Несмотря на значительное влияние хвойных лесов в период палеогена и неогена, янтарь в естественной среде встречается неравномерно. Его находят на всех континентах, за исключением замёрзшей Антарктиды, однако крупные залежи сосредоточены лишь в определённых географических регионах.
Янтарь
Янта́рь представляет собой полудрагоценный камень, образующийся в результате минерализации ископаемой смолы. Он распространён по всему земному шару, однако коммерческая добыча возможна только в 20 ключевых регионах. Янтарь демонстрирует богатую палитру цветов, начиная от ярко-жёлтого и заканчивая тёмно-красным, а также встречаются разнообразные оттенки, включая зелёный, синий и даже чёрный. Наиболее ценным и красивым считается прозрачный янтарь, который активно используется в ювелирном производстве.
Древние римляне уже догадывались о происхождении янтаря, основываясь на его способности сохранять насекомых внутри. Они правильно предположили, что янтарь изначально был жидким и стекал из повреждённых участков коры хвойных деревьев, выступая защитой для дерева от вредителей и грибковых инфекций. Под воздействием процессов полимеризации смола затвердела и после ледникового периода стала смешиваться с талой водой, попадая в морские акватории. Янтарь формировался на протяжении мезозойской эры и в течение четвертичного периода.
Смолу производят многие виды деревьев, однако большинство из них разрушаются под воздействием различных физических и биологических факторов, таких как солнечные лучи, осадки, воздействие микроорганизмов (например, бактерий и грибков) и колебания температур. Для превращения смолы в янтарь необходимо, чтобы она была защищена от подобных воздействий или была создана в условиях, исключающих их.
Состав янтаря меняется в зависимости от типологии дерева, с которого он произошёл. В Европе янтарь образовался из смолы хвойных деревьев вида (лат.) Pinus succinifera, в то время как в Америке его источником является бобовое растение Hymenaea courbaril.
Места находок янтаря
Наиболее известным местом, где находят янтарь, является регион Балтийского моря, который обеспечивает около 90 % мировой добычи. Крупнейшие запасы сосредоточены на Калининградском полуострове России (ранее известном как Земландский или Самбийский). На Калининградском янтарном комбинате, расположенном недалеко от посёлка Янтарный, ежегодно добывают около 500 тонн янтаря при оценочных запасах в 56 тысяч тонн. Янтарь также обнаруживается на пляжах или на поверхностном горизонте почвы в окрестностях Санкт-Петербурга.
Как образуется янтарь?
Янтарь представляет собой окаменевшую смолу, а не древесный сок. Древесный сок — это жидкость, циркулирующая в сосудистых системах растений, в то время как смола — это полутвёрдое аморфное органическое вещество, которое выделяется из растений в специальным карманах и каналах, создаваемых эпителиальными клетками. Основные составляющие смол содержат сложные смеси моно-, сескви-, ди- и тритерпеноидов, состоящих из связанных молекул изопрена (C 5 H 8). Летучие фракции терпеноидов испаряются и рассеиваются в естественных условиях леса, в то время как нелетучие фракции, обладающие достаточной стойкостью, могут превращаться в окаменелости под воздействием деградации и осадочных факторов. Ископаемая смола становится частью отложений и почвы, которые на протяжении миллионов лет превращаются в сланцы и песчаники.
Таким образом, янтарь формируется в результате окаменения смолы, что требует миллионы лет, включая особые процессы окисления и полимеризации органических соединений, основой которых являются кислородсодержащие углеводороды. Хотя точные временные рамки этого процесса не установлены, основная масса янтаря находится в меловых и третичных осадочных породах, возраст которых варьируется от 30 до 90 миллионов лет.
Существует множество теорий, объясняющих причины выделения смолы, однако основной механизм заключается в защите растений от внешних угроз. Смола выделяется для борьбы с инфекциями и травмами, вызванными насекомыми и грибами, и может также служить для заживления повреждений, таких как сломанные ветви, излучая ароматы и вкусы, которые привлекают или отпугивают вредителей. У зрелых деревьев смола может также выделяться как результат вертикальных трещин в коре, возникающих вследствие стресса от быстрого роста. Дополнительно, смола может быть образована в процессе нормального метаболизма деревьев в качестве способа справиться с избыточными ацетатами.
Какова ботаническая близость янтаря?
Нет единственного вида дерева, которое можно было бы считать виновным в образовании смолы, превращающейся в янтарь. Исследования ботанической близости проведены на основе анализа растительного мусора и химических свойств смолы. Например, составление ботанического родства показало, что янтарь Желинита (jelinite) и янтарь из Канзаса (Kansas amber) относится к семейству Араукариевых (Araucariaceae), которое считается главным источником мезозойского янтаря. Хотя данное дерево не существует в современном северном полушарии, его внешний вид мог бы быть схож с Agathis australis, что соответствует огромным соснам Каури, произрастающим в Новой Зеландии.
На протяжении большей части мезозойской эры голосеменные деревья доминировали в растительности на суше. Геологически, хвойные растения остаются наиболее успешными представительницами голосеменных, сохранившими свое существование и в наше время. Некоторые из видов, которые могли обитать в окрестностях месторождений янтаря, вероятно, являлись хвойными из отряда Pinales и относились к семействам: Араукариевые (включая сосну Норфолк, так называемую «обезьянью загадку», и сосну Каури), Таксодиевые (например, секвойи и лысые кипарисы), Taxaceae (такие как тис), сосновые (включая сосну и лиственницу), Cupressaceae (кедры, кипарисы, можжевельник) и Podocarpaceae.
Исследования, проведенные Гёппертом в 1836 году, на основе находок растительного мусора в янтаре, приводят к выводу, что источником балтийского янтаря были представителями семейства Pinaceae. В частности, Гёппертом была установлена анатомия янтарного дерева как Pinites succinifer, хотя он отметил, что строение этого дерева существенно отличается от особенностей современных сосен. Исследователи Бек (1999) и Ларссон (1978), исключая традиционные ботанические данные и опираясь на химические исследования, выдвинули иные предположения о происхождении балтийского янтаря, включая Араукариевые, Купрессовые и Таксодиевые виды. Они пришли к заключению, что химическая структура Pinites Гёпперта скорее схожа с Араукариевыми, чем с сосновыми (Pinaceae).
Альтернативное мнение
Известный коллекционер янтаря из Калининграда, Юрий Педоренко, обладающий коллекцией из более чем 3800 единиц янтарных камней, в сотрудничестве с учёным-биологом ФГБНУ АтлантНИРО Ефимом Кукуевым, утверждает, что янтарь является продуктом глобального катаклизма, произошедшего около 40-50 миллионов лет назад. Масштабные землетрясения, вероятно вызванные падением комет или астероидов, привели к экологической катастрофе, в результате которой вымерло до 90% всех видов животных, а леса Евразии превратились в сплошные развалины.
Деревья, сломанные в результате необычных атмосферных воздействий, вероятно, выделяли увеличение количества смолы под примесями высокого давления и температуры. Уйдя от корней, потокам воды, выносящим выделенную смолу, удавалось добраться до дельты реки, в областях которой образовалось современное Балтийское море.
Кроме того, коллекционер поднимал вопрос о том, что отождествлять янтарь только с хвойными деревьями неправильно. Он настаивает на том, что чаще всего капли янтаря содержат не иголки хвойных деревьев, а цветки дуба. В качестве доказательства он демонстрирует более 300 образцов янтаря с растительными включениями, собранными в своей обширной коллекции.
Разновидности янтаря
Научные исследования, к сожалению, не смогли выявить точные причины массового образования янтаря в определённый период времени. Поэтому мы можем лишь восхищаться удивительными окрасками янтаря и гадать о его таинственном происхождении. Вот основные виды янтаря, встречающиеся на Земле:
- янтарь с однородной структурой, практически прозрачный и лишённый пустот, имеет наивысшую ценность;
- облачный янтарь, обладающий полупрозрачной структурой;
- бастардовый янтарь, непрозрачный минерал;
- костяной янтарь, имеющий молочно-белый цвет и признанный самым целебным в восточной медицине;
- пенистый янтарь, хрупкий и по внешнему виду напоминающий морскую пену.
Янтарь, добываемый в Калининграде, считается эталоном, и на нашем сайте представлены только ювелирные изделия с натуральным балтийским янтарём.
Климатические условия для образования янтаря
Эпоха формирования янтаря совпадает с палеогенным периодом в истории Земли и длилась примерно три миллиона лет. Это указывает на то, что янтарь мог образоваться только в конкретных палеогеографических условиях.
Если рассматривать временные рамки возникновения янтаря, то его формирование происходило 50—55 миллионов лет назад. Этот период, согласно мнению учёных, был наиболее тёплым за последние пять веков, что способствовало интенсивному выделению смолы.
Климатические условия той эпохи отличались следующими признаками:
- теплый и влажный климат постепенно сменялся на жаркое и сухое лето, а зимы становились более прохладными на севере;
- тропические и субтропические зоны, которые простирались до южного и северного полюсов, уступали место регионам хвойных лесов;
- среднегодовые температуры варьировались от 25 ℃ до 10-15 ℃.
Несмотря на тенденцию к постепенному похолоданию, климат оставался очень тёплым даже за Полярным кругом. Таким образом, именно такое окружение способствовало образованию смолы, из которой позже формировался янтарь.
Места добычи
Янтарь, также известный как «медовый самоцвет», встречается во множестве регионов планеты, а его промышленная добыча осуществляется в нескольких ключевых месторождениях. Наиболее известные из них:
- балтийские месторождения (в частности, Пальмникенское, или Приморское месторождение под Калининградом);
- белорусские месторождения (Полесское);
- днепровские месторождения (бурштыны из Клесовского месторождения);
- карибские месторождения (Доминиканская Республика и берег Мексики);
- индийские месторождения (в районе Камбей);
- бирманские месторождения (запасы которых практически исчерпаны).
Пальмникенское месторождение считается крупнейшим в мире источником высококачественного ювелирного янтаря, разрабатываемым в течение почти 150 лет.
Разработка производится карьерным методом, который обеспечивает три четверти мировой добычи. В Польше и прибалтийских государствах сбирают янтарь вручную с берегов. Город Бурштын в Украине, название которого переводится как «янтарь», свидетельствует о историческом значении этого минерала для региона.
Огромные запасы янтаря ювелирного качества сосредоточены у побережья Балтийского моря, где он формировался на протяжении миллионов лет. Самое крупное месторождение находится в России и обеспечивает более 80% глобальной добычи. После штормов минерал выбрасывается на берег Балтики. Менее крупные месторождения разрабатываются на острове Гаити. Высококачественный янтарь также добывается в Украине и Беларуси.
Технические применения янтаря
Янтарь обладает отличными электроизоляционными свойствами. Его удельное объёмное электрическое сопротивление составляет ρ = 10 17 Ом/м, а тангенс угла диэлектрических потерь tg δ равен 0,001. Лишь фторопласт-4 может сравниться с этим, имея сопротивление ρ = 10 15 до 10 18 Ом/м и tg δ ≤ 0,0001.
Янтарные изоляторы
Янтарь использовался в качестве изолирующего материала, особенно в 1960-е годы, до широкого внедрения фторопласта, в ионизационных камерах рентгеновских метрометров. В этот период чаще всего применялся сплавленный янтарь, известный как амброид.
Янтарный лак
Янтарный лак используется для покрытия других изоляторов с целью увеличения их поверхностного сопротивления.
Кроме того, янтарь может быть использован как связующее вещество в производстве наждачной бумаги.
Для производства лака янтарь (отходы производства) под давлением растворяют в бензоле при температуре 200°C, так как при комнатной температуре он не растворяется. Лак наносят на предварительно высушенные и нагретые поверхности.
Имитация и фальсификация янтаря
До середины XX века для расширения сырьевой базы использовался плавленый янтарь, который получался в результате прессования нагретых мелких кусочков и отходов натурального янтаря.
С течением времени на рынок начали поступать имитации янтаря, изготовленные из эпоксидной смолы, в которые нередко добавляли ископаемых насекомых для придания им аутентичности.
Чёрный янтарь часто называют гагатом.
В настоящее время существует множество пластиковых материалов, которые эффективно воспроизводят основные характеристики натурального янтаря.
На рынке часто предлагают бернит — искусственный плавленый янтарь, созданный на основе различных смол. Бернит состоит из полиэфирных смол и может содержать до 5 % натурального янтаря или вообще не содержать его, создавая структуру, напоминающую закалённый янтарь, и полученный с использованием технологии микровзрыва для создания декоративных внутренних трещин.
