 ммк соответственно. По-видимому, оно обусловлено внедрением окиси хрома в микроскопические пустотки янтаря, что могло иметь место при полировании образцов. Визуально на их полированных поверхностях можно заметить слабо-зеленоватый оттенок. На кривых пропускания прозрачных и слабозамутненных (облачных) образцов полосы поглощения имеют такое же положение, но максимум поглощения как для желтых, так и для серых (бесцветных в проходящем свете) образцов сукцинита лежит в области 425 ммк. Интенсивность отражения падает от белых образцов к желтым, т. е. от более замутненных к менее замутненным. 1900 1700 Волновое число, см 1500 1 Рис. 25. Конфигурация полосы поглощения в области 1700—1740 см-1 на ИК-спек- трах исходного желтого (/) и искусственно обесцвеченного (II) янтаря. Кривые были сняты на двухлучевом спектрометре марки СФ-2М. 111
Обр. Я UQO 500 600 700 Длина болны7 ммк Рис. 26. Спектральные кривые серого (пунктир), желтого и костяного янтаря (сплошные линии). А — кривые отражения; Б — кривые пропускания. 112 500 600 700 Длина долны, ммк
Интенсивность пропускания при наличии слабых облачных замутнений в янтаре падает на 50% и более. В органических соединениях большое влияние на поглощение света оказывают пространственные факторы, приводящие к искажению формы молекулы. В частности, если молекула перестает быть плоской, то происходит сдвиг максимума поглощения в более коротковолновую область. Одновременно с повышением цвета интенсивность поглощения уменьшается в 1,5—2 раза. Подобные явления мы наблюдаем и в янтаре. В образцах вскрышного янтаря желтовато-серого цвета в отраженном свете и бесцветных в проходящем, так же как и в искусственно обесцвеченном янтаре, отмечается четкий сдвиг основного максимума поглощения в более коротковолновую область.* Попутно в таких янтарях наблюдается заметное снижение интенсивности пропускания и отражения, примерно вдвое, а интенсивность полосы поглощения в области 400—550 ммк ориентировочно в три раза ниже, чем у остальных образцов сукцинита.** Изложенное выше позволяет считать, что серые окраски в янтаре являются вторичными и обусловлены не только перестройкой с участием С = О групп, но также заметной деформацией участка молекулы, ответственного за поглощение в видимой области спектра, сопровождающейся отклонением его формы от плоской. Подобная деформация молекулы, как показывают проведенные нами эксперименты по искусственному обесцвечиванию янтаря, происходит в результате длительного нагревания желтого недо- окисленного янтаря до температуры около 250° С при свободном доступе кислорода воздуха. Такие условия могли иметь место в природе при пожарах торфяников, самовозгорании и тлении скоплений разлагающихся растительных остатков и т. п. Возможно также, что большая продолжительность окисления могла компенсировать действие повышенной температуры. Поэтому уместно предположить, что возникновение серых и бесцветных разностей так называемых «вскрышных янтарей» имело место именно в подобных условиях. Подтверждением этому могут служить некоторые морфологические особенности указанных разностей янтаря. Например, их окисленная корка очень часто имеет с поверхности буровато-черную окраску и производит впечатление как бы пригорелой. Красноватые тона в янтаре также обязаны своим происхождением окислению. Это особенно четко заметно на поверхности * По данным изучения спектров этих образцов на приборе СФ-4 в области 350—450 ммк было установлено, что у природных серых и искусственно обесцвеченных янтарей полное поглощение происходит в области 350 ммк, в то время как у желтых янтарей оно наблюдается лишь в области около 380 ммк. ** Эти данные согласуются с известным тезисом о том, что тела серого цвета приблизительно одинаково, но не полностью поглощают лучи всей видимой области спектра. 8 Янтарь 113
:з а: а 5С to ^) с: о ci. с: сукцинита, длительное время подвергавшегося окислению. Она докрыта окисленной коркой, внешняя зона которой имеет красновато-бурый оттенок и связана постепенными переходами через красный и оранжевый с желтым (или бесцветным) неизмененным янтарем. В случае продолжительного интенсивного окисления сравнительно небольших кусков янтаря (диаметром в 1—2 см) весь кусок приобретает буровато-красную окраску. Такое изменение окраски сопровождается значительным присоединением кислорода, количество которого достигает нередко 50% от изначального его содержания в янтаре. При этом имеет место структурная перестройка с участием групп С — О, что отчетливо наблюдается по ИК-спектрам окисленного янтаря в области 1700—1740 слГ1 (см. рис. 27). Однако по своему характеру она отличается от таковой, наблюдаемой при обесцвечивании янтаря. Углубление цвета при окислении янтаря позволяет предположить, что этот процесс сопровождается только изменением валентных углов, без существенного нарушения плоской формы участков макромолекулы, ответственных за поглощение в видимой области спектра. Подтверждением этого может служить наличие у окисленных красно-бурых янтарей в ИК-области спектра максимума поглощения около 1730 см'1 [Савкевич, Шакс, 1964в], который приписывается сложным эфирам и лактонам без напряженного* цикла [Алексеева, Самарина, 1966]. Очень редко в сукцините в отраженном свете наблюдается голубая окраска различной интенсивности: от бледной небесно-голубой до васильково-синей. Как правило, она приурочена к облачным участкам янтаря и располагается в виде размытых пятен и полос. Особенно отчетливо голубые тона видны на темном фоне. О причинах возникновения этой окраски высказывался ряд предположений. По мнению О. Гельма, она вызвана дисперсной примесью голубых кристалликов вивианита или марказита [Helm, 1884,Х]. Р. Клебс [Klebs, 1889] и П. Даамс [Dahms, 1894,11] считали, что голубая окраска вызвана субмикроскопи- 1900 1700 1500 Волнодое числовом Рис. 27. Конфигурация полосы поглощения в области 1700—1740 см-1 на ИК-спек- трах неокисленного янтаря (2) и окисленной красновато- бурой корки (II) того же куска янтаря. * По-видимому, правильнее было бы говорить об отсутствии у цикла торзионыых напряжений, ответственных за отклонение его формы от плоской. 114
ческими дустотками диаметром в 0,0008 мм, расположенными так же густо, как и в костяной разности сукцинита. В целях уточнения причин возникновения голубой окраски янтаря мы изучили 10 образцов голубого янтаря под электронным микроскопом методом самооттеняющихся угольных реплик. Во всех случаях на репликах были видны только отпечатки цусто- ток с округлыми очертаниями диаметром около 0,17 мк (рис. 28). Их густота колеблется от 1,6 • 106 до 4,0 • 106 мм'2. Отсутствие Рис. 28. Пустотки диаметром около 0,17 лек, обусловливающие голубую окраску янтаря. Электронномикроскопический снимок, полученный методом самооттеняющихся угольных реплик. Размер кадра 5,7 х 7,0 лек. прочих включений позволяет считать, что голубая окраска янтаря обусловлена указанными пустотками. Ее природа хорошо объясняется основными положениями оптики мутных сред. Так, если осветить однородное вещество, в котором на расстояниях, превышающих длину волны падающего света, беспорядочно вкраплены частицы (размер их может быть меньше длины волны), то в нем возникает рассеивание света. При рассеивании белого света в мутном веществе с достаточно мелкими частицами (диаметром около 1/5—1/10 длины волны) рассеянный свет кажется голубым, так как по закону Рэлея лучи с меньшей длиной волны рассеиваются сильнее. В проходящем свете такое мутное вещество кажется красноватым из-за обеднения спектра более коротковолновой 8* 115
компонентой в результате ее рассеяния. Именно эти явления мы и наблюдаем в голубом янтаре. Зеленые оттенки в янтаре наблюдаются в тех случаях, когда участки, обусловливающие описанные выше явления, отделены от наблюдателя достаточно толстым слоем желтого прозрачного янтаря. Таким образом, голубая и зеленая окраска янтаря является типичным примером так называемых псевдохроматических окрасок, по классификации А. Е. Ферсмана [1962]. Рис. 29. Обилие полуразложившихся фрагментов древесной ткани в непрозрачном янтаре (прозрачный шлиф). Размер кадра 1,8 х 3,0 мм. Без анализатора. Белая и бледно-желтая окраска костяного янтаря также обусловлены светорассеиванием, с той только разницей, что рассеивание света происходит от частиц значительно более крупных размеров. Их диаметр в несколько раз превышает длину волны падающего света. Этим и объясняется тот факт, что белые в отраженном свете образцы обладают полосой поглощения, характерной для обычного желтого янтаря (см. рис. 26). Буроватые оттенки в костяном янтаре и бастарде вызваны наличием в пустотках бурого вещества, обволакивающего их стенки. Кроме того, можно встретить непрозрачный бурый янтарь, окраска которого обусловлена обильными включениями микроскопических фрагментов древесины бурого цвета (рис. 29). Все разновидности сукцинита, кроме окисленного, дают белую черту. У окисленного янтаря цвет черты шафранно-желтый, Ив
причем густота окраски возрастает с повышением степени окислен- ности испытуемого материала. Блеск у большинства разновидностей сукцинита на свежем сколе стеклянный, только у костяного и пенистого янтаря он матовый. Промежуточное положение между прозрачным и костяным янтарем занимает по блеску бастард. Это легко объясняется тем, что в костяном янтаре более половины поверхности излома покрыто углублениями, рассеивающими свет, отчего поверхность излома становится матовой. Эти углубления образуются на сколе в результате разрушения микро- пустоток, обусловливающих заму тненность янтаря. В бастарде, где густота и размеры пустоток подвержены значительным колебаниям, блеск на поверхности излома может варьировать от стеклянного до матового. Янтарь — минерал оптически изотропный. Как показало проведенное нами изучение более ста образцов*, его показатель преломления (nD) колеблется в пределах от 1,538 до 1,543, причем 86% всех измерений попадает в область п = 1,539ч-1,542. Распределение частот встречаемости отдельных показателей преломления в указанном интервале приведено на рис. 30. Полученные данные согласуются с результатами К. Пло- найта [Plonait, 1926], который нашел nD = 1,5384-г-1,5453. В литературе [Muhlheims, 1888] имеются также данные ** об изменении показателя преломления янтаря в зависимости от длины волны монохроматического светаi 40 30 20 10 п /// w v Пъ Рис. 30. Диаграмма распределения частот встречаемости различных значений показателя преломления сукцинита. 7 — 1,538; 77—1,539; 777—1,540; IV— 1,541; У— 1,542 (в пределах погрешности 0,0005). па = 1,54063 nD =1,54648 пв = 1,54178 лБ2 = 1,55145 пс = 1,54296 nF =1,55434 Дисперсия nF_a = 0,01371 * Показатель преломления определялся в иммерсионных препаратах. Показатели преломления иммерсионных жидкостей проверялись на рефрактометре до и после работы с серией препаратов. Результаты приводились к температуре +18° С. Погрешность определения составляла ±0,0005. ** Несмотря на то, что эти данные были получены в результате измерений на усовершенствованном рефрактометре Пульфриха, их точность определенно завышена: она не может превышать четвертого знака после запятой. 117
Наши исследования, как и исследования К. Плонайта, не выявили взаимосвязи между величиной показателя преломления и определенной разностью янтаря (прозрачный, облачный, бастард и костяной). Не удалось также обнаружить такой взаимосвязи и с колебаниями удельного веса неизмененного янтаря. Вопреки литературным данным [Dahms, 1906,VIII; Катинас, 1966а*], нами было установлено, что показатель преломления окисленного янтаря существенно выше, чем у неокисленного: он колеблется в довольно широких пределах от 1,547 до 1,559. Наиболее распространенным для окисленного янтаря является значение nD = 1,550 ч-1,554. Иногда в сукцините наблюдаются оптические аномалии. По происхождению их можно разделить на естественные и искусственные. Первые вызваны теми внутренними напряжениями, которые возникают в ископаемой смоле во время затвердевания и фосси- лизации в результате имевшихся в ней неоднородностей. Оптические аномалии искусственного происхождения вызваны деформациями и остаточными напряжениями, которые появляются в янтаре в процессе его механической и (или) термической обработки. Возникающее при этом двупреломление не превышает значения 0,013, однако чаще всего оно равно 0,006-0,008. Весьма интересным свойством янтаря является оптическая активность его экстрактов. Изучение оптической активности самого янтаря невозможно, так как этому мешает его сравнительно густая окраска и наличие оптических аномалий. Детальное изучение вращения плоскости поляризации экстрактов янтаря **, предпринятое К. Плонайтом и С. Лебманном [Plonait, Loeb- mann, 1930], привело к следующим результатам. Экстракты всех разновидностей естественного, а также прессованного янтаря вращают плоскость поляризации вправо. Их удельное вращение колеблется от +20ч-+20,5 до +29°, 1 вне зависимости от использованного растворителя и предыстории образца. Это тем более удивительно, что янтарь при прессовании подвергается действию относительно высокой температуры и высокого давления. * Данные Катпнаса заимствованы из работы Даамса, хотя и без соответствующей ссылки. ** Подготовка образцов к измерению удельного вращения велась следующим образом: образец янтаря весом в 10 г измельчали до крупности зерна 0,3 мм и смешивали примерно с таким же объемом прокаленного кварцевого песка. Смесь помещали в аппарат Сокслета и экстрагировали эфиром или спирто-бензолом в течение 12 ч. Из полученного экстракта удаляли растворитель; от сухого остатка брали навеску в 0,2—0,1 г, которую растворяли в 10 мл эфира или диоксана. Этот раствор и использовали для измерения вращения плоскости поляризации. 118
Инфракрасная спектрометрия, люминесценция и ее спектры, триболюминесценция Широкое использование инфракрасной (ИК) спектрометрии в органической химии и минералогии показало пригодность данного метода как для исследования ряда тонких деталей строения органических соединений и неорганических минералов, так и для диагностики этих объектов. Указанные обстоятельства побудили нас использовать ИК-спектрометрию при изучении ВолноВое число, см'1 Рис. 31. Характерные ИК-спектры сукцинита. Спектры сукцинита: I — прозрачного; II — костяного; III — бастарда; IV—V — переходной разности от костяного к бастарду. янтаря в надежде получить информацию о некоторых особенностях его конституции [Савкевич, Шакс, 1964,а, б, в]. Сложность состава ископаемых смол и отсутствие данных об их строении заставили нас подойти к решению этого вопроса эмпирически, путем сопоставления спектров как отдельных разностей янтаря, так и образцов с различной геологической историей. Такое сопоставление позволило выявить специфическую конфигурацию ИК-спектров сукцинита, обусловленную определенным сочетанием основных полос поглощения и близким к постоянному /соотношением их интенсивности (см. рис. 31). 11&
Перечень полос поглощения, отмеченных в ИК-спектрах сукцинита, приведен в табл. 13. Таблица 13 Полосы поглощения в ИК-спектрах сукцинита (область 700—2000 см'*) Волновое число, см~1 700 \ 1 750 / 800 820 850—860 890 913 ) 928-940 950 J 980 1 1020 1040 J 1055—1060 1160—1170 1190-1270 1320 1350 1378—1387 1390—1400 1415—1422 1455—1460 1648—1660 1690—1700 ) 1713—1720 [ 1730-1740 J * Интенсивность оц Интенсивность * Очень слабая Слабая Очень слабая Слабая Сильная Очень слабая Слабая — средняя Очень слабая Сильная Горизонтальное плечо, иногда осложненное симумами 1213—1220, 1240 и 1260 сл"1 I Очень слабая (плечо) Слабая (плечо) » » Слабая (плечо на предыдущей полосе) Очень слабая Очень сильная Слабая— средняя Очень сильная енивалась визуально. мак- Рассмотрение ИК-спектров * серии образцов показало, что для них характерны полосы поглощения кислородных соединений и непредельных связей. Среди кислородных соединений в сукцините преобладают соединения, содержащие связи С = О и С—О—С сложных эфиров (в спектрах поглощения наблюдаются полосы валентных колебаний С=0 и С—О—С, v = 1160, 1210—1270, 1710—1740 см'1). Кроме того, в сукцините присут- * Спектры получены на инфракрасных двухлучевых спектрометрах UR-10 и UR-20 (фирмы Цейсе, ГДР), интервал частот 700—3600 еж"1. Призмы NaCl и LiF. Образцы снимались в виде таблеток, приготовленных прессованием пудры исследуемых образцов с порошком оптически чистого KB г, причем концентрация исследуемого вещества в таблетке составляла 0,75%. 120
ствуют карбоновые кислоты (наблюдаются полосы поглощения деформационных колебаний ОН v = 935 см'1, валентных, С—О или деформационных колебаний ОН v = 1250 еле"1, колебаний С=0 v = 1710 еле"1 и валентных колебаний ОН v = 3450 еле"1). Содержание кислот в различных образцах сукцинита неодинаково. В составе всех образцов присутствуют различные формы непредельных связей. 1. Связи типа CRiRa^CHa (полосы поглощения валентных и деформационных колебаний С—Н v = 890, 1410, 1645, 3090 см"1) и CRXR2=CHR3 (полосы поглощения того же типа колебаний С—Н v = 850, 3040 см"1), находящиеся в постоянном количественном соотношении (постоянно соотношение интенсивности полос поглощения). 2. Связи типа -СН=СН2 (v = 995, 1420, 1660, 1800, 3040, 3090 еле"1). Содержание соединений со связями типа —СН=СН2 в составе образцов сукцинита изменчиво. Можно предположить, что связь. СН=СН2 входит преимущественно в молекулы сложных эфиров, тогда как связи СЛ^з^СНа и CRxR^CHRg принадлежат главным образом молекулам кислот или других кислородных соединений (по соответствию в изменениях количественной характеристики их содержания от образца к образцу). В составе единичных образцов, возможно, присутствуют очень незначительные количества ароматических структур, поскольку в спектрах наблюдается слабое поглощение вблизи v = 1600 см"1, относящееся к плоскостным колебаниям С=С скелета, и v = = 3040 см"1, приуроченное к валентным колебаниям С—Н. Кроме того, в спектре сукцинита изредка наблюдается полоса поглощения с максимумом при v = 745 см"1, относящаяся к крутильным колебаниям групп СН2 и характерная для коротких алкильных цепей с числом СН2-групп, равным двум (п = 2). Полосы поглощения в области 1040—1055 см"1, по-видимому, следует отнести за счет наличия в составе янтаря алициклических систем, в то время как полоса с максимумом около 1020 см"1 может быть приписана и валентным колебаниям С—О в кислотах, спиртах, простых и сложных эфирах. Необходимо отметить, что в спектрах всех образцов янтаря имеются полосы поглощения с частотами v = 1387, 1455, 2872, 2930 см"1, Эти полосы следует отнести к деформационным и валентным колебаниям С—Н в группах СН2 и СН3*. С помощью ИК-спектрометрии были также зафиксированы некоторые изменения, происходящие в строении сукцинита при окислении. Изучение производилось путем сравнения ИК-спектров окисленной корки и неизмененного ядра одних и тех же образцов * Во всех случаях интерпретация полос поглощения ИК-спектров была дана по работам А. Кросса [1961] и Л. Беллами [1957, 1963]. 121
сукцинита. В качестве объекта изучения были взяты два образца «вскрышного» янтаря (В-1 и В-2). Обр. В-1, представляет собой облачный янтарь, к периферии переходящий в прозрачный. Цвет слабый желтовато-серый, при электрическом освещении — серый. Тонкие пластинки в проходящем дневном и электрическом свете у прозрачных участков образца бесцветны, у облачных — Обр Q-1A 2000 1800 WOO 1U00 1200 1000 Волновое число, см ~1 800 Рис. 32. Сопоставление ИК-спектров сукцинита различных ступеней окисления. молочно-белого цвета. Излом раковистый, блеск на плоскостях излома жирный. Образец покрыт сравнительно толстой (порядка 1,5—2 мм) окисленной коркой красновато-буроватого цвета. Корка рассечена трещинами на полигональные фигуры и легко отслаивается от слабоизмененного янтаря. Обломки корки (ее внешней периферической части) имеют вишнево-красный цвет, а растертые до тонкого порошка приобретают охристо-желтый цвет. Для получения спектральной характеристики был взят 122
материал из прозрачного участка на периферии образца (В-1А)Т из облачного участка (В-1Б), а также отделена и исследована окисленная корка (В-1К). Обр. В-2 — это облачный янтарь желтовато-серого цвета (тонкие пластинки в проходящем свете молочно-белые). Излом раковистый, блеск на плоскостях излома стеклянный. Окисленная корка в отличие от предыдущего образца расслаивается на две части: наружную, более темного густо-вишнево-красного цвета (В-2К1) и внутреннюю, буровато-оранжевого цвета (В-2К2)Г плотно прилегающую к образцу и постепенно переходящую в неизмененный янтарь. Толщина окисленной корки около 2 мм. Сравнение полученных ИК-спектров показывает (рис. 32), что они довольно четко разделяются на две группы. В первую входят спектры обр. В-2, В-1Б и В-1А, содержащих кислородные соединения с четко разделяющимися спектральными признаками: эфирные соединения (валентные колебания связи С=0 сложных эфиров v = 1740 см"1) и карбоновые кислоты (валентные колебания связи С—О карбоновых кислот v = 1700 см'1). В образцах данной группы эфирные соединения и карбоновые кислоты присутствуют в сравнимых количествах. Вторую группу составляют обр. В-1К и В-2К1. По характеру содержащихся кислородных соединений обр. В-2К2 занимает промежуточное положение между обеими группами. Кислородные соединения, присутствующие в образцах второй группы в больших количествах, менее отчетливо проявляют свой характер в ИК-спектрах поглощения. Вместо двух четких максимумов v = 1700 смГ1 и v = 1740 см'1 наблюдается один, занимающий промежуточное по отношению к ним положение (v = 1725 см'1). Этому соответствует небольшое, но заслуживающее внимания уменьшение интенсивности полос непредельных связей (v = = 1645, 985, 895 см"1). Максимум поглощения v = 1645 см"1 в спектрах образцов второй группы смазывается, тогда как в спектрах образцов первой группы он выделяется достаточно четко. В приведенных ИК-спектрах заметны различия в соотношении интенсивности отдельных полос поглощения для облачной и прозрачной разности одного и того же образца неизмененного янтаря (рис. 22, спектры обр. В-1А и В-1Б). По-видимому, в этом случае отражаются какие-то тонкие различия в процессе полимеризации исходного материала. Возможно, теми же причинами следует объяснять и наиболее часто встречающиеся различия в конфигурации ИК-спектров сукцинита, например, различное соотношение интенсивности полос поглощения 985, 1040 и 1020 см"1, а также появление различного сочетания полос, осложняющих специфический горизонтальный участок спектра в области 1190—1270 см"1 (рис. 31). 123
Проведенные исследования показывают, что ИК-сдектры несут значительную информацию по конструкции янтаря, а также и других ископаемых смол. Однако частое наложение различных полос друг на друга и отсутствие их однозначной химической интерпретации не позволяет основывать изучение конституции янтаря только на одной ИК-спектрометрии. Для окончательного решения этого сложнейшего вопроса необходимо применение широкого комплекса физических, химических и физико- химических методов исследования. Янтарь обладает довольно ярко выраженной фотолюминесценцией под действием ультрафиолетового излучения. При наблюдении под ртутной лампой с фильтром Вуда прозрачный янтарь на свежем сколе имеет бледно-голубую люминесценцию. В то же время замутненные разности янтаря — облачный, бастард и костяной — обладают молочно-белым свечением со слабым голубым оттенком. Нередко к голубовато-белому свечению янтаря примешиваются желтые и зеленоватые оттенки. Окисленная корка янтаря люминесцирует в коричневых тонах. Имеющиеся в литературе [Popovici и др., 1960] характеристики люминесценции янтаря нуждаются в уточнении, поэтому для получения более достоверных данных нами было предпринято изучение спектров испускания сукцинита*. Полученные результаты свидетельствуют о том, что спектр люминесценции сукцинита характеризуется широкой полосой испускания в области 390—610 ммк с нечетким максимумом около 510 ммк (рис. 33). Тем самым люминесценцию янтаря можно отнести к таким случаям, когда выполняется правило Стокса, согласно которому спектр испускания характеризуется большими длинами волн, чем свет, вызывающий люминесценцию. Конфигурацию основной полосы испускания осложняют более или менее ярко выраженные второстепенные максимумы с длинами волн 407, 413, 421, 435, 453, 485, 489, 502, 516 ммк. Интенсивность испускания изменяется в ряду от бесцветного прозрачного янтаря через желтый к буровато-красному (окисленному). У окисленного сукцинита полоса испускания лежит в области 440—610 ммк и имеет два максимума, из которых первый, * Спектры люминесценции были получены как на спектрографе ИСП-51 с фотоэлектрической приставкой ФЭП-1, так и на кварцевом спектрографе ИСП-22, при комнатной температуре и температуре кипения жидкого азота (77° К). Люминесценция возбуждалась излучением ртутно-кварцевои лампы (СВД-120А — в первом случае и ДРШ-250 — во втором) с фильтрами УФС-3 (фильтр Вуда) и СЭС-14 (тепловой фильтр), выделяющими группу линий ртутного спектра вблизи 365 ммк. Для уменьшения реадсорб- ции возбуждение люминесценции производилось под углом в 45°. Регистрировалась люминесценция как плоско-полированной поверхности, так и порошка (размер зерна около 2 мк, толщина слоя около 100 мк), зажатого между двумя кварцевыми пластинками; съемка спектров была выполнена Н. А. Шейнерман, за что автор приносит ей благодарность. 124
более размытый, располагается около 530 ммк, а второй, более четкий, — при 547 ммк. Как нетрудно заметить, спектры люминесценции янтаря почти ничем не отличаются от спектров люминесценции, полученных при комнатной температуре для многих органических соединений. Такие спектры не дают никакой информации об электронно-колебательных состояниях молекул и не являются характеристичными. Тем не менее для ряда органических соединений, и главным образом ароматических полициклических углеводородов с конденсированными ядрами, их производных, гетероциклических и других соединений можно подобрать условия, в которых широкая полоса испускания в спектре люминесценции распадается на ряд 500 510 Длина Волны,ммк Рис. 33. Спектры люминесценции образцов сукцинита: I — прозрачного бесцветного; II — прозрачного желтого; III — бурой окисленной корки. весьма узких линий, относительная интенсивность, число и расположение которых характерны для каждого данного соединения. Необходимыми условиями для получения таких квазилинейчатых спектров являются специально подобранный растворитель из числа нормальных алканов (от w-пентана до w-декана) и низкая температура при проведении эксперимента (порядка температуры кипения жидкого азота). При этом наиболее четкий спектр может быть получен лишь в том случае, когда размеры молекулы растворителя близки к размерам молекулы изучаемого вещества. Попытка получить квазилинейчатый спектр сукцинита при температуре —196° С не привела к желаемому результату ввиду ничтожной растворимости сукцинита в w-алканах указанного ряда. Кроме фотолюминесценции янтарь обладает триболюмине- сценцией. Она проявляется в виде слабого желтоватого свечения во время растирания янтаря в ступке в хорошо затемненном помещении [Tschirch, Stock, 1933]. 125
Ядерный магнитный резонанс и электронный парамагнитный резонанс в сукцините В последние 10—15 лет получили развитие новые физические методы изучения вещества — ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), входящие в область радиоспектроскопии. Они открыли новые возможности как в области изучения тонких особенностей структуры молекулы, так и в изучении скоростей и механизма химических реакций. Поэтому данные методы находят широкое применение не только в химии, но и в минералогии. Спектроскопия ЯМР основана на поглощении энергии радиочастотного излучения веществом, помещенным в сильное и однородное магнитное поле. Взаимодействие вещества с однородным магнитным полем приводит к изменению величины напряженности этого поля в зависимости от магнитной восприимчивости (объемной или молярной) изучаемого вещества. Магнитная восприимчивость может быть положительной (парамагнитные вещества) и отрицательной (диамагнитные). Первый случай имеет место при наличии в молекулах вещества неспаренных электронов и составляет предмет исследования электронного парамагнитного резонанса. Методом ядерного магнитного резонанса исследуются почти исключительно диамагнитные вещества. В зависимости от состояния вещества (жидкого или твердого) применяют различные варианты этого метода: для исследования жидких веществ — ЯМР высокого разрешения, твердых —ЯМР- спектроскопию широких линий. Сущность этих методов и их практические аспекты достаточно полно освещены в ряде монографий и крупных обзоров [Эндрю, 1962; Ионин, Ершов, 1967; Бершов, Марфунин, 1963 и др.], поэтому на дальнейшем их рассмотрении мы здесь не останавливаемся. Поскольку метод ЯМР высокого разрешения применим исключительно для изучения жидких и невязких веществ, изучение янтаря проводилось методом ЯМР широких линий. Нами были исследованы * наиболее часто встречающиеся разности сукцинита и геданит. Результаты измерений и краткие характеристики изучаемых образцов янтаря приведены в табл. 14. Рассматриваемые образцы до спектрам ЯМР протонов можно разделить на две группы. В первой группе, включающей непрозрачный костяной сукцинит и замутненный сукцинит типа бастард, спектр ЯМР может быть охарактеризован широкой компонентой с широкой резонансной линией поглощения порядка АН ^ 9 гс и узкой компонентой, ширина линии которой лежит * Измерения были проведены при комнатной температуре на радиоспектрометре типа РЯ-2301 на частоте 13,4 мгц с использованием методики синхронного детектирования. 126
в пределах неоднородности магнитного поля радиоспектрометра {обр. Ф-1, Ф-2, Ф-3, 27). Вторая группа образцов (обр. К-4, К-5), представленная геданитом, имеет только одну широкую компоненту с шириной линии АН ^ 7,5 гс. Промежуточное Таблица 14 Ширина линии поглощения (АН) и содержание высокоподвижных протонных групп в янтаре Номер образца 27 Ф-3 Ф-2 Ф-1 31 К-4 К-5 26 АН, гс 8,80 ± 0,20 8,85 ± 0.20 8,70 ± 0,30 8,80 ± 0,30 7,42 ± 0,32 7,45 ±0,15 7,56 ± 0,24 7,45 ±0,15 Содержание протонов, находящихся в свободном состоянии, % 12 8 3 0,5 <0,5 Краткая минералогическая характеристика материала Сукцинит костяной Сукцинит (переходная разность от бастарда к костяному) бледно-желтого цвета Сукцинит замутненный (типа бастард) буровато-желтого цвета Сукцинит слабозамутненный, янтарно- желтого цвета Сукцинит прозрачный, янтарно-желто- го цвета Геданит слабозамутненный («облачный»), желтого цвета с зеленоватым оттенком Геданит прозрачный, винно-желтого цвета «Вскрышной» янтарь замутненный (типа бастард), молочно-белого цвета положение между этими группами занимают прозрачный сукцинит (обр. 31) и «вскрышной» янтарь (обр. 26), для которых в отличие от первой группы характерна меньшая ширина широкой компоненты (7,41 ±0,32 и 7,45±0,15 гс соответственно), а в отличие от второй — присутствие узкой компоненты (рис. 34). Уменьшение ширины линии ЯМР в геданитах (обр. К-4, К-5) и прозрачном сукцините (обр. 31) указывает, что эта группа имеет более упорядоченную структуру, чем костяной сукцинит и сукцинит типа бастард. Узкая компонента в спектре ЯМР непрозрачных янтарей свидетельствует о наличии в них высокоподвижных молекулярных протонных групп, которые вначале были нами приписаны янтарной кислоте, воде, сложным эфирным соединениям и т. д. [Савкевич, Сазонов, Страхов, 1966]. Интенсивность узкой компоненты растет от обр. 31 к обр. 27, т. е. связана определенным образом со степенью прозрачности. Используя методику разделения двухкомпонентных кривых поглощения ЯМР, предложенную Вильсоном и Пейке, мы про- 127
извели приближенную оценку числа протонов, ответственных за узкую и широкую часть линии поглощения ЯМР. Сравнительная оценка показала, что в исследованных образцах сукцинита число протонов, находящихся в подвижном состоянии, лежит в пределах от <0,5 (обр. 31) до 12% (обр. 27). i 1,5гс Рис. 34. Спектры ЯМР (половина первой производной кривой поглощения) балтийского янтаря при комнатной температуре. Для обр. Ф-3 и К-5 по опытно снятым записям сигнала ЯМР в виде первой производной линии поглощения ЯМР были определены значения вторых моментов Д#2, равные 12,21 ± 0,16 и 10,82 ± 0,18 гс2 соответственно*. Допустив наличие в ис- * В приведенные значения Л#2 внесены поправки на конечную амплитуду модуляции, конечную скорость прохождения и синхронный детектор. 128
следуемых образцах терпеновых циклов, дол учим приближенный теоретический подсчет АН2 порядка 10,7 гс2. Это значение, если считать, что межмолекулярный вклад составляет 15%, качественно совпадает с экспериментально наблюдаемым значением АН2. Уменьшение значения второго момента в геданитах (обр. К-4, К-5) можно объяснить уменьшением общего содержания соединений типа сложных эфиров (до-видимому, эфиров янтарной кислоты). Наличие в янтаре при комнатной температуре подвижных протонов, общее содержание которых менялось от одной разности к другой, заставило нас проследить, как изменяется содержание этих протонов в янтаре при нагревании*. Расчет процентного содержания подвижных протонов велся по экспериментально снятым сигналам поглощения путем вычисления отношения площади, занимаемой узкой компонентой сигнала, к общей площади сигнала ЯМР. Результаты исследований представлены графически на рис. 35, А, Б. Оказалось, что в процессе нагревания различные образцы ведут себя по-разному, причем некоторые из них можно объединить в группы, исходя из элементов подобия в величине изменения содержания подвижных протонов. Эти группы представлены соответственно на рис. 35, А и Б. Включение кривой обр. 31 в рис. 35, В сделано во избежание наложения ее на соседние графики на рис. 35, А, хотя по величине изменения содержания подвижных протонов она относится к группе кривых рис. 35, А. Примечательно, что у всех образцов при нагревании в интервале температур от 60 до 120° С, содержание подвижных протонов резко возрастает, превышая начальные (при температуре 20° С) значения в несколько раз. Так, у всех образцов при температуре 120° С оно находится в пределах от 12 до 38%. Этот факт свидетельствует о том, что возрастание содержания подвижных протонов при нагревании янтаря обусловлено не * Измерения производились на установке ЯМР для широких линий с использованием высокочастотного генератора, выполненного по схеме Паунда, на частоте 8800 кгц, при напряжении на контуре 50 те и уровне модуляции 1,5 гс. Регистрация спектров ЯМР была выполнена Н. Б. Страховым, Н. М. Михайловым, ГГ. П. Смирновым. Образцы янтаря представляли собой цилиндры диаметром 16 и высотой 20 мм, высверленные из кусков янтаря. Образцы вставлялись в стеклянную пробирку с внутренним диаметром 16,2 и наружным диаметром 18 мм, которая в свою очередь помещалась в стеклянный дьюар термодатчика, поверх которого на фторопластовом каркасе была намотана приемная катушка. Образцы постепенно прогревались от 20 до 140° С с интервалом через 10° С. При этом изменение температуры за время съемки сигнала (25—30 мин) не превышало ±1° при добротности приемной катушки Q = = 250. Подробное описание установки ЯМР для широких линий, с помощью которой проводились эксперименты, и термодатчика можно найти в литературе [Белоногов и др., 1966; Страхов, Чернов, 1967]. 9 Янтарь 129
столько увеличивающимися в объеме включениями жидкой фазы (воды, растворов янтарной кислоты и т. д.), сколько тепловым движением фрагментов молекул самого янтаря, обладающих достаточно большим числом степеней свободы. № VC Рис. 35. Зависимости процентного содержания подвижных протонов в янтаре от температуры. Таким образом, различия в изменении процентного содержания подвижных протонов в янтаре при нагревании в определенной мере отражают различия в молекулярном строении и характере межмолекулярных связей у различных типов янтаря. Это обстоятельство заставило нас обратить внимание на изменение величины 130
второго момента в процессе нагревания*. Расчет интегральной характеристики сигнала ЯМР (второго момента АН2) производился методом численного интегрирования по половине производной сигнала поглощения. Рассмотрение полученных результатов, для наглядности нанесенных на график (рис. 36), показывает, что при нагревании янтаря в указанном интервале наблюдается 15 1 also юо 150 200 1°С Рис. 36. Зависимость величины второго момента (АН2) сигнала ЯМР в балтийском янтаре от температуры. общая тенденция уменьшения величины второго момента, что согласуется с известным положением о том, что размягчение вещества сопровождается сужением сигнала ЯМР. Вместе с тем изменение величины второго момента в зависимости от температуры происходит не плавно. При температурах 70—75, 100—105 и 140—150° С на кривой наблюдаются пики, свидетельствующие о нарушении плавного течения процесса какими-то осложнениями, приводящими к некоторому возрастанию величины второго момента. Это явление вряд ли может быть однозначно истолковано на основании использования одних только результатов исследования янтаря методом ЯМР, тем не менее можно с уверенностью считать, что возрастание величины второго момента ЛЯ2 в указанных интервалах температур вызвано возникновением в янтаре условий, приводящих к торможе- * Прибор, за исключением термодатчика, и режимы регистрации сигналов ЯМР те же, что в предыдущем эксперименте. Диапазон изменения температуры 20—250° С. 9* 131
нию теплового движения молекул или их сегментов. В равной мере это могут быть явления отвердения или даже возникновения кристаллических областей в полимере. Последнее предположение не будет казаться невероятным, если учесть еще ориентирующее действие сильного магнитного поля в спектрометре ЯМР. Характерно, что именно при 100° С наблюдается повышение удельного веса янтаря на 6,26% [Dahms, 1914,XI]. Причиной этого явления должно быть увеличение плотности молекулярной упаковки, как это было отмечено для аморфных полимеров [Криг- баум, 1966]. Наряду с этим некоторые наблюдения над изменением свойств янтаря в указанных интервалах температур позволяют заметить интересные для нас взаимосвязи. Особенно это касается наблюдений О. Гельма [Helm, 1877], согласно которым растворимая в спирте часть янтаря плавится при 106° С, а растворимая в эфире— при 146° С. Исходя из представлений о янтаре как о каркасном полимере с редкой сшивкой, мы вправе предположить, что растворимые компоненты в янтаре — это молекулы или сегменты макромолекул, слабо связанные с окружением. Они, как обладающие наибольшим числом степеней свободы, легко мигрируют как при нагревании, так и при воздействии растворителей. То обстоятельство, что пики на кривой хода второго момента совпадают с температурами плавления растворимых компонентов янтаря, указывает на существование между этими явлениями определенной причинной связи. Заметная термическая деструкция янтаря при температурах свыше 100° С, а также увеличение потери веса, сопровождающееся падением удельного веса при 80° С, делают затруднительным истолкование изменения величины АН2 в остальных случаях, поскольку пока еще не раскрыты процессы, происходящие в янтаре в указанных интервалах температур. Тем не менее проведенные исследования показывают перспективность применения спектрометрии ЯМР и, в частности, изучения зависимости вторых моментов от температуры, в познании конституции янтаря. Изучение ЭПР в янтаре проводилось в связи с определением механизма превращений, испытываемых янтарем в процессе прессования [Серганова, Рафиков, 1965]. Было установлено, что при комнатной температуре концентрация свободных радикалов в янтаре находится на грани чувствительности прибора. Заметное возрастание количества неспаренных электронов в янтаре было достигнуто лишь в результате закалки еще горячего прессованного янтаря в твердой углекислоте. В этом случае был получен сигнал ЭПР в форме синглета с расстоянием между точками максимума наклона в 16,4 э и g - фактором, близким к двум. Концентрация неспаренных электронов составляла 1,2 • 106 — 1,2 • 107 а"1. 132
Приведенные данные согласуются с результатами предшествующих исследований [Lagercrantz, Yland, 1962], которыми было установлено наличие в янтаре свободных радикалов в количестве 1014 —1016 г"1 при ширине сигнала от 10 до 15 э. Расхождение приведенных здесь данных, по-видимому, объясняется различиями в чувствительности использованных приборов. Изучение методом ЭПР процесса литьевого прессования янтаря доказало, что при нагревании и механическом воздействии в янтаре вследствие разрыва химических связей происходит нарушение молекулярной структуры с образованием свободных радикалов. Было также отмечено, что при медленном нагревании янтаря до 170° С примерно наполовину уменьшается количество свободных радикалов. Это обстоятельство, а также отсутствие сигнала ЭПР у образцов медленно охлажденного прессованного янтаря свидетельствует об осуществлении рекомбинации свободных радикалов в янтаре при повышенных температурах. Следует ожидать, что метод ЭПР окажется полезным при изучении процессов окисления в янтаре и других ископаемых смолах. ПОВЕДЕНИЕ СУКЦИНИТА ПРИ НАГРЕВАНИИ И ЕГО ТЕРМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Термические свойства сукцинита во многом определяются его конституцией: аморфностью и полимерным строением. Так, например, у сукцинита, впрочем, как и у других высокополимерных веществ некристаллического строения, отсутствует строго определенная точка плавления. Его плавлению предшествует размягчение. Из ряда литературных источников [Helm, 1877; Aweng, 1894; Klebs, 1897; Olshausen, Rathgen, 1904; Tschirch, 1906; Rosenbach, 1914] известна довольно широкая область температур, в границах которой совершается постепенный переход сукцинита из твердого состояния в жидкое. Явления термической деструкции, сопровождающие этот переход, легко доступны для наблюдения визуально * или с помощью приборов. При достижении температуры около 50° С в реторте появляются пары воды, которые конденсируются па более холодных участках реторты и в приемной колбе. Нагревание до 125—130° С приводит к выделению паров желтоватого цвета (при определении потери веса на торзионных весах в указанном интервале температуры отклонение стрелки еще не фиксируется, хотя четко улавливается специфический запах янтаря). При температуре 145—185° С в горловине реторты конденсируется темная маслянистая жидкость. После достижения 260—280° С наблюдается бурное выделение густых белых паров. Они вытекают * Эксперимент по термической деструкции янтаря проводился в стеклянной реторте при разрежении 70—100 мм рт. ст. 133
в приемную колбу, образуя в ней бесцветную маслянистую жидкость. Попутно, преимущественно в отводной трубке реторты, выделяется свободная янтарная кислота в виде белых игольчатых кристалликов. При повышении температуры до 300° С выделение тяжелых молочно-белых даров прекращается и начинается расплавление янтаря, сопровождающееся закипанием содержимого реторты и выделением паров, конденсирующихся в маслянистую жидкость. Продолжительное кипячение при температуре 370— 380° С приводит к образованию на дне реторты черного кокса, содержание которого зависит от длительности процесса деструкции. Таким образом, термическая деструкция янтаря начинается фактически после 100° С. Она сопровождается потерей веса, обусловленной выделением таких летучих продуктов и газов, как С02, GO, H2, H2S, 02, СЛН2л+2 (предельные углеводороды), C„H2„ (непредельные углеводороды), С4Н604 (янтарная кислота) и других. В зависимости от агрегатного состояния янтаря и режима деструкции процентное соотношение отдельных компонентов газовой смеси существенно меняется. В самых общих чертах ход такого изменения при плавлении янтаря в производственных масштабах представлен на рис. 37. Иначе ведет себя сукцинит в инертных средах. При медленном нагревании без доступа воздуха или в растительном масле (льняном, сурепном и т. д.) до температуры 140° С и выше он размягчается и становится пластичным. Это свойство сукцинита легло в основу двух технологических приемов, один из которых дозволяет превращать замутненные разности его в прозрачные, а второй дает возможность из мелких кусков, непригодных для изготовления ювелирных изделий, получать крупные заготовки различной формы для изделий, значительно превышающих по размеру исходные куски янтаря. Поскольку вся химическая переработка янтаря (около 70— 80% его добычи) основывается на его термической деструкции, определенный интерес представляет изучение плавкости* трех основных сортов ** «лакового» янтаря. К. Плонайт [Plonait, 1926], изучавший это явление, установил, что у каждого из исследованных сортов имеется характерное распределение материала до степени плавкости (по «температурам плавления»), которое для наглядности изображено нами в виде диаграмм на рис. 38. Из сравнения полученных результатов видно, что основная часть (около 90%) окисленного прозрачного янтаря (рис. 38, В) плавится в интервале температур 383—420° С. Основная масса * Куски янтаря весом в 0,1 г нагревали в течение 10 мин на воздушной бане. За температуру плавления принималась такая, при которой из образцов начиналось выделение пузырьков газов. Было исследовано несколько сотен кусков разного сорта. ** По старой немецкой торговой классификации [Bauer, 1909]. 134
(96%) сильно загрязненного фрагментами древесной ткани так называемого «черного лакового янтаря» плавится при 355— 385° С (рис. 38, Б). Промежуточное положение между ними занимает «желтый лаковый янтарь» (он охватывает прозрачную Щ спн2п+г (предельные) h r ^Гп \ I Л. I ^(непредельные) Рис. 37. Состав газовой фазы, выделяющейся в процессе термической деструкции янтаря при разных температурах (плавление янтаря в промышленных масштабах). и облачную разность сукцинита и геданит), основная масса которого (82%) плавится в интервале между 360 и 395° С (рис. 38, А). Таким образом, автор пришел к выводу, что окисленный материал плавится при более высоких температурах. Распределение материала по степени плавкости имеет важное практическое значение, поскольку оно позволяет определить 135
оптимальные режимы плавки для каждого из них. Это особенно важно для производства, так как излишнее повышение температуры плавки приводит к снижению выхода и качества полупродукта — «янтарной канифоли» — за счет перегара. А 10 15 10 350 ш\ го\- 15 w б U00 W 350 W ГС П,°1о{ б гоу- 15 10 350 tnn t+20 l°C Рис. 38. Распределение материала по степени плавкости в «лаковом янтаре» . А — «желтый»; Б — «черный»; В — «красный». В литературе известны попытки использовать температуру плавления для диагностики янтаря и других ископаемых смол. Наиболее полные исследования в этой области принадлежат Ольсгаузену и Ратгену [Olshausen, Rathgen, 1904], Р. Клебсу [Klebs, 1897] и К. Плонайту [Plonait, 1926]. Кроме того, дан- 136
ные по температурам плавления ископаемых смол можно встретить в работах О. Гельма [Helm, 1877; 1891,XIV], Шрёкингера [Schrockinger, 1875], Авенга [Aweng, 1894], Чирха [Tschirch, 1906] и др. Результаты определений температуры плавления сукцинита приведены в табл. 15. Таблица 15 Температура плавления сукцинита по данным разных авторов Источники Helm, 1877 1 Aweng, 1894 Klebs, 1897 Olshausen, Rathgen, 1904 » Tschirch, 1906 Kaunhowen, Rosenbach, 1914 Температура плавления, °G 300 290—300 375 352-358 355-359 377—384 365,5-373,3 370—375 Режим испытания • ? В открытой трубке Медленное нагревание в закрытой трубке То же, в открытой трубке Быстрое нагревание* Медленное нагревание В открытой трубке Ознакомление с результатами исследований позволяет отметить два основных момента, которые в определенной мере характеризуют научную ценность полученных данных: а) температуры плавления янтаря в более ранних работах (Гельма, Авенга, Шрёкингера) по сравнению с более поздними (Клебса, Ольсгаузена и Ратгена, а также Чирха) занижены на 75—80° С*. Для других ископаемых смол это расхождение несколько меньше; б) наблюдаются довольно широкие колебания (до 20° С) температуры плавления каждого минерального вида и близкие температуры плавления для различных минеральных видов ископаемых смол. Указанные обстоятельства заставили ряд исследователей [Olshausen, Rathgen, 1904; Plonait, 1926] прийти к выводу о малой ценности температуры плавления как диагностического признака ископаемых смол. Подобное мненне не лишено основания поскольку у янтаря и у прочих ископаемых смол температура плавления * Такое занижение температуры плавления сукцпннта и других ископаемых смол могло быть результатом того, что замер производился по шкале Реомюра, а температура была ошибочно указана в градусах Цельсия. Введение пересчетного коэффициента со шкалы Реомюра на шкалу Цельсия применительно к этим результатам показывает их сходимость с более поздними данными. Иначе объяснить подобное несоответствие в температуре плавления невозможно, поскольку никакие изменения условий эксперимента при атмосферном давлении не могут дать такого резкого занижения результатов. 137
Сопоставление данных о потере веса и температуре отдель Краткая характеристика образцов Температура начала плавления, °С Дотер я веса до начала плавления, % Температура конца плавления, I °С 31 32 1 Ф-2 6 В-2 В-2К Б-1 27 К-3 К-1 К-5 Сукцинит прозрачный, желтый То же Сукцинит замутненный (типа бастард), бледно-медово-желтый То же, содержащий микроскопические включения коричневой битуминозной жидкости . . . Сукцинит типа бастард, медово- желтый Вскрышной янтарь — переходная разность от бастарда к облачному, бледно-зеленовато-серого цвета Окисленная корка предыдущего образца Сукцинит сильно загрязненный растительным детритом («черный лаковый янтарь») .... Сукцинит костяной Гедано-сукцинит типа бастард, медово-желтый Гедано-сукцинит прозрачный, бледно-желтый Геданит прозрачный, желтый . . 330 325 314 311 285 286 328 313 280 302 315 312 312 325 305 308 298 30 33 26 23 20 18 31 26 10 17 22 23 21 27 25 22 15 350 342 331 344 328 321 349 330 390 322 333 402 330 335 323 323 376 *А- ** Б- -Преобладающая фракция (по степени измельчения)- -То же, 25 мк (10—50 мк) -2,5 мп (1—5 мк) не является определенной, строго фиксированной точкой, а представляет собой довольно широкий температурный интервал, в котором термическая деструкция и, следовательно, изменение химического состава исходного вещества уже сопровождается расплавлением.* На ход этого процесса оказывают влияние такие факторы, как степень измельчения навески, скорость нагревания, давление и газовый состав среды, в которой производится нагревание, и ряд других причин. Вполне естественно, что отсутствие строгой стандартизации условий экспериментов, проводившихся разными авторами * Обычно изменение состава ископаемых смол при нагревании начинается задолго до их расплавления. Так, например, для сукцинита термическая деструкция начинается уже при температуре около 100° С. 138
Таблица 16 ных термических эффектов у основных разностей сукцинита Потеря веса в температурном интервале плавления, % А 6 5 8 9 11 12 8 5 22 Б 5 7 28 5 3 8 5 15 Общая потеря веса до конца плавления, % А 36 38 34 32 31 30 39 31 32 Б 22 29 51 26 30 33 27 30 Температура 1-го экзоэф- фекта (после расплавления), °с А 365 356 350 360 396 350 367 348 439 Б 405 350 413 353 357 346 347 397 Общая потеря веса до 1-го экзоэф- фекта после расплавления, % А 39 43 39 39 38 39 42 36 58 Б 44 33 55 33 35 40 ! зз 41 Остаток, % А 61 57 61 61 62 61 58 64 42 Б 56 67 45 67 65 60 i 67 59 Температура конца реакции, °С А 560 560 564 568 540 565 550 550 544 Б 578 580 580 550 570 565 570 578 в разное время, должно было привести к определенному расхождению результатов. Появление новых приборов для термического анализа минералов дозволяет проводить исследования в строго воспроизводимых условиях и изучать янтарь и некоторые другие ископаемые смолы с целью выяснения возможности их диагностики по кривым ДТА, а также особенностей их термической деструкции. В качестве объектов изучения были взяты образцы сукцинита, геда- нита, копалита (Лондон), африканского копала, карпатских ископаемых смол (делятинита, румэнита, шрауфита), а также мэри- лендского ретинита, ископаемой смолы с Урала и Сахалина. Особое внимание уделялось балтийским ископаемым смолам — сукциниту и геданиту, которые являются объектами промышленной 139
добычи и химической переработки на Калининградском янтарном комбинате. Были исследованы также характерные представители отдельных разностей сукцинита и геданита (см. табл. 16), включая окисленный материал и материал, сильно загрязненный 50 150 150 350 Ь50 550 °С Рис. 39. Кривые ДТА А — сукцинита: J и II—типа бастард, III— костяного, IV— про румэнита, VII — шрауфита, фрагментами древесной ткани (так называемый «черный лаковый янтарь»). Термический анализ производился* на приборе «Деривато- граф» (фирма «Орион», Венгрия), который довольно точно регулирует скорость нагрева и тем самым обеспечивает воспроизводимые результаты. Специальные методические исследования позволили найти оптимальные условия проведения анализа: мак- * Дерпватограммы были сняты в термической лаборатории ВСЕГЕИ И. Г. Муратовым, за что автор приносит ему свою искреннюю благодарность. 140
симальная температура нагрева дечи 600° С, скорость нагревания 3,5° С в минуту, регистрация температуры в исследуемом веществе; инертное вещество — окись алюминия в смеси с шамотом (50%); тигли платиновые. Нагревание производилось на 50 150 250 350 U0 550 °С вязких ископаемых смол. зрачного; Б — прочих вязких ископаемых смол, V — делятинита, VI — VIII — сахалинского «янтаря». воздухе. Точность отсчета температуры ±2° С, чувствительность: ДТА — 1/7, ДТГ — 1/30, ТГ — 0,4%. Величина навески — 50 мг, степень измельчения: А — 1—5 лек*, Б — 10—50 мк. ** Рассмотрение полученных дериватограмм показало, что наибольший интерес для нас представляет комплекс кривых ДТА и ТГ. При сопоставлении кривых ДТА изученных ископаемых смол оказалось, что они четко разделяются на две обособленные * Преобладающая фракция 2,5 мк. '•* Преобладающая фракция 25 мк. 141
группы, из которых одна объединяет кривые образцов, принадлежащих к числу так называемых «вязких смол»* (рис. 39, А, Б), а другая — к хрупким ископаемым смолам, в том числе и к копалам (рис. 40). Характерно, что кривые ДТА сукцинита, как, впрочем, и большинства других ископаемых смол, очень сильно отклоняются от нулевой линии, что, по-видимому, обусловлено резким изменением по сравнению с эталоном теплопроводности исследуемого вещества в процессе нагревания. Кривые ДТА основных разностей сукцинита (рис. 39, А) по набору эндо- и экзоэф- фектов почти идентичны. Некоторые отличия наблюдаются лишь у кривых ДТА костяного и серого вскрышного янтаря: отсутствует перегиб кривой в интервалах температур 166—180° С, наблюдается слабый экзотермический эффект около 300° С. Кроме того, у всех образцов отмечаются некоторые колебания в положении отдельных термических эффектов. Кривым ДТА сукцинита свойствен широкий и * Сюда относятся ископаемые смолы, принадлежащие к Семействам сукцинита и шрауфита, по известной классификации Н. А. Орлова и^В. А. Успенского [1936]. 550 °С Рис. 40. Кривые ДТА хруп - геданита; II — копалита (Лондон); III — ко V—VII — копала (Гвинея); VI — яулингита 142
сравнительно слабый эндоэффект, максимум которого смещается от 98 до 130° С у различных образцов. Он сменяется сравнительно сильным экзотермическим подъемом в области более высоких температур. Экзоэффект обрывается резким эндотермическим дублетом, начало которого лежит в области температур 311—330° С. Его ширина колеблется от 17 до 33° С. Затем на кривой ДТА имеются два широких экзотермических эффекта в области температур 350— 365 и 478—508° С, разделенных пологим эндоэффектом, максимум которого смещается от 400 до 425° С. Конец реакции находится в интервале 540—565° С. Ввиду того, что образцы нагревались на воздухе, специфические эффекты термической деструкции янтаря осложнялись интенсивными процессами окисления. Таким образом, полученные эффекты не могут дать информацию о течении всех индивидуальных реакций, имеющих место при пиролизе янтаря. Это обстоятельство делает весьма затруднительной интерпретацию полученных эффектов. Вместе с тем опираясь на опыт изучения различных полимеров методом ДТА [Ки, 1966], можно попытаться дать более или менее достоверную интерпретацию полученных термических эффектов. Если первый пологий эндоэффект в области низких температур не может быть однозначно истолкован (возможно, он отражает разрыв слабых связей и выделение части летучих компонентов), то сменяющий его экзотермический подъем указывает на сильное окисление янтаря , сопровождающееся дальнейшим уже интенсивным отщеплением и возгонкой фрагментов молекулы янтаря. Возможно, этому предшествовала какая-то внутри- или меж- Ю1Х ископаемых смол (А-Б). молекулярная перестройка пала (Занзибар); IV — ретинита (Мэриленд, США); / J г r r via — колчеданского «янтаря» (Урал). (например, так называемая 143
холодная кристаллизация — образование более упорядоченных участков в структуре полимера), которая нашла отражение в виде слабого экзоэффекта в области температур 160—180° С. Резкий эндотермический эффект с двумя пиками в области температур выше 310° С может быть обусловлен процессами плавления, что подтверждается визуальным наблюдением за плавлением янтаря в реторте. Плавление полимеров обычно характеризуется четким эндоэффектом, иногда состоящим из двух близкорасположенных пиков, первый из которых соответствует переходу, обусловленному внутренним вращением молекул, а второй — обычному плавлению [Ки, 1966]. Подобные дублеты могут быть также приписаны различной стереорегулярности полимера, присутствию в веществе нескольких «сортов» молекул, различающихся по молекулярному весу. Они появляются также в механических смесях двух полимеров с близкими температурами плавления. Именно поэтому плавление в полимерах осуществляется всегда в некотором интервале, получившем название температурного интервала плавления. Точно фиксированная температура, при которой наблюдается полное исчезновение решетки, определяется как «температура плавления». В случае сукцинита и других вязких смол — это температура второго пика рассматриваемого эндоэффекта. Изложенное выше показывает, что в трактовке первого пика может быть несколько вариантов. Тем не менее мы склонны объяснить его возникновение явлениями дезориентации, предшествующими плавлению наиболее устойчивой части янтаря — сукцинина, поскольку потеря веса до начала плавления совпадает по величине с содержанием в сукцините его растворимой компоненты, отличающейся максимальной подвижностью. По-видимому, в интервале температур до 310° С имеет место в первую очередь ее термоокислительная деструкция. Попутно происходят структурные перестройки, приводящие к некоторой пространственной упорядоченности в сукцините. Следующие за плавлением янтаря экзоэффекты можно приписать процессам окисления расплава. Они сопровождаются дальнейшей деструкцией фрагментов макромолекулы сукцинита и отгонкой продуктов реакции, о чем свидетельствует пологий эндотермический эффект в области температур 400—425° С. Рассмотрение термограмм сукцинита (рис. 39, А) показывает, что у неизмененных разностей температура плавления колеблется от 331 до 350° С, причем максимальное значение свойственно прозрачному янтарю. Температурный интервал плавления лежит в пределах 17—21° С. Эти параметры существенно меняются у янтаря, подвергшегося различным воздействиям (термическим, окислительным) или содержащего обильные фрагменты древесной ткани. Данное положение хорошо иллюстрируется кривыми ДТА, показанными на рис. 41. Первая из них принадлежит бледно-зеленовато-серому вскрышному янтарю, вторая — бурой 144
окисленной корке того же образца. Уже на первой кривой отчетливо видно, что температурный интервал плавления серого вскрышного янтаря заметно шире, чем у остальных разностей сукцинита. Он достигает 33° С. По температуре плавления заметных различий нет. Обращает на себя внимание соотношение интенсивности первого и второго пиков эндотермического эффекта плавления. Если в предыдущих случаях второй пик был интенсивнее первого, то здесь наблюдается обратная зависимость. То же можно заметить и на второй кривой. Большая ширина пиков и высокий разделяющий их минимум позволяют высказать предположение что в данном случае пики обусловлены скорее присутствием двух отличных по температуре плавления компонентов. На кривой ДТА сильно окисленного вскрышного янтаря температура плавления на 16° С ниже, чем у неизмененного материала, а температурный интервал плавления достигает уже 43° С. Примерно такие же изменения указанных параметров наблюдаются и у так называемого «черного лакового янтаря» (см. табл. 16). Снижение температуры плавления у окисленного сукцинита происходит в результате некоторых структурных перестроек, имеющих место при окислении и снижающих прочность молекулярного каркаса янтаря. Это обусловлено, по-видимому, уменьшением числа двойных связей и появлением большого количества связей типа —О—О—, отличающихся сравнительно малой прочностью. Расширение температурного интервала плавления, возможно, есть следствие определенных межмолекулярных рекомбинаций в янтаре, приводящих к образованию по крайней мере двух типов различающихся по строению и свойствам молекул. Такие рекомбинации могли иметь место, например, во время обесцвечивания вскрышного янтаря под действием термоокислительных процессов. Сравнение кривых ДТА, полученных для других вязких смол (делятинита, шрауфита, румэнита и сахалинского «янтаря»), позволяет заметить их весьма близкое сходство с таковыми для сукцинита. Аналогичен набор термических эффектов, лежащих примерно в тех же интервалах температур. Показательно то, что 450 550 СС 41. Кривые ДТА различного но степени окисленности янтаря. J — неизменное ядро серого вскрышного янтаря; // — внешняя окисленная зона того же образца янтаря. 10 Янтарь 145
на термограммах сравнительно более окисленного материала мы видим те же явления, что и на кривых окисленного сукцинита: снижение температуры плавления и расширение температурного интервала плавления. Это обстоятельство указывает на элементы сходства в строении рассмотренных ископаемых смол. Вместе с тем оно делает невозможным диагностику вязких ископаемых смол по кривым ДТА. Общей чертой группы кривых, принадлежащих хрупким ископаемым смолам (рис. 40), является обилие экзо- и эндоэффектов, сущность которых мы пока еще не в состоянии объяснить. Более пристальное рассмотрение этих кривых позволяет заметить, что каждая из них обладает индивидуальным сочетанием и интенсивностью эндо- и экзоэффектов. Вместе с тем отсутствие достаточно обширного материала по каждому из представленных минеральных видов хрупких ископаемых смол лишает нас возможности определить, насколько индивидуальными являются эти кривые и в какой мере они могут быть использованы для диагностики. Наши результаты по температурам плавления окисленного и неизмененного сукцинита позволяют по-иному истолковать данные Плонайта [Plonait, 1926] о режимах плавления лаковых сортов янтаря. Это в первую очередь относится к плавлению окисленного прозрачного янтаря, которое имеет место при более высоких температурах не из-за окисленности материала, а из-за того, что в состав этого сорта входит прозрачный сукцинит, обладающий самыми высокими температурами плавления. Изучение хода потери веса основных разностей янтаря при нагревании показывает, что полное плавление янтаря сопровождается потерей от 40 до 30% веса исходной навески, что хорошо согласуется с наблюдениями на практике. Заметное влияние оказывает при этом степень измельчения вещества (табл. 16). Полученные результаты свидетельствуют о необходимости детального термографического изучения, особенно изучения в инертных средах основных разностей янтаря в целях выбора оптимальных режимов их термической деструкции. Наряду с приведенными данными в литературе [Рождественский, Серганова, 1958] имеется еще ряд термических характеристик прессованного янтаря: Теплостойкость по Мартенсу, °С . . . 110—116 Теплостойкость по Вику, РС 145—163 Температура воспламенения, °С ... 300 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУКЦИНИТА Твердость, хрупкость и прочие механические свойства Определения твердости балтийского янтаря впервые были проделаны в первой половине XIX в. Было установлено, что она соответствует 2—2,5 баллам по шкале Мооса. Этим же способом 146
было выявлено различие в твердости у двух разновидностей балтийского янтаря: сукцинита (2—2,5 для прозрачной разности) и геданита (1,5—2) [Helm, 18786]. Позднее с помощью шкалы Мооса было определено [Plonait, 1926], что у кусков янтаря твердость внешней окисленной зоны (корки) несколько превышает твердость внутреннего неизмененного ядра: окисленная корка прозрачного сукцинита почти не царапается кальцитом, в то время как неизмененный материал в том же образце царапается кальцитом, но не царапается галитом. То обстоятельство, что большинство минералов, в том числе и минералы-эталоны шкалы Мооса, обладает анизотропией твердости, а также влияние на результаты определения твердости таких изменчивых факторов, как сила нажима, скорость царапанья, форма царапающего острия и др., очень ограничивает использование шкалы Мооса при детальном изучении минералов. Вредное влияние некоторых из перечисленных случайных факторов при определении твердости было устранено благодаря появлению склерометров — приборов разнообразной конструкции, служащих для измерения твердости исследуемого образца царапаньем острием определенной формы. Склерометрическая твердость устанавливалась либо по той нагрузке, которую надо приложить к острию прибора для получения царапины на образце (при равномерном движении образца), либо по ширине царапины, получающейся при заданной нагрузке [Poschl, 1909]. Склерометрические определения твердости янтаря были предприняты в 1926 г. К. Плонайтом [Plonait, 1926] по методу Пёшля *. В результате этих исследований ** было установлено, что склерометрическая твердость янтаря убывает в ряду: каленый прессованный янтарь (средняя ширина царапины 63,9 мк), прозрачный сукцинит (66,9мк), костяной сукцинит (71,4 лен), геданит(73,4 мк). Для прессованного янтаря типа бастард отмечено значительное колебание ширины царапины — от 68,4 до 84 мк. Попутно этим же методом была измерена твердость кальцита и галита (ширина царапины соответственно 19,3 и 121,0 мк). Полученные значения совпадают с результатами определения твердости при помощи шкалы Мооса. Этими исследованиями до последнего времени ограничивалось изучение твердости янтаря. Определение твердости минералов с помощью склерометров также не лишено недостатков. Важнейшим из них следует * Определение производили на усовершенствованном склерометре Зеебека; нагрузку прилагали к стальному острию конической формы, которое наносило царапины на плоско полированную поверхность образца. Ширина царапины измерялась под микроскопом и служила относительным показателем твердости. ** Было изучено всего восемь образцов янтаря, из них три прозрачного сукцинита, один — костяного сукцинита, два — геданита, два — прессованного янтаря. Для каждого образца производилось от двух до шести определений при заданной величине нагрузки (100 и 150 Г). 10* 147
считать относительность масштабной шкалы у приборов разной конструкции, что делает затруднительным сопоставление результатов, полученных различными исследователями. Кроме того, конструктивные особенности приборов не позволяют с достаточной детальностью изучать анизотропию твердости исследуемых объектов. В последнее время широко применяется определение твердости минералов с помощью прибора ПМТ-3, позволяющего замерять твердость минералов в килограммах на квадратный миллиметр и детально изучать анизотропию твердости в различных направлениях *. При детальном минералогическом изучении янтаря оказалось, что в литературе отсутствуют данные по определению числа твердости янтаря современными методами. Это обстоятельство побудило нас провести изучение твердости янтаря на приборе ПМТ-3.** Всего нами изучено 37 образцов янтаря (сукцинита и геданита), которые были разбиты на несколько групп в зависимости от цвета, степени прозрачности, текстуры и других особенностей. Сукцинит был представлен прозрачной разностью желтого цвета (обр. 9, 10, 11, 12а, 31, 32), замутненной — типа бастард, медово-желтого цвета (обр. 1—4, 6, 8, 24) и костяной — белого цвета со слабым желтоватым оттенком, напоминающей в полированном виде слоновую кость (обр. 25, 27а, 276, 28). Кроме того, изучались образцы, в которых сочетались все упомянутые разности (обр. 5, 18, 19, 29а, 296) и так называемый «вскрышной» янтарь: обр. В-1А — прозрачный, почти бесцветный со слабым желтоватым оттенком, обр. 30,В-1Б, В-2, — слабозамутненные белого цвета со слабым желтоватым оттенком и обр. 26 замутненный — типа бастард, молочно-белого цвета. Изучался геданит двух разностей: прозрачный (обр. К-1 бледно-желтого цвета и обр. К-5 желтого цвета с оранжевым оттенком) и замутненный (типа бастард) — обр. К-3 и К-4. Исследовался также прессованный янтарь*** трех разностей: прозрачный (обр. 13), замутненный — типа бастард (обр. 14, 15) и каленый темного красновато-бурого цвета (обр. 16, 17, 33). Твердость перечисленных образцов янтаря определялась на плоско полированных поверхностях и рассчитывалась после ста- * Устройство прибора, приемы работы с ним и обработки данных подробно описаны в работе Г. А. Ильинского [1963]. ** Работа проводилась на кафедре минералогии Ленинградского горного института, прибор № 57059, цена деления для окуляр-микрометра МОВ-1 № 571704 = 0,00030802 мм, масштаб увеличения — 32,46 раза. *** Прессованный янтарь получают прессованием без доступа воздуха естественного янтаря, измельченного до 200 меш, при удельном давлении 2700 кГ/см2 и температуре около 200° С. В зависимости от качества исходного материала можно изготовить прозрачный или замутпенный прессованный янтарь. Каленый прессованный янтарь получают, подвергая янтарный порошок перед прессованием специальной термической обработке. 148
тистической обработки данных измерения около 40 отпечатков алмазной пирамидки. В большинстве случаев отпечатки распределялись равномерно по площади, и только для обр. 24, К-3, К-4 и К-5 измерения проводились по одной линии, от периферии к центру, причем у образцов с полосчатым распределением за- мутнений линии отпечатков ориентировались перпендикулярно к полосчатости. Для каждого образца были построены кривые вариации твердости, выраженной через величину диагонали отпечатка в делениях окуляр-микрометра. Если образец был покрыт окисленной коркой достаточной толщины, определение ее твердости производилось особо. Попутно изучалась также хрупкость янтаря по методу, предложенному С. Д. Дмитриевым [1949]. Регулировка нагружающего механизма прибора ПМТ-3 производилась по каменной соли и янтарю и проверялась перед изучением каждого образца. Длина диагонали минимального отпечатка при регулировке прибора составляла 18 делений окуляр- микрометра. Время поворота рукоятки арретира при измерениях 10 сек, а выдержки индентора на образце — 3 сек, что должно было свести до минимума наиболее вероятные ошибки в процессе проведения испытаний [Ильинский, 1963]. Оптимальная нагрузка на индентор составляла 50 Г. При такой нагрузке получался четкий отпечаток алмазной пирамиды с длиной диагонали около 200 делений окуляр-микрометра и без навалов, что ограничивало относительную ошибку при измерении длины диагонали отпечатков до 1,6% и уменьшало погрешности, возникающие при недостаточно точной регулировке прибора. Расчет твердости производился по формуле где Р — нагрузка на индентор, кГ; АР — поправка (вводится для исключения погрешности, вызванной неточной регулировкой прибора), к/7*; d — длина диагонали отпечатка алмазной пирамидки в делениях окуляр-микрометра; с — цена одного деления окуляр-микрометра, мм. При рассмотрении кривых распределения частот встречаемости отпечатков определенных размеров (т. е., иными словами, кривых вариации твердости, выраженной через длину диагонали отпечатков алмазной пирамиды в делениях окуляр-микрометра) обращает на себя внимание их конфигурация, отражающая колебания твердости в пределах каждого ** изученного образца янтаря (рис. 42). В подавляющем большинстве случаев кривые распределения имеют два четких максимума или же у них наблюдается более сложная форма; в более редких случаях — это * См. Г. А. Ильинский, 1963, стр. 45 и табл. 7. ** Ограничимся только наиболее характерными кривыми. 149
кривые с одним четким, несколько асимметрично расположенным максимумом (обр. 33, К-5). Такие особенности кривых распределения для макроскопически неоднородных образцов (с неравномерным распределением замутнений, пятнистым или полосчатым) объясняются довольно просто. Как уже упоминалось, замутнения в янтаре вызваны скоплениями мельчайших пузырьков диаметром от 0,0008 до 0,02 мм, причем на площади в 1 мм2 их число может колебаться от 600 до 900 000. Поэтому, если пирамида попадает на участок со скоплением пузырьков, она будет внедряться в него при меньшей нагрузке, чем в прозрачный янтарь. Таким образом, при определении твердости янтаря, в котором имеются замутнения в виде пятен или полос, кривая распределения может иметь, по меньшей мере, два максимума (обр. 24). Эта картина усложнится, если в янтаре окажутся участки с неодинаковой густотой пузырьков или с пузырьками разных размеров (обр. 6, К-3). У прозрачных однородных янтарей кривые распределения имеют один четкий максимум, который и соответствует в большем или меньшем приближении истинной твердости образца. Отклонения от среднего (в данном случае — от истинного) значения твердости для таких образцов могут быть вызваны рассеянием опытных данных, обусловленным случайными ошибками. Иногда в прозрачных янтарях встречаются очень тонкие, почти невидимые невооруженным глазом замутнения, воспринимаемые в отраженном свете как иризирующие пятна (обр. 32). Для таких образцов характерна усложненная форма кривых распределения, что наглядно иллюстрирует кривая обр. 32. При рассмотрении кривых распределения у прозрачных образцов особое внимание привлекает кривая, построенная для обр. 13, сильно отличающаяся по конфигурации от всех остальных. Объяснить ее особенности можно, если вспомнить, что прозрачный прессованный янтарь получают из обломков естественного прозрачного янтаря. Разброс значений длины диагонали отпечатков пирамиды в пределах от 185 до 197 делений объясняется, по-видимому, неоднородностью исходного материала, поступившего в прессформы и в какой-то небольшой части не до конца претерпевшего те превращения, которые характерны для янтаря, обрабатываемого при высоком давлении и сравнительно высокой температуре*. Следы этих превращений, возможно, усматриваются в резком пике при d = 200, так как такая величина диагонали отпечатка алмазной пирамиды для естественных прозрачных янтарей ни разу не отмечалась. * При этой температуре на воздухе происходит частичное разложение янтаря с отгонкой летучих компонентов, поэтому можно предположить, что во время прессования янтарь претерпевает некоторую химическую перестройку, которая вызывает изменение его твердости в микромасштабах. 150
w 5 n Об p. 33 i 1 06p2& Рис. 42, Кривые вариации твердости для различных образцов балтийского янтаря. d — длина диагонали отпечатка алмазной пирамидки в делениях окуляр- микрометра; п — частота встречаемости отпечатка с данной длиной диагонали. 151
С другой стороны, у каленого прессованного янтаря (обр. 33) мы видим один четкий максимум, что, на первый взгляд, противоречит сказанному выше. В этом случае, по-видимому, процессы окисления янтаря, происходящие во время прессования, приводили к нивелировке тех неоднородностей, которые наблюдались у неокисленного прозрачного янтаря. Несколько повышенное значение твердости у каленого прессованного янтаря (d2 = 193; Н2 = 26,40 кГ/мм2) по сравнению с прозрачным прессованным янтарем (d2 = 200; Н2 = 24,61 кГ/мм2) согласуется с данными о повышенной твердости окисленного янтаря, что более подробно будет рассмотрено ниже. В результате проведенной работы была установлена «абсолютная» величина твердости балтийского янтаря. Она колеблется в довольно широких пределах — от 17,66 до 38,40 кПмм2. Внутри выделенных групп эти колебания не столь значительны и обычно не превышают ±5% от среднего значения твердости для данной группы. Отмечаются также определенные колебания твердости у каждого из числа изученных образцов. Изучение изменения средних значений «абсолютной» твердости сукцинита, рассчитанных с помощью статистического метода для выделенных нами разностей янтаря, позволяет установить возрастание твердости в ряду: костяной янтарь — бастард — прозрачный янтарь — вскрышной янтарь. Вопреки данным Пло- найта [1926], твердость каленого прессованного янтаря не превышает твердости естественного янтаря. Колебания значений твердости, как отмеченные в пределах одного образца, так и внутри выделенных групп, отражены в табл. 17. Для каждого отдельного образца эти колебания составляют в подавляющем большинстве случаев ±5—8% от среднеарифметического значения твердости, рассчитанного для данного образца. Исключение составляют лишь костяной янтарь и куски янтаря, в которых сочетаются три основные разности (прозрачный, бастард и костяной), а также прозрачный прессованный янтарь, для которых эти отклонения могут достигать ±20%. Колебания значений микротвердости янтаря значительно возрастают, если в одном образце определять твердость внешней окисленной корки и внутреннего неизмененного ядра. Наиболее толстая и крепкая окисленная корка темного красновато-бурого цвета встречается у образцов вскрышного янтаря. В направлении от периферии к центру куска она становится светлее и переходит постепенно в неизмененный янтарь. Внешняя наиболее окисленная зона корки иногда легко отслаивается от образца, поэтому на периферии образца (в отдельных участках) может оказаться менее окисленный материал. Именно это обстоятельство и обусловливает те значительные колебания твердости (15—40% от среднего значения «абсолютной» твердости неизмененного 152
янтаря), которые были получены нами для окисленной зоны (см. табл. 17). Полученные значения твердости для окисленной корки янтаря подтверждают данные Плонайта [1926] о ее повышенной твердости по сравнению с неизмененным янтарем. Вместе с тем, вопреки данным того же автора, она почти втрое ниже твердости кальцита, измеренной этим же методом. Весьма показательным было наблюдение за формой отпечатков в переходной зоне от окисленного янтаря к неокисленному: половинки диагоналей отпечатка, ориентированные перпендикулярно к окисленной зоне, были неодинаковой длины — половинка, обращенная в направлении более окисленного материала была короче, а обращенная в сторону неизмененного янтаря — длиннее. В результате отпечаток становился симметричным только по отношению к одной диагонали. При произвольной ориентировке отпечатка он при- А б В обретал форму трапеции Гюйс А^) Рис> *3. Форма отпечатков алмазной пи- W ^ ***j). рамидки в янтаре. При Определении ХруПКОСТИ А _ в неизмененном янтаре; Б - во внеш- янтятт мкг т^кппп7тртппт1ялирт, ней окисленной зоне куска янтаря; корот- яы1аря„ 1™ РУКОВОДСТВОВались кад диагональ ориентирована перпендику- ШКалОИ С Д. Дмитриева ЦУ4У]. лярно к окисленной зоне; В — тоже, но Оценка ХруПКОСТИ ПРОИЗВОДИ- П*И произвольной^ориентировке отпе- лась по той нагрузке на инден- тор, при которой появлялась первая трещина хрупкого разрыва. Для неизмененного янтаря (сукцинита) даже при нагрузке 200 Г трещин хрупкого разрыва получено не было. Это обстоятельство позволяет нам, вопреки многочисленным литературным данным, отнести янтарь (сукцинит) к вязким минералам. Способность сравнительно крупных кусков янтаря разрушаться (растрескиваться) при относительно небольших внешних усилиях следует отнести за счет разрешения внутренних напряжений, которые возникают в ископаемой смоле во время затвердевания и фоссилизации в результате имевшихся в ней неоднородностей. Доказательством наличия внутренних напряжений в янтаре являются участки с аномальными интер- ференциальными окрасками, которые можно наблюдать, рассматривая в поляризационный микроскоп пластинки янтаря толщиной около 2 мм и более. В противоположность неизмененному янтарю окисленная корка отличается значительной хрупкостью. В подавляющем большинстве случаев вертикальные трещины хрупкого разрыва были получены в ней при нагрузке 50 Т7, а в одном случае (обр. В-2) — даже 20 Г. Особый интерес представляют результаты изучения твердости и хрупкости геданита. По литературным данным к числу характерных признаков геданита относятся его хрупкость, сравнительно 153
154 Та блица 17 Сопоставление твердости и хрупкости различных образцов янтаря игеданита Внутреннее неизмененное ядро Внешняя деленная зона Номер краткая характеристика образ- образцов I I I I I I I Ятах Hi Я, Hmin Яср. Хрупкость Яср Хрупкость К-3 Геданит замутненный 27,53 26,99 26,10 25,34 26,25 Вязкий— при на- — — (типа бастард) —пере- грузке 200 Г— ходная разность к трещины не об- сукциниту разуются К-4 Тоже 24,60 23,63 23,15 22,32 23,47 Хрупкий—трещи- — — ны появляются при нагрузке в 50 Г К-5 Геданит прозрачный 27,15 25,43 — 23,19 25,35 Хрупкий— трещи- — — ны появляются при нагрузке в 20 Г 32 Сукцинит прозрачный 27,24 26,40 25,60 25,08 26,10 Вязкий —при на- — — грузке в 200 .Г трещины не образуются 10 Тоже 27,24 2670 25,90 25,60 26,40 То же 36,10 Хрупкий —трещины появляются при нагрузке в 50 Г I i i I i I I I | | I
1 1 1 1 ф о 25,60 24,34 24,34 23,19 24,60 23,86 25,60 24,83 27,24 25,60 Сукцинит замутненный (типа бастард) То же *tf CD Сч! 1 1 1 1 Ф О Н 20,54 19,95 17,66 18,00 18,59 19,09 21,68 25,34 23,63 Сукцинит костяной То же ей 1 t^ ОО 1 C4JCSI X ру пкий — трещины появляются при нагрузке в 50 Г 38 40 То же 26,99 25,34 26,40 27,24 28,12 Вскрышной янтарь, замутненный (типа бастард), молочно-белого цвета 1 to 1 Сч| Хрупкий —трещины появляются при нагрузке в 20 Г 30 40 26,29 25,34 26,10 1 28,12 Вскрышной янтарь, сла- бозамутненный, бледно-зеленовато-серого цвета В-2 Хрупкий — трещины появляются при нагрузке в 50 Г 36,10 28,12 26,99 1 28,43 29,04 Вскрышной янтарь, сла- бозамутненный, почти бесцветный 00 То же 32,42 26,40 25,60 25,90 26 25 28,70 Вскрышной янтарь прозрачный почти бесцветный В-1А 1 1 То же 26,40 25,60 26,40 1 27,24 Прессованный янтарь (каленый) 1 со 1 °° 1 1 о, <-> II1 о. щ «* ч-| Е CD^ С<1 г^ ^ II Я II is Ч ОО дЧ оо" с Прессованный янтарь (прозрачный) имечание. #тах = / (с 1 ftl оо В 1 """* 155
низкая твердость (1,5—2 по Моосу) и типичная для него корка выветривания — очень тонкая, рыхлая, белого или сероватого цвета. В последнее время нами [Савкевич, Шакс, 19646] было установлено, что геданит обладает определенными особенностями спектра в инфракрасной области, которые позволяют отличать его от сукцинита. Значения твердости и хрупкости, полученные нами для ге- данита (см. табл. 17), показывают, что в пределах данного минерального вида имеются образцы с достаточно четкими различиями в твердости и хрупкости. Так, обр. К-5 при хрупкости в 20 Г обладает твердостью Нср = 25,35 кГ/мм2, не уступающей твердости сукцинита, а обр. К-3 как по хрупкости (200 Г), так и по твердости (Яср = 26,25 кГ/мм2) не отличается от сукцинита. Для остальных изученных образцов число хрупкости равно 50 Г, а твердость их не выходит за нижнюю границу твердости сукцинита типа бастард. Тем самым нами не подтверждаются данные предшествующих исследователей о том, что для геданита характерна более низкая твердость по сравнению с сукцинитом. Это обстоятельство и колебания хрупкости геданита в довольно широких пределах позволяют высказать предположение, что среди геданитов существует какой-то непрерывный ряд, один конец которого по физическим свойствам тесно примыкает к сукциниту. На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы. 1. В пределах каждого отдельного куска янтаря наблюдаются колебания величины твердости (±5%), обусловленные неоднородностью структуры янтаря, что впервые было выявлено с помощью прибора ПМТ-3. 2. Наибольший размах этих колебаний (±20%) отмечается в кусках янтаря, где сочетаются три основных его разности: прозрачная, бастард и костяная. 3. Твердость окисленной корки превышает твердость неизмененного янтаря на 15—40%. Это объясняется, по-видимому, различной степенью ее окисленности. 4. Средние значения «абсолютной» твердости сукцинита, рассчитанные с помощью статистического метода, возрастают последовательно в ряду: костяной янтарь (20 кГ/мм2) — бастард (25 кГ/мм2) — прозрачный янтарь (26,2 кГ/мм2) — «вскрышной» янтарь (27 кГ/мм2). 5. Изменение твердости прозрачного и каленого прессованного янтаря имеет характерные особенности, вызванные, по-видимому, теми тонкими физико-химическими превращениями, которые испытывает исходный естественный янтарь при его последующей переработке. 6. Изучение хрупкости янтаря на приборе ПМТ-3 позволяет характеризовать его как минерал вязкий. Способность сравнительно крупных кусков янтаря разрушаться (растрескиваться) 156
при относительно небольших внешних усилиях следует отнести за счет разрешения внутренних напряжений, которые возникают в ископаемой смоле во время затвердевания и фоссилизации в результате имеющихся в ней неоднородностей. 7. Изучение твердости и хрупкости геданита с помощью прибора ПМТ-3 показало, что для него характерны колебания твердости и хрупкости в довольно широких пределах. Среди геда- нитов имеются образцы, не отличающиеся по рассматриваемым свойствам от сукцинита. Это позволяет предположить, что среди геданитов существует какой-то непрерывный ряд, один конец которого по физическим свойствам тесно примыкает к сукциниту. Кроме того, по литературным данным [Рождественский, Сер- ганова, 1958] получены следующие характеристики прочих механических свойств янтаря: Вязкость (при комнатной температуре), пз . . 1033 • 106j Предел прочности при статическом изгибе *, кГ/см* 118—193 Предел прочности при сжатии *, кГ/см* .... 1240—1740 Удельная ударная вязкость, кГ-см/см* .... 1,12—2,0 Почти все разновидности сукцинита, за исключением пенистого, хорошо поддаются механической обработке: распиловке, обточке, сверлению, шлифовке, полировке. Это обстоятельство выделяет сукцинит из ряда ископаемых смол, находимых совместно с ним на Балтийском побережье, в связи с чем он широко используется как поделочный камень. При нагревании сукцинит становится менее твердым, вязким и более пластичным. Спайность, отдельность, излом Сукцинит, как любое аморфное тело, спайностью не обладает. Отдельность проявляется лишь в образцах с натечно-скорлупо- ватой и натечно-слоистой текстурой. В этих случаях при ударе сукцинит раскалывается на отдельные слойки, форма и размеры которых обусловлены формой и толщиной отдельных потеков смолы. Они отделяются друг от друга благодаря наличию между ними тонкого окисленного слоя смолы, так называемой «рубашки», препятствовавшего их плотному слипанию в процессе образования натека. Поверхность раздела в таких случаях преимущественно волнистая. В других разновидностях ископаемых смол, например, в румэните и смолах, находимых в Советских Карпатах, часто наблюдается отдельность в виде серии более или менее плоских параллельных трещин. Эта отдельность, а точнее кливаж, образуется в результате тектонических напряжений, которые * Для прессованного янтаря. 157
передаются ископаемой смоле, участвующей вместе с вмещающими породами в тектонических движениях. Среди балтийского янтаря такие формы отдельности нами встречены не были. Характер излома сукцинита определяется его структурными особенностями. Так, у плотных разновидностей — прозрачного, бастарда, облачного — излом крупнораковистый, у костяного — плоский, ровный, у пенистого — неровный, землистый, а иногда занозистый. Рассмотрение возможностей использованных методов применительно к познанию конституции аморфных органических минералов полимерного строения и в первую очередь ископаемых смол позволяет рекомендовать для этой цели следующий рациональный комплекс: а) ИК-спектрометрию (в основном в области частот 400—4000 см"1); б) спектрометрию ЯМР протонов с регистрацией АН и АН2 в интервале температур от минус 196 до плюс 250—300° С (максимальная граница температуры нагрева определяется исходя из температур плавления или разложения исследуемого вещества); в) дериватографию на низких скоростях нагрева (порядка 3° С • мин"1 и ниже); г) определение плотности; д) хрупкости вещества; е) спектроскопию ЭПР (чувствительность установки должна быть не менее 1 • 1013 г"1 неспаренных электронов) при разных температурах. Температурный режим всех этих исследований определяется главным образом исходя из данных ЯМР. Кроме того, значительную пользу окажет определение растворимости и максимального равновесного набухания, а также удельной энергии когезии исследуемого вещества. Перспективно и применение хроматографии на бумаге или в тонких слоях. Меньшей информативностью в случае ископаемых смол обладают такие методы, как УФ-спектроскопия, рентгеноструктурный анализ и др. Учитывая недостаточную устойчивость на воздухе большинства аморфных органических минералов полимерного строения, а особенно ископаемых смол, все эксперименты с нагреванием предпочтительнее вести в инертной среде.
ГЛАВА V ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ФОССИЛИЗАЦИИ СМОЛ, СПОСОБСТВУЮЩИХ ОБРАЗОВАНИЮ СУКЦИНИТА И ПОЯВЛЕНИЮ ПЕРЕХОДНОГО РЯДА СУКЦИНИТ - ГЕДАНИТ Все различия между многочисленными минеральными видами ископаемых смол до сих пор объяснялись главным образом различиями в вещественном составе исходных живиц и бальзамов, из которых они произошли (предполагалось, что различные по составу живицы и бальзамы выделялись различными породами деревьев), и в незначительной мере теми изменениями, которые испытывает захороненное органическое вещество в течение геологического времени под действием температуры и давления. Вместе с тем химическое воздействие минеральной среды, вмещающей ископаемые смолы, оставалось без должного внимания. Сложная химическая обстановка, существующая в осадке, приводит к изменению в нем (подчас очень резкому) изначальных минеральных ассоциаций и сопровождается образованием новых аутигенных минералов [Страхов, 1962]. Следовало бы ожидать, что такая обстановка должна была наложить определенный отпечаток на состав и свойства смолы, захороненной в осадке. Однако господствующее представление о значительной химической инертности ископаемых смол к воздействию на них минеральных агентов [Andree, 1937] не допускало такого предположения, хотя ранее и высказывались мысли о том, что различие в свойствах ископаемых смол зависит от каких-то особенностей процесса фоссилизации [Ауске, 1835; Helm, 1878a; Dahms, 1901, 1908; Орлов, Успенсдий, 1936]. Не подкрепленные достаточно убедительными доводами, они были не в состоянии изменить укоренившиеся взгляды. Основываясь на комплексном изучении физических свойств и некоторых особенностей химизма янтаря, а также состава вмещающих его пород, мы приведем здесь некоторые доказательства, свидетельствующие о взаимном воздействии вмещающих пород и захороненной в них смолы, и рассмотрим совокупность факторов, способствующих образованию сукцинита и влияющих на формирование физических и химических свойств некоторых других ископаемых смол. Первыми наиболее отчетливыми признаками воздействия вмещающих пород на янтарь, а точнее осадка на захороненную в нем смолу, являются включения пирита, которые образовались в осадке 159
на стадии диагенеза и тогда же заполнили трещины и пустоты в янтаре. Вторым показателем такого взаимного воздействия, в данном случае воздействия янтаря на вмещающую его породу, является присутствие в ней солей янтарной кислоты. Как известно, сукцинит выделяется из числа прочих ископаемых смол сравнительно высоким содержанием янтарной кислоты (3—8%). По данным О. Гельма [Helm, 1882], ее содержание во внешней окисленной зоне (корке) кусков янтаря почти в три раза выше, чем во внутреннем неизмененном ядре. Это обстоятельство побудило провести анализ вмещающей породы на содержание в ней янтарной кислоты, исходя из предположения, что благодаря своей хорошей растворимости она могла перемещаться из относительно рыхлой окисленной корки янтаря во вмещающие породы под действием горной влаги. Полученные результаты подтвердили наличие солей янтарной кислоты во вмещающей породе. В печати появилось сообщение [Шабарова, 1962] о наличии в древних отложениях (песчаники башкирского яруса С2Ь5, вскрытые Северо-Луганской опорной скважиной) органических кислот, представленных главным образом одноосновными кислотами предельного ряда с открытой углеродной цепью, формула которых имеет вид GnH2rt02. Их содержание в изученных породах колеблется от 0,05 до 0,6% на абсолютно сухую массу породы, что в общих чертах сопоставимо с содержанием солей янтарной кислоты в «голубой земле». Это сообщение позволяет предположить также и возможность обратного направления перемещения янтарной кислоты: из вмещающих пород в янтарь. Такое предположение в данном случае лишено основания, поскольку в «дикой земле», где янтарь практически отсутствует, янтарная кислота обнаружена не была. Таким образом, с определенностью можно утверждать, что наличие янтарной кислоты (а точнее, ее солей) в «голубой земле» связано с присутствием янтаря. Еще одним доказательством взаимодействия смолы с окружающей средой является наличие во внешней окисленной корке янтаря солей органических кислот, что подтверждается данными ИК-спектроскопии* (полосы поглощения с частотами вблизи 1600 и 1410 еле"1). Большинство авторов [Reich,1849; Gonwentz, 1890a; Plonait, 1924 и др.], занимающихся изучением янтаря, считает, что янтарная кислота была присуща выделениям смол или сокам ископаемой сосны Pinus succinifera G о е р р., из которых образовался сукцинит. В пользу этой точки зрения говорит то обстоятельство, что янтарная кислота обнаружена в различных современных растительных и животных продуктах, хотя ее содержание * Съемка ИК-спектров и интерпретация полос произведены И. А. Шакс (ВНИГРИ). 160
в них на два порядка ниже, чем в сукцините. Казалось бы, нет оснований сомневаться в том, что сосна Pinus succinifera G о е р p. могла содержать в своих соках янтарную кислоту даже в несколько повышенных количествах по сравнению с современными растениями*, тем более, что К. Плонайтом [Plonait, 1924] свободная янтарная кислота как в растворе, так и в виде друз была обнаружена в мельчайших пузырьках, заполняющих сплошь так называемый костяной янтарь.** Тем не менее имеются факты, которые не увязываются с изложенной точкой зрения. Во-первых, ископаемая смола, встречающаяся совместно с крупными стволами хвойных (Cupressino- oxylon ponderosum, Pinus и др.) в третичных бурых углях, не содержит янтарной кислоты и относится к иному семейству смол — к ретинитам [Goeppert, Menge, 1883]; во-вторых, повышенное содержание янтарной кислоты во внешней окисленной корке янтаря. Вместе с тем известно, что янтарная кислота может быть получена при обработке едким калием абиетиновой кислоты, а также смолы многих современных хвойных [Tschirch, Stock, 1936]. Подобным превращениям в определенной мере способствуют процессы автоокисления смол.*** На основании этих экспериментальных данных А. Чирх и Э. Шток высказали предположение, что образование янтарной кислоты в янтаре обусловлено рядом последовательных процессов, происходивших в смоле после ее выделения: а) окислением компонентов смолы кислородом и б) внутримолекулярными перестройками, которые приводят к образованию эфиров янтарной кислоты и отщеплению ее в свободном виде. Чтобы судить о том, в какой мере эти представления приложимы к янтарю, необходимо рассмотреть геологическую историю янтаря и выявить в ней факторы, которые могли оказать на исходную смолу действие, аналогичное действию указанных процессов. Для этого остановимся коротко на истории (а точнее, предыстории) формирования месторождения балтийского янтаря, химизме среды, в которой захоронялась смола, а также на тех свойствах смолы, которые способствовали воздействию на нее среды в процессе фоссилизации. * В так называемом «страсбургском терпентине», который представляет собой живицу елп A hies pectinata DC содержится 0,05—0,08%, а в живице лиственницы Larlx europea — 0,1—0,12% янтарной кислоты [Tschirch, Stock, 1935]. ** Существует мнение [Conwentz, 1890a], что эти пузырьки, обусловливающие замутнение янтаря, были заполнены клеточным соком растения при совместном истечении его с живицей. *** При окислении абиетиновой кислоты марганцовокислым калием было установлено, что янтарная кислота образуется только в том случае, когда окислитель взят в пропорции: на 1 молекулу абиетиновой кислоты 24 атома кислорода [Tschirch, Stock, 1935. стр. 842]. И Янтарь 161
Представления о формировании Пальмникенского месторождения янтаря (Калининградская обл.) наиболее четко были изложены в работе Г. Конвенца [Conwentz, 1890a]. Вкратце они сводятся к следующему: в эпоху, предшествовавшую нижнему олиго- цену, на территории к северу от нынешнего Замландского полуострова росли дремучие, местами влажные леса субтропического типа, состоящие из различных пород деревьев. Среди этих деревьев произрастали также сосны (для них Г. Конвенцем было предложено собирательное название Pinus succinifera G о е р p.*), которые выделяли живицу, впоследствии превратившуюся в сукцинит. Повреждение этих сосен, вызванное весьма разнообразными причинами (деятельностью насекомых и прочих обитателей леса, ураганными ветрами, ударами молний, резкими колебаниями температуры и т. п.), влекло за собой чрезвычайно обильное смолоистечение, так называемый сукциноз. Живица выступала из ран, стекала по ветвям и стволам, образуя на них крупные скопления. Наряду с этим имели место весьма обильные выделения живицы внутри ствола и в подкоровом слое. Выделяясь на поверхность, доступную аэрации, смола загустевала и покрывалась окисленной корочкой. С течением времени эти образования полностью затвердевали. Отмирающие деревья гнили на корню или падали на землю и попадали в условия, способствовавшие разрушению древесины. Предполагается, что интенсивной аэрацией (иными словами, господством окислительной обстановки) эти условия отличались от анаэробных условий захоронения древесины, которые приводили к образованию угольных пластов. Затвердевшая смола, как более инертное образование, накапливалась и совместно с древесной трухой захоронялась в почве «янтарного» леса. Последующая трансгрессия моря вызвала размывание этих континентальных отложений и привела к накоплению смолы в осадках нижнего олигоцена — так называемой «голубой земле». Из этой породы на протяжении почти 100 лет и добывается янтарь на Пальмникенском месторождении. Изложенные выше взгляды наложили свой отпечаток на высказывания почти всех последующих авторов, касавшихся в своих работах истории формирования данного месторождения. И хотя значительная часть этих представлений нуждается в пересмотре (например, способ разрушения первичных континентальных залежей смолы, условия ее переноса, предшествовавшие захоронению в «голубой земле», нижнеолигоценовый возраст «голубой земли» и, наконец, патология сукциноза), характеристика обстановки, в которой происходило 1 образование первичной залежи смолы, возражений не вызывает. Возможность существования * Данные Конвенца в 1961 г. были подтверждены К. Шубертом [Schubert, 1961], который доказал генетическую взаимосвязь янтаря с указанными соснами. 162
такой обстановки при захоронении смолы подтверждается добычей «полуископаемого» и ископаемого копала* из современных (четвертичных) отложений в Африке, Новой Зеландии и других местах [Kaunhowen, 1928]. Она ведется на участках, где уже давно не растут леса. Копал залегает на глубине от 0,5 до 1, реже до 3—4 м в почве, обогащенной истлевшими растительными остатками, а также в аллювиальных отложениях. Примечательно, что в одной и той же траншее с увеличением глубины залегания некоторые физические свойства копала заметно изменяются: он приобретает более темный оттенок, на нем образуется ярко выраженная окисленная корка, покрытая сетью мелких трещин, разбивающих ее на полигональные участки; повышаются твердость и температура плавления, снижается растворимость в различных растворителях. Лучшие сорта африканских ископаемых копалов («зрелый» занзибарский или мозамбикский копал, «красный Линди-копал») по твердости и другим свойствам приближаются к балтийскому янтарю и иногда используются для его имитации. Теперь необходимо несколько подробнее остановиться на особенностях геохимической обстановки, которая существовала в «голубой земле» на стадии диагенеза. Как уже упоминалось (гл. II), «голубая земля» представляет собой песчано-глинистую породу с относительно большим содержанием такого типично диагене- тического минерала, как глауконит**, в ней также присутствуют сидерит и сульфиды железа, что свидетельствует об интенсивности процессов диагенеза в осадке, где захоронялась ископаемая смола. Изучение «голубой земли» в шлифах показывает, что глауконит образуется первым из числа указанных аутигенных минералов. Согласно общепринятой точке зрения, он образуется при взаимной коагуляции коллоидов, находящихся в обогащенных калием иловых и придонных водах морского бассейна в присутствии кислорода. Геохимическая обстановка образования глауконита характеризуется постоянным изменением окислительно-восстановительного потенциала и щелочной реакцией среды.*** Разложение * Копалами называют ископаемые смолы четвертичного возраста, используемые преимущественно в лаковой промышленности. Различают современные копалы, которые представляют собой выделения живицы современных деревьев; по л у ископаемые копалы — куски смолы, находимые в почве современных тропических лесов; ископаемые копалы — смолы, залегающие в четвертичных отложениях вне связи с современными тропическими лесами. ** Несмотря на то, что часть глауконита «голубой земли» переотложена из более древних (по-видимому, верхнемеловых) пород, процессы образования глауконита в «голубой земле» протекали весьма интенсивно, о чем свидетельствует замещение им обломков полевых пшатов и в меньшей мере слюд. *** Даже в том случае, если бы весь глауконит «голубой земли» был переотложен, в осадке должна была бы существовать щелочная среда, обусловленная особенностями катионного обмена у глауконита. И* 163
органического вещества, захороненного в осадке, приводит затем к установлению восстановительных условий, которые благоприятствуют выпадению небольшого количества карбонатов, в данном случае сидерита. Последними из аутигенных минералов выпадают сульфиды железа (пирит) в условиях сильно восстановительной среды, которая возникает в уже перекрытом осадке как следствие интенсивного и достаточно продолжительного разложения органического вещества. Рассмотрим те свойства янтаря, которые, возможно, способствовали воздействию на него физико-химических процессов, протекавших в осадке, в частности, проницаемость янтаря для жидкостей и газов. Еще Плинию была известна способность янтаря окрашиваться природными красителями в кипящем масле. Позже было замечено [Ауске, 1835], что при кипячении в льняном и сурепном масле происходит искусственное «просветление» янтаря — замутненный («облачный») янтарь превращается в прозрачный. Одновременно наблюдается разбухание янтаря. Просветление янтаря начинается с периферии и по мере продолжительности обработки постепенно проникает вглубь, все более замедляясь. У достаточно крупных кусков добиться полного просветления невозможно. Таким же образом протекает процесс искусственного окрашивания янтаря в красный цвет органическим красителем Alcanna tinctoria T a u s с h. [Dahms, 1925]. В литературе неоднократно встречаются упоминания о том, что жидкие включения в янтаре при продолжительном хранении на воздухе изменяются: в них увеличиваются газовые пузырьки, а затем полностью исчезает жидкость [Berendt, 1845 и др.]. Обратные явления наблюдаются при выдерживании образцов янтаря в воде в условиях повышенного давления, а также под вакуумом [Dahms, 1922]. Последним способом было достигнуто заполнение пустот в янтаре растворами медного купороса и би- хромата калия, которые впоследствии кристаллизовались на стенках пустот. Способность поглощать определенный объем воды (0,1—0,4%) была отмечена также у прозрачного янтаря, не содержащего микроскопических пустот [Dahms, 1922]. Указанные явления свидетельствуют о проницаемости янтаря для жидких и газообразных агентов. Можно было бы предположить, что такие явления вызваны перемещением этих агентов в янтаре по микротрещинам, которые развиваются обычно вокруг инклю- зов и жидких включений; указания на возникновение микротрещин после пропитки янтаря водой под вакуумом или под давлением известны в литературе [Dahms, 1922]. Тем не менее в последнее время появились данные, свидетельствующие о возможности диффузии воды в янтарь [Kawasaki, 1962]. Нами была установлена газопроницаемость сукцинита, которая у некоторых его разностей (переходных от бастарда к костяному) может достигать 164
0,003 мдарси. Нам представляется интересной способность янтаря разбухать в воде. За достаточно короткий срок объем измельченного янтаря увеличивается на 8% (см. табл. 9). Таким образом, можно считать доказанным, что рассматриваемые свойства ископаемой смолы могли способствовать влиянию на нее химизма обстановки, существовавшей в осадке. Изложенные выше факты свидетельствуют о том, что ископаемая смола во время захоронения в «голубой земле», несомненно, была подвержена химическому воздействию среды. В чем же выражалось это воздействие? С достаточной степенью достоверности можно предположить, что на ранних стадиях диагенеза влияние внешней среды (осадка) на захороненную смолу выражалось в серии химических превращений последней. В щелочной среде содержащие кислород и обогащенные калием иловые воды взаимодействовали со смолой и способствовали течению ряда межмолекулярных превращений, которые привели к образованию различных оксисоединений и отщеплению янтарной кислоты в свободном виде.* Наиболее интенсивно это действие должно было проявляться в мелких зернах смолы и во внешних зонах крупных кусков, что следует из экспериментальных данных по разбуханию янтаря и находит подтверждение в повышенном содержании янтарной кислоты во внешней окисленной корке кусков янтаря. Поскольку мелкие фракции янтаря составляют значительную часть всей его массы, захороненной в «голубой земле», это положение объясняет также наличие заметного количества солей янтарной кислоты, содержащихся в этой породе. (Мелкие зерна смолы легче подвергались изменению и легче отдавали янтарную кислоту в осадок.) Образование сульфидов, сопровождающееся осернением органического вещества, захороненного в осадке, затрагивало также и янтарь. В частности, этим процессам, по-видимому, следует приписать наличие органически связанной серы, которая содержится в янтаре (от 0,1 до 0,5%). Ее присутствие в отдельных случаях подтверждается также данными молекулярного спектрального анализа. Указанные процессы, по всей вероятности, протекали по следующей схеме: Восстановление [SO4]2" до H2S —> Образование —> Образование дисуль- I гидротроилита + фидов ф I (мельниковит —> пирит) Окисление H2S до S —» Осернение органического вещества * По данным Чирха [Tschirch, Stock, 1935], процессы автоокисления (а также межмолекулярного перераспределения кислорода) протекают более интенсивно в щелочной среде и особенно в присутствии калия. Это положение подтверждается также наблюдениями Г. К. Сергановой с соавторами [1962]: при окислении янтаря марганцовокислым калием при рН = 3~-4 его пере- кисное число равно 60—63, при рН = 8-т-9 оно повышается до 100—110» 165
Рассмотренные нами ранее свойства янтаря позволяют высказать предположение о том, что окисление сероводорода до свободной серы, предшествовавшее образованию органически связанной серы, проходило в самом янтаре. В сильно обводненном осадке благодаря проницаемости янтаря для газов в него диффундировал сероводород. Окисление сероводорода происходило при участии кислорода перекисных групп янтаря, обилие которых, по данным Чирха [Stock, Tschirch, 1935], характерно для смол, долгое время подвергавшихся аэрации.* Свободная сера in situ вступала во взаимодействие с реакци- онноспособными группировками янтаря с образованием связей типа С—S (в ИК-спектрах некоторых образцов наблюдаются полосы поглощения с частотой около 700 см'1). Наконец, в янтарь проникали сульфиды и отлагались в трещинках и пустотках в виде пирита. При рассмотрении условий фоссилизации, приводящих к образованию сукцинита, особый интерес представляет приуроченность содержания янтарной кислоты в ископаемых смолах к их залеганию среди пород, подобных «голубой земле» по условиям диагенеза. Так, несмотря на весьма скудные данные относительно лито логических особенностей пород, вмещающих ископаемые смолы, можно заметить, что некоторые их минеральные виды, характеризующиеся наличием янтарной кислоты, залегают среди глауконитсодержащих пород. Например, известно, что делятинит, содержащий от 0,79 до 1,67% янтарной кислоты, встречается среди олигоценовых пород с глауконитом. Заслуживает внимания также упоминание [Орлов, Успенский, 1936] о высоком содержании янтарной кислоты в амброзине, встречающемся среди фосфатных залежей Чарльстон в Южной Каролине (США). Поскольку фосфориты обычно находятся в ассоциации с глауконитом, возможно, что и здесь имеется такая взаимосвязь.** Наконец, в качестве примера можно привести так называемый «киевский сукцинит», который по физическим свойствам и химическому составу аналогичен балтийскому сукциниту, содержит янтарную кислоту (5,62—7,11%) и залегает в глауконитовых песках харьковского яруса [Василенко, 1932]. Изложенные выше факты показывают, что образование сукцинита (т. е. химические превращения ископаемой смолы хвойных Coniferae), сопровождающиеся появлением в ней разных оксисоединений, в том числе янтарной кислоты и ее эфиров в сочетании с определенными изменениями физических свойств, * В новой работе Г. К. Сергановой и С. Р. Рафикова [1965] показано высокое содержание эквивалентов перекисных групп и в самом сукцините (см. табл. 12). ** Это предположение было высказано нами еще в 1964 г. [Савкевич, 19666]. Оно впоследствии нашло подтверждение в идентичности ИК-спектров амброзина и сукцинита [Langenheim, Beck, 1965]. 166
лроисходит преимущественно при захоронении сильно окисленным смол в осадках с изменчивой окислительно-восстановительной обстановкой и щелочной средой. Принципиальная схема лреобразований смолы в сукцинит приведена в табл. 18. Перенос смолы из первичной континентальной залежи, предшествовавший ее захоронению в «голубой земле», в случае балтийского янтаря вряд ли следует считать фактором, существенно способствовавшим окислению исходной смолы. На это указывают следующие обстоятельства: сохранность янтаря натечно-скорлупо- ватой и слоистой текстуры, который легко раскалывается при ударе, а также наличие на поверхности кусков янтаря остатков обугленной древесины, легко разрушающейся при механическом воздействии. Названные факты свидетельствуют о сравнительно небольшом расстоянии переноса смолы и, следовательно, о достаточно непродолжительном времени переноса, которое по длительности вряд ли может быть сопоставлено со вторым этапом схемы, приведенной выше. Это положение дополнительно подтверждается наблюдениями над окисленной коркой кусков янтаря. Все куски сукцинита массивной текстуры, залегающие в «голубой земле», покрыты плотной (но более хрупкой, чем неизмененный сукцинит) бугристой первичной окисленной коркой бурого цвета, мощность которой колеблется обычно в пределах 1—2 мм. Эта корка, как видно на примере ископаемых копалов, окончательно формируется во время пребывания смолы в почве «янтарного» леса и обладает характерными морфологическими признаками. Оказывается, на большинстве кусков сукцинита первичная корка не нарушена, а только слегка стерта на самых выдающихся выступах крупных кусков. Иногда она бывает нарушена из-за сколов, которые возникают при ударе кусков смолы о твердые предметы в процессе транспортировки. Часть этих сколов покрыта тонкой (0,1—0,3 мм) вторичной окисленной корочкой, а часть совсем не носит следов окисления. Незначительная толщина вторичной окисленной корки или ее полное отсутствие свидетельствуют о том, что при переносе смолы окисление ее происходило в течение значительно более короткого отрезка времени и, возможно, менее интенсивно, чем во время захоронения ее в почве «янтарного» леса.* При этом необходимо учесть, что перенос не был процессом одноактным, так как после размыва первичной залежи смола неоднократно переотлагалась, прежде чем попасть в «голубую землю». * По аналогии с геологической историей копала мы вправе допустить, что продолжительность второго этапа (в приведенной схеме) исчисляется столетиями, третьего — тысячелетиями, в то время как перенос осуществляется в течение десятилетий (за вычетом времени промежуточных захоронений). 167
168 Таблица 18 Последовательность процессов, ведущих к преобразованию живицы Pinus succlnifera Goepp. в янтарь I Характеристика среды Краткая характеристика превращений, которые испытывает по значению окислительно- смола по этапам восстановительного потенци- по рН ала Окислительная Нейтральная 1. Выделение живицы из растений на поверхность, доступную аэрации 2. Испарение эфирных масел, сопровождающееся поликонденсацией и частичным (сравнительно непродолжительным) окислением смоляных веществ на воздухе I при жизни растения Зависит в каждом данном 3. Продолжение процессов поликонденсацин и окисления случае от кислотности при достаточном доступе кислорода в почве «янтарно- почвы го» леса после отмирания растения (этап значительно I более продолжительный по сравнению с предыдущим) Слабоокислительная (чере- Слабощелочная до щелоч- 4. Процессы автоокисления, внутримолекулярная и меж- дование окислительной ной молекулярная перестройка вещества, приводящие к и слабовосстановитель- образованию различных оксисоединений и отщеплению пой) янтарной кислоты в свободном виде под действием физико-химической обстановки в осадке на стадии раннего диагенеза Восстановительная Щелочная 5. Присоединение серы на стадии позднего диагенеза осадка Может изменяться в довольно широких пределах 16. Изменения янтаря, связанные с перемещением его в физико-химическую обстановку, отличную от существующей в «голубой земле»
Все изложенное выше приводит нас к выводу о несущественном влиянии переноса как фактора, способствующего окислению смолы до ее захоронения в «голубой земле». Мы имеем основание считать, что третий и четвертый этапы предложенной нами схемы являются наиболее решающими в образовании сукцинита. Указанная последовательность событий приводит к образованию сукцинита, который из числа прочих ископаемых смол выделяется относительно высоким содержанием янтарной кислоты, полученной при сухой перегонке, значительной вязкостью и рядом других специфических свойств. Было бы интересно выяснить, какие условия (или точнее, какие сочетания условий) приводят к образованию других минеральных видов ископаемых смол, отличающихся от сукцинита своими свойствами. Недостаточная геологическая и минералогическая изученность местонахождения большинства известных ископаемых смол заставляет нас ограничиться рассмотрением лишь тех из них, о которых имеется более полная информация. Это прежде всего геданит, встречающийся совместно с сукцинитом, и ретинит, залегающий обычно в бурых углях преимущественно третичного возраста. Геданит, для которого характерно почти полное отсутствие янтарной кислоты [Helm, 1896], является весьма хрупким. То же можно сказать и о ретинитах. Наличие указанной взаимосвязи в свете данных о происхождении янтарной кислоты в сукцините заставляет прийти к выводу, что фоссилизация геданита и ретинитов проходила в каких-то других геологических условиях. В этом нетрудно убедиться, если рассмотреть даже в самых общих чертах условия фоссилизации ретинитов. Живица, послужившая исходным материалом для образования ретинитов, после своего обособления в макроскопически различимых количествах (что обычно связано с повреждением растения) выделялась на поверхность, доступную аэрации, и претерпевала там те же изменения, что и живица, превратившаяся впоследствии в сукцинит. Однако следующая стадия изменения живицы на пути превращения ее в ретинит была уже существенно отличной. После гибели деревьев выделения живицы попадали в анаэробную среду, характерную для торфяников, процессы окисления в них прекращались, живица претерпевала превращения, которые Чирх [Tschirch, Stock, 1933] характеризует как процессы авторедукции. Затем живица подвергалась серии превращений, обусловленных химизмом вмещающего ее буроугольного пласта. Указанные обстоятельства привели к появлению у ретинитов целого ряда свойств (хрупкость, растворимость и т. п.), существенно отличающих их от сукцинита. Несмотря на совместное нахождение с сукцинитом, подобные свойства геданита заставили отнести его к классификационной группе ретинита [Орлов, Успенский, 1936]. Каким же образом в условиях совместного залегания 169
в одной и той же геологической обстановке могли образоваться эти различные по своим свойствам виды ископаемых смол? Резкие различия в свойствах геданита и сукцинита (см. табл. 19) заставили О. Гельма [Helm, 1896] высказать предположение о том, что эти ископаемые смолы произошли от разных растений. Такую точку зрения разделяли и все последующие исследователи.* Образование так называемого «гнилого» янтаря (murber Bernstein), или гедано-сукцинита, по нашей терминологии, который по своим свойствам занимает промежуточное положение между геданитом и сукцинитом, О. Гельм объяснял подобным же образом. Мы склонны иначе истолковать указанные взаимосвязи. Таблица 19 Сопоставление свойств ископаемых смол с различной геологической историей Характерные признаки Растворимость, %, в: спирте эфире . . . . хлороформе бензоле . . . сероуглероде . скипидаре . . льняном масле Содержание янтарной кислоты, % Поведение прозрачных разностей при нагревании до 140° С Твердость: по Моссу Число хрупкости, Г . . . Характер окисленной корки (первичной) Сукцинит 20—25 18-23 20,6 9,8 24,0 25,0 18,0 3—8 Без видимых изменений 2,0—2,5 24,3—26,4 200 Плотная коричневая крепкая толщиной около 1 мм и выше «Гнилой» янтарь 30 53 33 38 39 45 38 1,13-1,70 1,5—2 24,1—26,2 150 Как у сукцинита, но обычно несколько тоньше Геданит | 42 63 45 42 58 58 100 >1 Мутнеет, при- 1 обретает мо- 1 лочно-белый 1 цвет и вспу- [ чивается | 1,5-2 23,5—25,4 20—50 Рыхлая пы- леватая белесая легко стирается пальцами; толщиной в доли миллиметра 1 Детальная палеоботаническая и палеозоологическая реконструкция условий произрастания «янтарного» леса, проведенная * До настоящего времени в геданите не были найдены растительные остатки, которые подтвердили бы эту точку зрения. 170
до сохранившимся в янтаре остаткам растений и насекомых, дозволила Г. Конвенцу [Conwentz, 1890a] установить, что в «янтарном» лесу имелись также и заболоченные участки. Вдолне естественно, что какая-то часть деревьев досле гибели захоронялась в болотах и тем самым додадала в восстановительную обстановку. (Свидетельством тому служит также почти долное отсутствие окисленной корки на геданите — куски геданита докрыты обычно очень тонкой светло-серой дылеватой оболочкой, которая ничем не надоминает окисленную корку сукцинита и даже полуискодае- мых кодалов.) Сейчас мы лишены возможности судить о том, насколько те условия захоронения геданита приближались к условиям буроугольного пласта и сколько времени в этих условиях находился геданит, но с достаточной степенью достоверности можно считать, что именно этот момент в истории фосси- лизации смолы предопределил тот комплекс свойств, которыми геданит отличается от сукцинита. Относительно условий фоссилизации гедано-сукцинита, вероятно, будет справедливым предположение, что в данном случае время окисления смолы в аэробных условиях было продолжительнее, чем у геданита. Поэтому при последующем захоронении в «голубой земле» в гедано-сукцините имело место образование различных оксисоединений, в том числе и сложных эфиров янтарной кислоты, хотя их содержание в этой смоле заметно ниже, чем в сукцините. Во время размыва континентальных отложений, на которых произрастал «янтарный» лес, смола, залегающая в почве, как сухих, так и заболоченных участков, сносилась в бассейн, где происходило ее захоронение. В осадке и та и другая смола находилась в одинаковой химической обстановке, но воздействие этой среды на смолы с различной предысторией было различным: в сильно окисленных смолах щелочные иловые воды, обогащенные калием, способствовали специфическим структурным перестройкам, что приводило к формированию комплекса свойств, характерных для сукцинита; в смолах с недостаточной степенью окисления складывался комплекс свойств, присущих геданиту. Все изложенное убедительно показывает, что состав и свойства ископаемых смол определялись не только ботанической принадлежностью, но также и дальнейшей их геологической историей.
ГЛАВА VI ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЯНТАРЯ Свыше шести тысячелетий янтарь служит человеку. Наравне с кремнем и нефритом янтарь был одним из первых материалов, на которые обратил свое внимание первобытный человек. Одной из первых областей применения янтаря было использование его в качестве амулетов и украшений, чему способствовали красивый цвет, блеск и прозрачность материала. В погребениях неолита в Прибалтике и Дании находят большое количество янтарных шлифованных и полированных бус, пуговиц и пластин различной формы, часто украшенных орнаментом. Находка целого ряда кладов эщ>хи неолита, в том числе состоящих из необработанного янтаря, позволяет сделать вывод, что уже в то время янтарь имел большую стоимость и хранился как сокровище. Не исключена также возможность, что в те времена янтарь выполнял функцию денег. То обстоятельство, что в одном из таких кладов находился преимущественно очень мелкий янтарь, непригодный для обработки, позволяет предполагать, что в те отдаленные времена янтарь использовался как благовоние для воскурений. Из той же эпохи известны янтарные пряслица*, что свидетельствует и о практическом характере применения янтаря. В эпоху Римской империи янтарь был очень модным материалом, из которого изготовляли различные украшения и предметы обихода: янтарные статуэтки, барельефы и отдельные скульптурные портреты, выполненные из довольно больших кусков янтаря (до 17 X 12 см), а также подвески, бусы, кольца, вырезанные из цельного куска, сосуды для благовоний и кубки для вина, веретена, ножи для резания грибов. В «Естественной истории» Плиния впервые упоминается об использованиия янтаря в медицине. Несколько позже, во времена знаменитого врача и естествоиспытателя древности Клавдия Галена, жившего во II в. н. э. (около 130—20 гг.), в медицине находили применение и такие продукты сухой перегонки янтаря, как янтарное масло и, возможно, янтарная кислота. Эти препараты до середины XIX в. прочно удерживали свои позиции в медицине как лекарственные средства. * Пряслице — грузик, надеваемый на веретено для веса и равномерности вращения. 172
В раннее средневековье янтарь идет почти исключительно на изготовление предметов религиозного культа, главным образом четок и распятий. Художественная обработка янтаря вновь начинается с эпохи Возрождения и достигает расцвета в XVII—начале XVIII в. Рис. 44. Янтарная кружка в серебряной позолоченной оправе. Высота 20 см. Середина XVII в., Мюнхен. Снова появляются украшения, безделушки и предметы обихода из янтаря. В этот период было изготовлено также много уникальных изделий из янтаря, выполненных с большим художественным вкусом, которые теперь по праву занимают место в лучших музеях мира (рис. 44, 45). К сожалению, многие изделия не дошли до наших дней вследствие неосторожного обращения с ними и большой хрупкости янтаря, которая повышается с возрастом изделий. 173
Своеобразным было использование прозрачных бледноокра- шенных кусков янтаря для изготовления янтарной оптики. Впервые увеличительные стекла, лупы, стекла для очков из янтаря были изготовлены в 1691 г. известным в то время мастером Христианом Поршином. По свидетельству современников, ему был знаком секрет полного обесцвечивания желтого прозрачного янтаря [Hellwing, 1719]. Самые большие из его янтарных линз имели диаметр около 50 мм. По отзывам ученых того времени Рис. 45. Скульптурная группа, вырезанная из одного куска янтаря. Высота 13,5 см. Последняя четверть XVII в.» Гданьск. янтарная оптика по качеству превосходила стеклянную, уступая ей только в твердости. В литературе неоднократно встречаются упоминания об использовании янтарной оптики, в том числе янтарных линз для микроскопов. Последнее сообщение (из Лондона) о применении янтаря для изготовления очков датируется 1835 г. [Moeller, 1835]. Специфические физические свойства янтаря способствовали использованию его в некоторых физических приборах. Одним из них является поплавок-спиртомер, изготовленный в 1751 г. и предназначенный для измерения содержания спирта в пиве и вине (рис. 46). Как хороший изолятор янтарь находил применение при изготовлении электроскопов. Давно используется янтарь и как сырье для приготовления лаков. В старинных рецептурниках, изданных в Венеции, Париже, 174
Лондоне в XVI—XVIII вв., мы находим множество рецептов по изготовлению лаков различного назначения как из натурального, так и из «плавленого» янтаря. Янтарный лак применялся в старину для покрытия музыкальных инструментов. Им пользовались такие известные итальянские скрипичные мастера XVI— XVIII вв., как Никколо Амати (1596—1684) из Кремоны и Анто- нио Страдивари (1644—1737). Считают, что одной из причин такого качества этих инструментов было использование для их покрытия янтарного лака особого состава (Reade, 1873). Рис. 46. Янтарный спиртомер. Длина 13 см. Датирован 1751 г. Пальмникен. Современное использование янтаря во многом повторяет его . использование в древности. Это, в первую очередь, касается изготовления украшений. На эти нужды в той или иной форме (натуральный янтарь или прессованный) расходуется сейчас около 40% всего добываемого янтаря. Остальной янтарь перерабатывается и в виде канифоли, янтарной кислоты и т. п. используется для удовлетворения различных народнохозяйственных нужд. Для этого он проходит сложную химическую и механическую переработку. Ниже мы коротко остановимся на рассмотрении технологии этого процесса. Путь янтаря из «голубой земли» до выпуска готового продукта довольно долгий. В общих чертах он иллюстрируется приложенной здесь схемой (см. табл. 20). После обогащения и очистки янтарь поступает на сортировку, где его в зависимости от размера и степени загрязненности разделяют на несколько групп, сортов и классов. Мелкий янтарь, который не может быть непосредственно использован для изготовления янтарных изделий, составляет около 90% всего добываемого янтаря. Он идет на переработку. Незагрязненный и более 175
176 Таблица 20 Принципиальная схема обработки янтаря | Добыча Предварительное | обогащение Г в карьере I I Обогащение «голубой J уз отвал земли» на обогатительной фабрике Доводка янтаря I : — Сортировка j Янтарь товарный I Янтарь I j (около 2,5Vo) U-! поделочный LJ t !—Ч Янтарь для прессо- I I (около 7,5%) I «Лаковый» янтарь I | вания (30%) | I ! j ! (около 60%) | На экспорт в виде сырья
12 Янтарь 177 Отеска янтаря I - — Ошкуровка и изготовление 0 Q L J янтаря для различных заготовок | I I I прессования Измельчение до 3 мм . I Отходы U 1 Сортировка | ■ ■ + LJ Помол до размера частиц 50—80 мк . Отходы у* Прессование Плавка ,— 1 j I j i I Янтарная III ill Янтарное i кислота Г «Плавленый» '-> масло i i I I янтарь I I Изготовление различ- I ' !■ I ных заготовок из 1 прессованного янтаря I >\ Склад готовой продукции L ! I I i I Изготовление различных изделий из натурального и прессованного янтаря (окончательная обработка деталей и сборка)
крупный янтарь (обычно около 1/3 всего идущего на переработку янтаря) поступает для прессования, остальной — на химическую переработку. В основу процесса прессования положена способность янтаря становиться пластичным при нагревании до 140— 200° С без доступа воздуха. Исходным сырьем для получения прессованного янтаря, как уже было указано, служат мелкие кусочки естественного янтаря без посторонних включений, очищенные от окисленной корки. При прессовании по методу Шпиллера ими заполняют плоскую стальную прессформу с плотно пригнанной крышкой, которую помещают в горячий глицерин или парафин. Разогретый и размягченный таким образом янтарь прессуется затем под давлением в 400—500 англе. По методу Требича в цилиндрическую прессформу, наполнен- ную янтарем, вставляется полый стальной цилиндр, на который передается давление от пресса. В дне этого цилиндра имеются мелкие отверстия, через которые в процессе прессования выдавливается янтарь. Во внутреннем полом цилиндре находится подогнанный по его диаметру подвижный груз, который давит на проникшие через отверстия в дне струи размягченного янтаря и способствует их лучшей запрессовке. Самые хорошие результаты получаются при прессовании янтаря под давлением около 3000 атм. Подбор различного по оттенкам и степени замутненности естественного янтаря и добавка разных красителей в сочетании с особыми режимами давления позволяют получать различный по окраске и структуре продукт. Самые лучшие сорта прессованного янтаря с большим трудом можно отличить от натурального. Впервые прессование янтаря было применено в 1881 г. двумя венскими фирмами, которые использовали метод Шпиллера и метод Требича. В настоящее время принципы технологии прессования остались в общих чертах прежними. Прессование производят при температуре нагрева 220° С и удельном давлении 2400—2700^ кГ/см2. При этом получают различного профиля стержни и пластины. Процесс химической переработки янтаря сводится, по сути дела, к его сухой перегонке. При нагревании янтаря выше определенной температуры наступает его расплавление, сопровождающееся химическими реакциями, при которых происходит разложение высокомолекулярных соединений, входящих в состав янтаря, с образованием более простых веществ. Чем дольше длится нагревание и чем выше температура, тем проще состав получающихся при этом продуктов. Если прекратить нагревание в тот момент, когда янтарь расплавился, то можно получить около 60% легкоплавкой и легкорастворимой канифоли, из которой изготавливают ценный янтарный лак. При этом получается сво- 178
бодная янтарная кислота и около 15% своеобразно пахнущего янтарного масла, а также газы, среди которых характерно присутствие сероводорода. Если продолжать нагревание после расплавления янтаря, то новообразованные легкорастворимые смолы переходят в масла и газы, а в остатке остается небольшое количество кокса. В наше время химическая переработка янтаря проводится в широких масштабах. Для этой цели используются не только мелкие и загрязненные «лаковые» сорта естественного янтаря, но также отходы, получающиеся при обработке прессованного и поделочных сортов естественного янтаря. Это сырье загружают в специальные дечи и нагревают. В верхней части печи имеется приспособление для улавливания получающихся при плавлении янтаря летучих эфирных масел, и возгоняющейся при этом янтарной кислоты. По окончании плавки еще жидкий «плавленный янтарь» выпускают из печи на специальную площадку, покрытую жестью, где он и затвердевает. Из улавливателя извлекают темно- бурую кашицеобразную массу, состоящую из янтарного масла и кристаллов янтарной кислоты. Их разделяют, помещая в горячую воду. Благодаря хорошей растворимости янтарной кислоты в горячей воде кристаллы ее полностью растворяются, а масло всплывает. После удаления с поверхности раствора янтарного масла кислоту кристаллизуют выпариванием раствора. При этом получают кристаллы коричневатого цвета вследствие незначительного загрязнения кислоты янтарным маслом. Они носят название «технической янтарной кислоты». После очистки из них получают прозрачные кристаллы реактивной янтарной кислоты, имеющие в массе белый цвет. Теперь рассмотрим современные области применения всех продуктов переработки (прессования и химической переработки) янтаря. Самый узкий круг использования имеет, пожалуй, янтарное масло, представляющее смесь различных сесквитерпенов. Оно употребляется только для изготовления лака, хотя до войны находило применение как средство для предохранения древесины от гниения, в частности, для пропитки железнодорожных шпал, как формовочное масло в литейном деле, а также как флотационное масло при обогащении различных руд и угля. «Плавленый янтарь», или янтарная канифоль (выход около 65 вес.% от переработанного сырья), используют для изготовления всевозможных лаков. Из него получают лаки ЯК-1 и ЯК-2, идущие для нужд консервной промышленности, и разные эмали. Лаки, получаемые «из плавленого янтаря» по прочности, стойкости и блеску оставляют далеко позади все остальные. Существуют многие рецепты для лаков различного назначения. Могут быть получены лаки для типографских красок, для электроизоляции проводов, для мебели, для покрытия полов, для музыкальных струнных инструментов и т. д. 12* 179
Прессованный янтарь в основном используется для изготовления украшений, однако небольшая его часть (около 10%) находит применение в промышленности и приборостроении в качестве материала для изоляторов. Прозрачный прессованный янтарь перед второй мировой войной использовался также для изготовления специальной медицинской посуды. Ничтожная смачиваемость янтаря и его способность препятствовать гемолизу (процессу разрушения красных кровяных телец — эритроцитов) и свертыванию крови позволили изготовлять из него различные приборы и инструменты для переливания крови, а также сосуды для ее консервирования [Plonait, Eisenack, 1930]. Применение в медицине находят также янтарная кислота и ее соли. Из них изготовляют различные медикаменты: витамин D3, кортизонацетатг янтарнокислую ртуть, антисептик «иодоль». Таким образом, использование янтаря и главным образом продуктов его переработки в медицине заслуживает внимания и в наш век. В целом янтарная кислота (выход от сырья 1,2 вес.%) используется довольно широко. Техническая янтарная кислота идег на изготовление реактивной янтарной кислоты, янтарного ангидрида, янтарнокислых солей натрия, калия и аммония, многих эфиров янтарной кислоты, бромсукцинимида. При изготовлении заменителя кожи янтарная кислота применяется как пластификатор. Кроме того, она идет на изготовление азокраси- телей и красителя родамин-S красного цвета. Согласно австрийскому патенту из янтарной кислоты и янтарного масла могуг быть получены вещества, входящие в состав зубной пасты, мыла и специальных кремов. Такие кремы с успехом могут использоваться для лечения ревматизма. Янтарная кислота находит применение и в цветной фотографии. В последние годы работами советских ученых были открыты совершенно новые возможности использования янтарной кислоты в сельском хозяйстве в качестве биогенного стимулятора [Дроздов, 1962]. Опрыскивание раствором янтарной кислоты семян и зеленых растений значительно повышает их рост, засухоустойчивость и урожайность. Так, работами кафедры растениеводства Ленинградского сельскохозяйственного института под руководством проф. Н. А. Дроздова было выявлено положительное влияние янтарной кислоты на рост и урожай стеблей и початков кукурузы, волокна и семян льна-долгунца, сои, яровой пшеницы, овса, ячменя, моркови, сахарной свеклы и картофеля. В результате шестилетних опытов были установлены оптимальные концентрации янтарной кислоты в растворе для опрыскивания семян или зеленых растений этих культур и режимы их обработки. Институт установил, что на 100 кг семян кукурузы или других зерновых требуется 0,8 а янтарной кислоты. В результате обработки семян янтарной кислотой у растений ускоряется рост, быстрее развивается мощная корневая система, увеличивается 180
содержание хлорофилла в листьях, улучшается обмен веществ и повышается урожайность на 10—30% по сравнению с растениями, семена которых не получили такой обработки. В 1961 г. в производственных масштабах было получено подтверждение эффективности применения янтарной кислоты при выращивании льна на сотнях гектаров в колхозах «Строитель» Карамышевского р-на Псковской области и «Имени Ильича» Бежецкого р-на Калининской области. В том же году агроном Ф. Т. Забазнов из Краснодарского края (г. Усть-Лабинск) провел испытание по применению янтарной кислоты в качестве стимулятора роста фруктово-ягодных культур. Он осуществлял полив однолетних саженцев (растений первого года жизни) растворами янтарной кислоты. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур достигает 15—20%, а однолетний прирост саженцев фруктовых растений — даже 60—100%. Это приводит к выводу о необходимости проведения дальнейших исследований в этом направлении. Одновременно возникает задача увеличения выпуска янтарной кислоты и других продуктов переработки янтаря, а также улучшения их качества. Перечисленными сферами применения янтаря и продуктов его переработки пока исчерпываются возможности его использования в народном хозяйстве. Но каждый день может принести что-либо новое и в этой области.
ЛИТЕРАТУРА Агафонов В. К. К вопросу о поглощении света кристаллами и о плеохроизме в ультрафиолетовой части. Зап. императ. СПб миие- ралог. о-ва, вторая сер., ч. 39, 1902. Безверхий В. Д., Ткаченко К. Т. Рентгеновское исследование буроугольного янтаря. Изв. Днепропетровского горного ин-та, т. 35, 1958. Беллами Л. Инфракрасные спектры молекул. М., ИЛ, 1957. Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. М., ИЛ, 1963. Белоногов А. М. и др. Спектрометр ЯМР для широких линий. Приборостроение. Изв. вузов, т. 9, вып. 5, 1966. Берцелиус Я. Некоторые замечания о янтаре. Горный журнал, ч. III, кн. 9, 1829. Бершов Л. В., Марфунин А. С. Электронный парамагнитный резонанс в минералах. В сб. Итоги науки, сер. Геохим., минералог., петрограф., вып. 1. М., Наука, 1963. Болдырев А. К. Курс описательной минералогии, вып. 1, 1926. Валлерий И. Г. Минералогия, или описание всякого рода руд и ископаемых из земли вещей. СПб, 1763. Василенко П. И. Геолого-розшукови роботи на бурштини (янтари), переведени партиею УРГРУ в райони с. Старопетривци — Вишгород на Кшвщини року 1929. В кн. Матер, до геологии та користних копа- лин Украши, вил. IX. KniB, 1932—1933. Волков А. Г. О случайно найденном в Восточной Пруссии большом куске янтаря. Технолог, журнал, т. I, ч. 1, 1804. Гепперт. О происхождении янтаря. Горный журнал, ч. III, кн. 9, 1838. ГодлевскийМ. Н. Уточнение понятия о минерале. Зап. Всерос. минералог, о-ва, ч. 66, вып. 1, 1937. Григорьев Д. П. Основные проблемы минералогии. Сообщ. 1. Зап. Всес. минералог, о-ва, ч. 72, вып. 2, 1943. Григорьев Д. П. Что же такое генетическая минералогия? Там же, ч. 84, № з, 1955. Григорьев Д. П. Что такое минерал? Там же, ч. 90, вып. 4, 1961. Григорьев Д. П. Основы конституции минералов. М., Госгеолтех- издат, 1962. Гудинас П., Пинкус С. Палангский музей янтаря. Вильнюс, Минтис, 1968. Дмитриев С. Д. Применение прибора ПМТ-2 конструкции М. М. Хрущева и Е. С. Берковича для диагностики минералов. Зап. минералог, о-ва, ч. 78, вып. 4, 1949. Дроздов Н. А. Янтарная кислота стимулирует рост и повышает урожайность. Сельское хозяйство Северо-Западной зоны, Л° 3, 1962. Дроздов Н. А. Янтарная кислота повышает урожайность. Природа, № 4, 1962. Егоров Г. И. Первая находка верхнеэоценовых фораминифер в Прибалтике. Бюлл. научно-техн. информ. Мин-ва геологии и охраны недр СССР, № 4 (9), 1957. 182
Ильинский Г. А. Определение микротвердости минералов методом вдавливания. Изд. ЛГУ, 1963. Ионии Б. И., Ершов Б. А. ЯМР — сиектроскопия в органической химии. Л., Химия, 1967. Капитонов М. Д. К дискуссии о понятии «минерал». Сб. Музея землеведения МГУ, № 4, 1967. Катинас В. И. Условия образования и некоторые вопросы диагенеза янтаря. В сб. Литология и геология полезных ископаемых Южной Прибалтики. Вильнюс, 1966а. (Тр. Ин-та геологии, вып. 3.) Катинас В. И. Фациальное строение янтареносной толщи Южной Прибалтики и условия ее образования. Там же, 19666. Кедров Б. М. К вопросу о принципах периодизации истории естествознания. М.—Л., Изд-во АН СССР, 1948. (Тр. совещ. по истории естествозн. 24—26 декабря 1946 г.). Кеппен Ф. О нахождении янтаря в пределах России. Журн. Мин-ва народн. просвещ., ч. 283, № 8, отдел науки, 1893. К и Б. Дифференциальный термический анализ. В сб. Новейшие методы исследования полимеров. М., Мир, 1966. Кригбаум В. Изучение микротактичности. М., Мир, 1966. Кросс А. Введение в практическую инфракрасную спектроскопию. М., ИЛ, 1961. Кулик I. M. Висновок щодо економ1чности добувания бурштину (янтаря) на узбережж1 р. Дншра в райош сш Старо-Петр1вщ, Ново-Петр1вщ, Вишгород KniBCKoi округи. Укр. геол.-розвщк. трест. В кн. Мат-ли до геол. та користних копалин Украши, вил. 19. 1932—1933. Лазаренко Е. К. Курс минералогии. М., Высшая школа, 1963. Лазаренко Е. К. Успехи минералогии в СССР за 50 лет Советской власти. Зап. Всес. минералог, о-ва, ч. 96, вып. 5, 1967. Ломоносов М. В. Полное собрание сочинений, т. 5, М.—Л., АН СССР, 1954. Мак-Кул лох. О животных, сохранившихся в янтаре, с замечаниями о происхождении и свойствах сего вещества. Горный журнал, ч. III, кн. 9, 1829. [М а м ы ш е в]. О месторождении янтаря близ Каменского завода в Екатеринбургском округе. Горный журнал, ч. II, кн. 4, 1836. Миддендорф А. Распространение янтаря на севере Сибири. Изв. Восточно-Сибирск. отд. Русск. географ, о-ва, т. XII, № 4—5, 1881. Михайловский П. Г. Янтарь в России. Изв. Мин-ва земледелия, т. 1, № 18, 1903. Муратов В. Н. Опыт построения генетической классификации органических минералов. Вестн. ЛГУ, сер. Геология, география, вып. 3, 1961. Науманн К. Ф. Основы минералогии. 1860. Никандров Н. Д. Янтарная кислота повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Промышленно-эконом. бюлл. Калининградского СНХ, № 1, 1962. О нахождении янтаря в Виленской губернии. Горный журнал, ч. II, кн. 5, 1834. О нахождении янтаря в Днепровских порогах. Зап. императ. СПб минералог, о-ва, вторая сер., 1867. Описание янтаря, найденного при вырытии рвов Б реет-Литовских укреплений. Горный журнал, ч. II, кн. 5, 1834. Орлов Н. А., Успенский В. А. Минералогия каустобиолитов, М.—Л., АН СССР, 1936. Перелыгин Л. М. Древесиноведение. М., Гослесбумиздат, 1963. Ппдопличко И. Г., Кондратюк Е. Н. К вопросу о происхождении янтаря. Докл. АН УССР, № 1, 1953. Поваренных А. С. Кристаллохимическая классификация минеральных видов. Киев, Наукова думка, 1966. 183
Разумовский Н. К. Янтарь. В кн. Курс минералогии. Под ред. Болдырева А. К. ОНТИ, 1936. Р и х м а н. О янтаре. В кн. Примечания на ведомости, чч. 38—41. СПб, 1739. Р о г о в и ч А. С. О первобытном местонахождении янтаря около Киева. Казань, 1875. (Тр. IV съезда русск. естествоиспыт. в Казани, вып. 4. отд. Химии, минералогии, геологии и палеонтологии.) Рождественский В. А., Серганова Г. К. Снятие поверхностного окисленного слоя с янтаря. М., 1958а. (Тр. Всерос. научно- исслед. хим. ин-та промышл. местн. подчинения, вып. 6.) Рождественский В. А., Серганова Г. К. Переработка янтаря литьем под давлением. Там же, вып. 7, 19586. Р о ж к о Е. Е. Янтарь и янтароносные отложепия. Уч. зап. Ленинградского гос. пед. ин-та им. А. И. Герцена, т. 267, 1964. С а в к е в и ч С. С. К вопросу об условиях образования янтаря (сукцинита). ДАН СССР, т. 168, Л» 5, 1966а. С а в к е в и ч С. С. Об условиях образования балтийского янтаря (сукцинита) и о некотором влиянии особенностей фоссилпзации на свойства ископаемых смол. Литология и полезн. ископ., Л° 6, 19666. Савкевич С. С, Шакс И. А. Инфракрасные спектры поглощения балтийского янтаря (сукцинита). ЖПХ, т. 37, № 4, 1964а. Савкевич С. С, Шакс И. А. Инфракрасные спектры поглощения балтийского янтаря (II). ЖПХ, т. 37, № 5, 19646. Савкевич С. С, Шакс И. А. Инфракрасные спектры поглощения балтийского янтаря (III). ЖПХ, т. 37, № 12, 1964в. Савкевич С. С, Сазонов А. М., Страхов Н. Б. Протонный резонанс в балтийском янтаре. Изв. ЛЭТИ, вып. 57, ч. 1. 1966. Серганова Г. К., Рафиков С. Р. Исследование строения и свойств балтийского янтаря. ЖПХ, т. 38, № 8, 1965. Серганова Г. К. и др. Окисление янтаря. Тр. научно-псслед. техно- химич. ин-та, вып. 2, 1962. Смольянинов Н. А. Практическое руководство по минералогии. Госгеолиздат, 1948. Соболев B.C. Понятие «вида» в минералогии. Минералог, сб. Львовск. геол. о-ва, № 1, 1947. Соболев Н.Н. Об янтаре из Виленского уезда. Зап. Северо-Западн. отд. Русск. географ, о-ва, кн. 2, 1911. Страхов Н. М. Основы теории литогенеза. Т. I, II. Изд-во АН СССР, 1962.< Страхов Н. Б., Чернов К). Л. Высокотемпературный датчик спектрометра ЯМР для широких линий. Изв. ЛЭТИ, вып. 60, 1967. Стэттон В. Изучение полимеров методом рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами. В сб. Новейшие методы нсслед. полимеров. М., Мир, 1966. Троицкий Н. В. и др. Исследование методов растворения янтаря для получения лаков. М., 1958. (Тр. Всерос. научно-исслед. ин-та промышл. местн. подчинения, вып. 6). Трофимов B.C. Янтарные россыпи и их происхождение. В сб. Геология россыпей. М., Наука, 1965. Т у м с к и й К. И. Янтарь и его обработка. Горный журнал, ч. 3, 1890. Тутковский П. А. Янтарь в Волынской губернии. Житомир, 1911. (Тр. о-ва исследователей Волыни, т. 6.) Ферсман А. Е. Цвета минералов. Избран, труды, т. 7. М., 1962. Шабарова Н. Т. Органические кислоты в древних отложениях. ДАН СССР, т. 147, № 6, 1962. Щ у р о в с к и й Г. Е. Янтарные острова на Балтийском море. Атеней, ч. 1, 1858. Эндрю Э. Ядерный магнитный резонанс. М., ИЛ, 1962. Янтарь, находимый по бассейну Днепра в Новороссийском крае. Журн. Мин-ва внутр. дел, кн. 11, 1843. 184
A g r i с о 1 a G. De natura fossilum. Basileae, 1546. A n d г е е К. Der Bernstein. Konigsberg, 1937. Aurifaber A. Succini historia. Ein kurtzer grundlicher Bericht woher der Agtstein oder Bornstein ursprunglich komme... Konigsberg, 1551. A w e n g E. t)ber den Succinit. Arch. Pharmazie, Bd. 232, 1894. Ayckfe J. C. Fragmente zur Naturgeschichte des Bernsteins. Danzig, 1835. Bauer M. Edelsteinkunde. Leipzig, 1909. Beck С W., Wilbur E., Meret S. Infra-red spectra and the origin of amber. Nature, vol. 201, № 4916, 1964. Beck C. W. n др. The infra-red spectra of amber and the identification of baltic amber. Archaeometry, vol. 8, 1965. Berendt G. K. Die Insekten im Bernstein. Danzig, 1830. Berendt G. K. Die Bernsteinablagerungen u. ihre Gewinnung. Schr. Physik. okonom. Ges. Konigsberg, Jg. 7, 1866. Berendt G. K. Beitrag zur Lagerung und Verbreitung des Tertiargebirges im Bereiche der Provinz Preussen. Ibidem, Jg. 8, 1867. Berendt G. K. Unreifer Bernstein. Ibidem, Jg. 13, 1872a. Berendt G. K. Vorarbeiten zum Bernsteinbergbau im Samlande. Ibidem, Jg. 13, 18726. Bergemann C. Ueber ein neues fossiles Harz aus der Braunkohle (Kran- zit). J. praktische Chemie, Bd. 76, 1859. В е у r i с h E. Zur Kentniss des tertiaren Bodens der Mark Brandenburg. Karstens Archiv fur Mineralogie, Geologie, Bergbau etc., Bd. 22, 1848. В е у r i с h E. Uber den Zusammenhang der norddeutschen Tertiarbildungen zur Erlauterung einer geologischen tJbersichtskarte. Abhandl. d. Kgl. Akad. Wiss. Berlin aus dein Jahre 1855 (1856). Blancard S. Stephani Blancardi Lexicon med., vol. 11. Lipsiae, 1777. Bocconi" P. Museo di fisica et di esperienza variato et decorato di osser- vationi naturali note medicinali et raggionamenti. Venezia, 1697. Bock F. S. Versuch einer kurzen Naturgeschichte des preussischen Bernsteins und einer neuen wahrscheinlichen Erklarung seines Ursprungs. Konigsberg, 1767. Bock F. S. Versuch einer wirtschaftilchen Naturgeschichte von dem Koni- greich Ost- und Westpreussen, Bd. 2. Dessau, 1783. В о u r d e li n M. Memoire sur le succin. Mem. Acad, sci., 1742. В r a n с о W. Die Anwendung der Rontgenstrahlen in der Palaontologie. Abhandl. Kgl. Preuss. Akad. Wis. Berlin, 1906. Brewster D. tlber Hohlungen im Bernstein mit Gasen und Flussig- keiten. Poggendoff's Ann. Physik und Chemie, Bd. 167, St. 4, 1854. В г е у n J. P. Observatio de succinea gleba plantae cujusdam folio impre- gnata rarissima. Philosophical transact., vol. XXXIV, № 395. London, 1728. В u f f о n G. L. Historie naturelle des mineraux, t. V. Paris, 1783. Buns gen M., Munch E. Bau und Leben unserer Waldbaume. Jena, 1927. Caesalpinus A. De metallicis, libr. III. Roma, 1596. Cardanus H. De rerum varietate. Basileae, 1557. С а г г е г a. Memorie storici della cita di Catania. 1639. Cart he user F. A. Mineralogische Abhandlungen, Bd. 2. Giesen, 1773. Chauffin J. Remarques sur la constitution de I'ambre fossile. Bull. mens. Soc. linneenne, № 6, 1962. С h e, t n i к A. Polski Jantar. Przeglad Geologiczny, vol. № 5, 1961. Coffignier C. Uber die Loslichkeit des Bernsteins. Bull. soc. chim., t. 5, 1909. Conwentz H. Monographie der baltischen Bernsteinbaume. Danzig, 1890a. Conwentz H. tlber die Verbreitung des Succinit vornehmlich in Schweden und Danemark. Schr. naturforsch. Ges. Danzig, Bd. 7, H. 3, 18906, 185
D a h m s P. Markasit als Begleiter des Succinit. Schr. naturforsch. Ges. Danzig, Bd. 8, H. 1, 1892. D a h m s P. Mineralogische Untersuchungen uber Bernstein: I. Das Klarkochen des Bernsteins. Ibidem, Bd. 8, H. 3—4, 1894. II. Blau und grtin gefarbter Succinit. Ibidem. III. Uber Farbenerscheinungen an fluoreszierenden Bernsteinarten. Ibidem. IV. Weitere Notizen uber das Klarkochen des Succinit. Ibidem, Bd. 9, H. 2, 1897. V. Klaren des Succinit auf trockenem Wege. Ibidem. VI. tjber eine alte Methode der kunstlichen Triibung des Succinit. Ibidem, Bd. 9, H. 3—4, 1898. VII. Ein Beitrag zur Constitutionsfrage des Bernsteins. Ibidem. Bd. 10, H. 2-3, 1901. VIII. tjber den Brechungsquotienten des Succinit und einige Erschei- nungen, die sich bei der kunstlichen Behandlung dieses Bernsteins zeigen. Ibidem, Bd. 11, H. 4, 1906. IX. Ober Rumanit und Succinit. Ibidem, Bd. 12, H. 2, 1908. X. t)ber geschichteten und achatartigen Succinit. Ibidem, Bd. 13, H. 3-4, 1914. XI. Verwitterungsvorgange am Bernstein. Ibidem. XII. Bernsteintropfen. Ibidem, Bd. 15, H. 1—2, 1920. XIII. Schwarzharz und Ostseebernstein. Ibidem Bd. 15, H. 3—4, 1922. XIV. Uber perlschnurahnliche Einschlusse im Bernstein. Ibidem. D a h m s P. Hohlraume und Wassereinschlusse in Bernstein. Centralblatt fur Mineralogie..., 11 (327), 1922. D a h m s P. Ober die kunstliche Klarung des Bernsteins. Schr. Physik.- okonom. Ges Konigsberg Jg. 64, 1925. Durham J. W., Hurd P. D. Fossiliferous amber of Chiapas, Mexico. Bull. Geol. soc. Amer., vol. 68, 1957. E n с e 1 i u s С De re metallica h. e. de origine, varietate et natura corpo- rum. Francofurti, 1551. Erman A., Herter P. t)ber Tertiarschichten welche die Bernstein- fiihrende Braunkohle an der Samlandischen Ostseekuste bedecken. Zs. deutsch. Geol. Ges., Bd. 2, 1850. Faber P. F. Opera, v. I — Panchimicum, LIU. Francofurti, 1656. Friccius J. De succino dissertatio physica... Regiomonti, 1636. Gelnitius A. Disquisitio philosophico de Succini natura. Dantisci, 1614. Gemar J. E. Insekten im Bernstein eingeschlossen; beschrieben aus dem acad. Mineralien — Cabinett zu Halle. Gemars Mag. Entomol., H. 1, 1813. Girtanner C. Journal de physique, t. XXVIII, 1786. G б b e 1 S. Vom Indianischen Bernstein Bericht. Konigsberg, 1586. G о e b e 1 S. De succino libri duo. Regiomonti. 1582. Goeppert H. K., Berendt G. K. Die im Bernstein befindlichen organischen Reste der Vorwelt. Berlin, 1845. Goeppert H. K., Menge A. Die Flora des Bernsteins. Danzig, 1883. Grunenbergk F. Exercitatio physica de succino. Regiomonti, 1660. Hartmann P. J. Succini prussici phvsica et civilis historia... Francofurti, 1677. Hasenknopf, Fuchs, Gothan. t)ber fossile Harze der Grube Golpa bei Bitterfeld. Braunkohle, Bd. 32, H. 10, 1933. Hauksbee F. Several experiments on the attrition of bodies in Vacuo. Philosoph. transact., № 304, 1705. H e e r O. Die tertiare Flora der Schweiz. Bd. III. Winterthur, 1859. H e e r O. Miocene baltische Flora. Beitr. Nat.urk. Preus. № 2, 1869. 186
Hellwing G. A. Von den Birnsteinernen Brenn-Spiegeln. Sammlung von Natur- und Medizin, Kunst- und Literatur Geschichten, VII Ver- such, Bresslau, 1719. Helm 0. Notizen iiber die chemische und physikalische Beschaffenheit des Bernsteins. Arch. Pharmazie, Bd. CCXI, Jg. 56, 1877. Helm 0. Uber die mikroskopische Beschaffenheit und den Schwefelgehalt des Bernsteins. Schr. naturforsch. Ges. Danzig, Bd. IV, H. 3, 1878a. Helm 0. Gedanit, ein neues fossiles Harz. Ibidem. 18786. Helm 0. Mitteilungen iiber Bernstein: III. Glessit, ein neues in Gemeinschaft von Bernstein vorkommendes fossiles Harz. Ibidem, Bd. 5, H. 1—2, 1881. IV. Uber sizilianischen und rumanischen Bernstein. Ibidem. V. Uber sizilianischen Bernstein. Ibidem, Bd. 5, H. 3, 1882. VI. Uber die elementare Zusammensetzung des Ostseebernsteins. Ibidem. VII. Uber Apenninenbernstein. Ibidem. VIII. Uber einige Einschlusse im Bernstein. Ibidem, Bd. 6, H. I, 1884. IX. Uber die Holzreste im Bernstein und unter Bernstein. Ibidem. X. Uber blau gefarbten und fluoreszierenden Bernstein. Ibidem. XI. Uber knochenfarbigen und bunten Bernstein. Ibidem. XII. Uber die Herkunft des in den alten Konigsgrabern von Mykenae gefundenen Bernstein und iiber den Bernsteinsauregehalt verschiedenen fossilen Harze. Ibidem, Bd. 6, H. 2, 1885. XIV. Uber Rumanit, ein in Rumanien vorkommendes fossiles Harz. Ibidem, Bd. 7, H. 4, 1891. XV. Uber den Succinit und die ihm verwandte fossile Harze. Ibidem. XVI. Uber Birmit, ein in Oberbirma vorkommendes Harz. Ibidem, Bd. 8, H. 3—4, 1894. XVII. Uber den Gedanit, Succinit und eine Abart des letzteren, den sogenannten miirben Bernstein. Ibidem, Bd. 9, H. 1, 1896. Hiltermann H. Funde von bernsteinartigen Harzen in der Unter- kreide Nordwestdeutschlands. Schr. naturforsch. Vereins Schleswig- Holstein, 24, 1949. Hoffman F. Observatio physici medica. L. II. Halae, 1736. Hiibner P. H. Verwitterungvorgange am Bernstein und die Wiederherstel- lung des molekelaren Zusammenhanges. Museumskunde, Bd. 6, H. 4, 1934. I s t r a t i С La roumanite ou le succin de Roumanie. Bull. soc. sci. Fizice, № 3-4, 1895. I s t r a t i C. Quelques nouvelles donnees relatives а Г etude de la Roumanite. Bull. Soc. sci. (Bucarest), № 3—4, 1898. Jentzsch A. Beitrage zur Kentniss der Bernsteinformation. Schr. Phy- sik.-okonom. Ges. Konigsberg, Jg. 17, 1877. Jentzsch A. Verbreitung der bernsteinfiihrenden blauen Erde. Zs. deutsch. geol. Ges., № 12, 1903. Jentzsch A. Das Alter der Samlandischen Braunkohlenformation und der Senftenberger Tertiarflora. Jahrb. Kgl. Preuss. Geol. Landanstalt Berlin, Bd. XXIX, 1908. John J. F. Naturgeschichte des Succins. Koln, 1816. Kaunhowen F. Der Bernstein in Ostpreussen. Jahrb. Kgl. Preuss Geol. Landesanstalt Berlin, Bd. XXXIV, T. 11, 1915. Kaunhowen F. Der Bernstein. Die nutzbaren Mineralien, Bd. II. Stuttgart, 1928. Kaunhowen, Rosenbach. Bernstein. Die nutzbare Mineralien. Stuttgart, 1914. Kawasaki Journal of colloid science, 17, № 2, 1962. К i г с h e r A. Mundus sub terra neus. Amsterdam, 1665. Kirchner G. Amber inclusions. Endeavour, vol. LIX, № 34, 1950. К i r wa n R. Anfangsgrunde der Mineralogie, Bd. 2. Berlin, Stettin, 1798. 187
Klaproth M. H. Beschaftigungen der Berliner Gesellschaft der natur- forschenden Freunde, Bd. 2, 1776. К 1 e b s R. Die Handelssorten des Bernsteins. Jahrb. Kgl. Preuss. Geol. Landesanstalt. Berlin, 1883. К 1 e b s R. t)ber Farbe und Imitation des Bernsteins. Schr. Physik.-okonom. Ges. Konigsberg, Jg. 28, 1887. К 1 e b s R. Aufstellung und Katalog des Bernsteinmuseums von Stantien und Becker. Konigsberg, 1889. К 1 e b s R. Cedarit, ein neues bernsteinahnliches Harz Canadas und sein Vergleich mit anderen fossilen Harzen. Jahrb. Kgl. Preuss. Geol. Landesanstalt. Berlin, 1897. Klobius J. F. Ambrae historia. Wittenbergae, 1666. К о e n e n A. Revision der Molluskenfauna des samlandischen Tertiars. Abhandlunegn zur geologischen Spezialkarte von Preussen, Bd. X, H. 7, 1894. К о s t к a G. Der Ultraviolett — Detektor als Hilfsmittel zur Unterscheidung des echten Bernsteins von seinen Imitationen I, II. Chemiker Ztg, Jg. 53, № 12, 14, 1929. Langenheim J. H.. Beck C. W. Infrared spectra as a means of determining botanical sources of amber. Nature, vol. 149, № 3679, 1965. Lagercrantz C, Yland M. Free radicals in some natural resins. Acta chim. Scandinavica, vol. 16, № 2, 1962. Leiste E. t)ber die elektrische Oberflachenleitfahigkeit von Pressbern- stein. Zs. Physik, Bd. 62, H. 9, 10, 1930. L emery N. Cours de chimie... Paris, 1675. Libavius A. Singularia. Francofurti, 1601. Linne C. Natursystem des Mineralreichs. Niirnberg, 1778. L u d о 1 f H. Einleitung in die Chemie. Erfurt, 1752. Mahadevan C. X-ray study of natural and fossil resins. Indian J. physics, vol. V, pt. Ill, 1930. Marcinowski. tJber die Lagerungsverhaltnisse der bernsteinfuhrenden Schicht am Samlandischen Westrande. Schr. Physik.-okonom. Ges. Konigsberg, Jg. 17, 1877. Mayer K. Die Faunula des marinen Sandsteines von Kleinkuhren bei Konigsberg. Vierteljahresschrift Naturforsch. Ges. Zurich, VI, 1861. Menerophilo. Neues curieuses Bergwerk — Lexicon. Chemnitz, 1730. Menge A. Lebenszeichen vorweltlichen im Bernstein eingeschlossener Thiere. Programm Petrischule. Danzig, 1856. M о e 11 e r. Brillen aus Bernstein. Preuss. Prov. Blatter, Bd. XIII, 1835. Monardes N. Simplicium medicamentorum ex novo orbe delatorum, quorum in medicim usus est, historia... Antverpiae, 1579. Muhlheims. Bestimmung des Lichtbrechungsindex am verbesserten Totalrefraktometer. Zs. Kristallogr., Bd. 14, 1888. M u r g о с i G. Gisements du succin de Roumanie avec un apercu sur les resines fossiles... Associatiunea Romana pentru inaintarea si respandirea V V sciintelor. Mem. Congressuieu Jasu. Bucarest, 1903. Neumann H. Leitfahigkeit und dielektrische Hysteresis einiger Isolatoren und ihre Beeinflussung durch Rontgen- und Gamma-Strahlen. Zs. Physik, Bd. 45, 1927. Noetling F. Die Fauna des samlandischen Tertiars. T. I. Abhandlungen zur geologischen Spezialkarte von Preussen. Bd. 6, H. 3, 1885. T. II, Ibidem, H. 4, 1888. Notling F. t)ber das Alter der samlandischen Tertinformation. Zs. deutsch. geol. Ges., Bd. 35, 1883. Olshausen O., Rathgen F. Untersuchungen iiber baltischen Bernstein (Succinit) und andere fossile bernsteinahnliche Harze. Zs. Ethno- logie, H. 4, 1904. Palm A. Isolierstoffe fur Messgerate. Electrotechn. Zs., H. 44, 1927. 188
Pawlowska К. О bursztynie w osadach Sarmatu na wyzynie Lubelskiej- Przeglad Geologiczny, № 1, 1962. Pell etier J., Walter. Uber die Zersetzungsprodukte des Bernsteins durch trockene Destination. Ann. chim. phys. 1843; J. prakt. Chem., 1844. Peucerus С Propositiones de origine et causis succini prussiaci. Wittenberg, 1555. Pfestorf G. Bernstein und seine elektrischen Eigenschaften. Helios. Ausgabe A, Jg. XXXVI, 1930. Pieszczek E. t)ber einige neue harzahnliche Fossilien des Ostpreussischen Samlands. Arch. Pharmazie, XIV, № 6, Стр. 433, 1880. Plonait C. Experimentale Untersuchungen uber den Inhalt der Blaschen bei den Truben Bernstein — Varirietaten. Geol. Archiv., 3, 1924. Plonait С Uber sicheren Nachweis des Ostseebernsteins bei Verwechselung oder Falschung mit besonderer Berucksichtigung einer optischen Unter- scheidungsmethode fiir Bernstein und seine Imitationen. Mitteil. Abteil. Gesteins-, Erz-, Kohle- und Salzuntersuchungen Preuss. Geol. Lande- sanstalt, H. 2, 1926. Plonait C, Eisenack A. Laboratoriumsgerate aus Bernstein. Chem. Fabrik, Bd. 3, 1930. Plonait C, Loebmann S. Das optische Drehungsvermogen der Harze. Chem. Umschau Gebiete Fette, Ole, Wachse und Harze, H. 24, 1930. Pomarius J. Kostlicher Agt- oder Bernstein... Magdeburg, 1587. Popovici М.пдр. Contribute la studiul fluorescentei unor chihlimbaruri din colectia Muzeului «Gr. Antipa» Bucuresti. An. stiint. Univ. Jasi, sect. 2, t. VI, № 4, 1960. P 6 s с h 1 V. Die Harte der festen Korper. Dresden, 1909. Raman С V., Bhagavantam S. The relation between colour and molecular structure in organic compounds. Indian j. physics, vol. IV, pt. 1, 1929. Rappolt С. Н. De origine succini in littore Sambiensi. Regiomonti, 1737. Reade C. Cremona Violins and Varnish. Gloucester, 1873. Reich G. Bernsteinsauregehalt der am Ostseestrand des Samlandes aufge- fundenen Teile von fossil en Coniferen. Chem. Zentral-Blatt, 19, 1849. R e i m a n n Ch. F. Dissertatio physico-experimentalis de succino electri- corum principe. Regiomonti, 1714. R о h d e A. Bernstein. Ein deutscher Werkstoff. Berlin, 1937. R u n g e W. Die Bernsteingrabereien im Samlande. Zs. Berg-Hiitten- und Salinenwesen in dem Preussischen Staate, Bd. XVI, Lief. 5, 1868. S. a. Observation von der Matrice, oder Geburts-Lage des Bernsteins. Samm- lung von Natur-undi Medizin- Kunst- und Literatur Geschichten, V Versuch, Sommer-Quartal, 1718. S с h m i d L. Bernstein. Handbuch der Mineralchemie. Bd. IV. Dresden und Leipzig, 1931. Schmid L., Erdos A. Chemische Untersuchungen des Bernsteins. Liebigs Ann. Chemie, Bd. 503, 1933. Schrockinge,r J. Ein neues fossiles Harz aus Bukowina (Schraufit). Verhandlungen der kaiserl.-konigl. geol. Reichsanstalt in Wien, № 8,1875. Schrotter A. t)ber mehrere in den Braunkohlen und Torflagern vorkom- mende harzige Substanzen und deren Verhaltniss zu einigen Harzen noch lebender Pflanzen. Poggendorffs Ann. Physik und Chemie, Bd. 135, St. 1, 1843. Schubert K. Neue Untersuchungen uber Bau und Leben der Bernstein- kiefern (Pinussuccinifera <Conw.> emend.). Beih. Geol. Jahrb. Nieder- sachs. Landesanstalt fiir Bodenforschung, H. 45, 1961. Schubert K. Chemisch-physikalischen Prozesse im Inneren des balti- schen Bernsteins. Natur und Museum, 94, № 7, 1964. 189
S с h u 1 z W. Die naturliche Verbreitung des Ostseebernsteins und das Bern- steinvorkommen von Stubbenfelde (Usedom). Zs. angew. Geol., 6, № 12, 1960. Schulze C. F. Betrachtungen der brennbaren Mineralien im gleichen der... in Sachsen befundlichen Steinkohlen. Dresden, 1777. Schweigger A. F. Beobachtungen auf naturhistorischen Reisen. Berlin, 1819. Scopoli J. A. Principia mineralogiae systematicae et practicae. Pra- gae, 1772. S e n d e 1 N. Historia succinorum corpora aliena involventium. Lipsiae, 1742. Silberschlag J. E. Dissertatio succinum physice et medice consi- deratum. Erfurt, 1702. Spirgatis H. Uber die Identitat des sog. unreifen Bernsteins mit dem Kranzit. Schr. Physik.-okonom. Ges. Konigsberg, Jg. 13, 1872. Struve J. С Einige Worte uber den Bernstein der Ostsee. Leonhard's Taschenbuch gesammte Mineral., V, 1811. Thilo M. Dissertatio physica-historica de succino borussorum. Lipsiae, 1663. Thomas K. Die Bernsteinformation des Samlandes. Neue Preus., Pro- vizial — Blatter, III, 1847. T о г n q u i s t A. Geologie von Ostpreussen. Berlin, 1910. Tschirch A. Uber den Bernstein. Helvet. chim. acta, 6, I, 1923. Tschirch A. Die Harze und die Harzbehalter. 1906. Tschirch A., Stock E. Die Harze. Berlin, 1933—1936. Waldmann F. Der Bernstein im Altertum. Fellin, 1882. W i g a n d J. Vera historia de succino Borussico. Jenae, 1590. Wrede E. F. Mineralogisch-geognostische Bemerkungen uber die Ostpreus- sische Provinz Samland. Konigsberger Arch. Naturwis. und Mathema- tik, № 1, 1811. Wollaston. Proceedings of the Royal society, 1802. Zaddach E.G. Uber die Bernstein-und Braunkohlenlager des Samlandes Schr. Physik.-okonom. Ges. Konigsberg, Jg. 1, 1860. Zaddach E. G. Das Tertiargebirge Samlands. Schr. Physik.-okonom. Ges. Konigsberg, Jg. 8, 1867. Zaddach E.G. Beobachtungen uber das Vorkommen des Bernsteins und die Ausdehnung des Tertiargebirges in Westpreussen und Pommern. Schr. physik.-okonom. Ges. Konigsberg, Jg. 10, 1869.
ОГЛАВЛЕНИЕ 5 Предисловие 7 Введение 11 Глава I. Краткий обзор истории изучения янтаря и развития взглядов на его происхождение — Древнейшие исторические сведения о янтаре 15 Изучение янтаря в период с XVI до конца XVIII в. 26 Минералогия и химия янтаря в XIX и первой половине XX в. 46 Новейшие исследования по химии и минералогии янтаря 52 Глава II. Месторождения янтаря. 53 Пальмникенское месторождение янтаря (общие сведения, краткая геологическая ха рактерпстика) 68 Глава III. Морфология и текстура балтийского янтаря как отражение некоторых моментов его онтогении 82 Глава IV. Физическая и химическая природа янтаря и его свойства — Рентгеновские характеристики сукцинита 84 Элементарный состав сукцинита и некоторые его химические особенности 100 Оптика и спектрометрия 133 Поведение сукцинита при нагревании и его термические характеристики 146 Механические свойства сукцинита 159 Г л а в а V. Об особенностях фоссилизации смол, способствующих образованию сукцинита и появлению переходного ряда сукцинит — геданит 172 Глава VI. Использование и промышленная переработка янтаря 182 Литература
СВЯТОСЛАВ СЕРГЕЕВИЧ САВКЕВИЧ ЯНТАРЬ Ведущий редактор Э. М. Бородянская. Технический редактор И. Г. Сидорова. Корректоры: Л. К. Б ы с т р о в а, Е.А.Смирнова. Переплет художника Б. Н. Осенчакова. М-45640. Сдано в набор 27 мая 1970 г. Подписано к печати 4 сентября 1970 г. Формат 60 X 907i6- Бумага № 1. Печ. л. 12. Уч.-изд. л. 12,50. Тираж 1700 экз. Индекс 1—4—1—Л. Изд. До 92. Заказ Д° 1613. Цена 97 коп. Издательство «Недра». Ленинградское отделение. Ленинград, С-171, ул. Фарфоровская, 12. Ленинградская типография До 14 «Красный Печатник» Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете Министров СССР. Московский пр., 91.