Астеризм

Явище астеризму виявляється тільки після ювелірної обробки мінеральних індивідів. Астеризм виявляється тільки при виготовленні із орієнтованого зрізу мінерального індивіду полірованої півсфери (кобюшона). На сферичній поверхні кобюшона з’являється яскрава чотирьох-, шести- або ж дванадцяти-променева зірка, що залишається на місці при його обертанні.

Цей ефект зумовлений пластинчатими або голчатими мікроскопічними включеннями інших мінералів, орієнтація яких підпорядкована симетрії материнського мінералу. Розмір таких мінеральних включень співрозмірний із довжиною хвилі видимого світла. Часте чергування таких включень в мінералі призводить до ефекту дифракційної гратки. В поєднанні із сферичною поверхнею кобюшона це призводить до ефекту дифракції Фраунгофера (Moon, Phillips, 1984) із чергуванням зон взаємного гасіння та підсилення світлових променів. Число променів у зірки залежить від симетрії мінералу і орієнтації зрізу.

Рис. 11.53. Астеризм корунду. а) зріз синтетичного рубіну і кобошон із виразним астеризмом; б) голчасті включення TiO2 в рубіні, орієнтовані під 120° одне до одного, оптичне зображення; в) природній сапфір і кабошон із нього із виразною шести-променевою зіркою; г) голчасті включення TiO2 в сапфірі; д) ТEM зображення зрізу рубіну, перпендикулярного L4, на якому видно збагачені Ti голчасті включення, орієнтовані під 120° одне до іншого; е) HR-TEM зображення границі (біла лінія) між вміщуючим корундом і включенням оксиду титану.

Класичним прикладом можуть слугувати зірчасті корунди і сапфіри, що містять орієнтовані тонкі голки рутилу, рідше гематиту, ільменіт-гематитового твердого розчину та b-Al₂TiO₅. Корундові кабошони, виготовлені із перетинів, перпендикулярних трійній осі, виявляють шести-променеву зірку (рис. 11.53). Голчасті включення видовжені паралельно граням тригональної призми і розміщуються на однакових віддалях. Розмір голок Ti-фази коливається від 1 до 30 мкм в довжину і 0,1- 0,4 мкм діаметром (рис. 11.53). Зростання варіацій розмірів голок в одному індивіді призводить до розмивання контурів зірки.

Виникнення орієнтованих включень пов’язане із розпадом твердих розчинів Al₂O₃ – Ti₂O₃, Al₂O₃ – Fe₂O₃, Al₂O₃ – Fe₂O₃ – Ti₂O₃. Підтвердженням цього є синтез рубінів та сапфірів із астеризмом; для цього використовується Al₂O₃ із 0,1-0,3 ваг.% TiO₂. Такі структури розпаду виникають при високих температурах, достатніх для швидкої дифузії Ti і Al. Астеризм у Ti-містячих природних корундах можна отримати шляхом їх відпалювання при температурах ~1000 – 1300°С. Детальні дослідження мінеральних включень в корунді методами TEM і електронної дифракції [Viti,Ferrari, 2006], свідчать, що її кристалічна структура не відповідає рутилу, має моноклінну елементарну комірку (рис. 11.53) і дефектну будову і змінний склад із варіаціями співвідношення O/(Al+Ti) від 1,5 до 2,0. Завдяки цьому досягається узгодженість структури мінералу-господара і мінерального включення. Напруження, що залишаються, компенсуються двійникуванням титанової фаза, тому більшість голок здвійниковані.

Астеризм коричнево-зеленого олівіну (перидоту) із Норвегії зумовлений включеннями біотиту, розміщеними в трьох перехрестних напрямках під кутами 60°.

Чорно-зірчастий діопсид із Nammakal виявляє чотирьох-променевий астеризм (із кутами 104° і 86°) в перетинах, перпендикулярних двійній осі. Астеризм зумовлений включеннями магнетиту і амфіболу.

Астеризм у кварцу виявляється в січеннях, перпендикулярних четверній осі при наявності орієнтованих волокон хризотилу або голок силіманіту.

Зірчастий гранат виявляє шести-променетий астеризм вздовж трійної осі і чотирьох-променевий – вздовж четверної осі. Звичайно він зумовлений орієнтованими включеннями хризотилу (гранати із Індії), рутилу або газу (в зірчастих гранатах Айдахо).

Астеризм виявляють берили із включеннями ільменіту із Бразілії та шпінелі із Шрі-Ланки.