Обработка и изделия из природного камня

О.Е. Хоменко, М.Н. Нетеча

автор: Олег Хоменко

Природный камень как вид полезного ископаемого

Издавна человечество применяло природный камень в различных областях: строительстве, архитектуре, художественной резьбе по камню. Во многих местах нашей планеты сохранились удивительные памятники прошлого, свидетельствующие о высоком мастерстве древних строителей, архитекторов, художников, скульпторов, сумевших увидеть, раскрыть и донести до наших дней неповторимую красоту природного камня. На юге нашей страны найдены постройки из базальтов, туфов, мраморизированных известняков еще первого тысячелетия до нашей эры. Природный камень широко использовался в архитектуре Древней Руси. В памятниках X–XII вв. сохранились барельефы и саркофаги с рельефным орнаментом, выполненные из пирофиллитового сланца.

В настоящее время Украина располагает практически неисчерпаемыми запасами природных камней. Блоки наиболее ценных видов облицовочного камня экспортируются в различные страны мира. Природный камень находится в земной коре, которая сложена различными горными породами. Каждая горная порода отличается своим минеральным составом. Горные породы могут быть мономинеральными (например, мрамор) или полиминеральными (например, гранит).

По происхождению все горные породы разделяются на три большие группы: первая – магматические, связанные с процессами магматической деятельности; вторая – осадочные, связанные с экзогенными процессами; третья – метаморфические, образующиеся в результате преобразования магматических и осадочных горных пород. Кроме того, существует группа промежуточных горных пород – вулканогенно-обломочных, одни представители которых близки к чисто вулканическим изверженным породам, а другие связаны непрерывными переходами с типично осадочными породами. Распространение, этих горных пород неодинаково. Подсчитано, что литосфера на 95 % сложена магматическими и метаморфическими породами и только 5 % составляют осадочные породы. В то же время последние покрывают 75 % земной поверхности и только 25 % ее занято магматическими и метаморфическими породами.

Существует несколько циклов образования горных пород, процессы перехода которых взаимосвязаны и протекают во времени и пространстве. Наиболее короткий цикл 1 включает процессы образования осадочных горных пород, которые протекают в следующей последовательности: процессы выветривания, разрушающие осадочные горные породы; процессы осадконакопления, способствующие переотложению и накоплению разрушенных в результате механического, химического и биогенного выветривания горных пород; процесс диагенеза – превращение осадка в новую осадочную горную породу.

Цикл 2  - образования горных пород включает переход от осадочных к метаморфическим горным породам. Этот цикл включает, кроме перечисленных в первом цикле процессов, еще процесс метаморфизма, т. е. преобразование горных пород в результате изменения физических условий под воздействием геологических факторов, в первую очередь температуры и давления. Процесс метаморфизма связан непрерывными переходами из магматических горных пород.

Самый длинный цикл образования горных пород – цикл 3, включающий взаимные переходы между, осадочными, метаморфическими и магматическими породами. Он состоит в дальнейшем погружении метаморфических горных пород в результате процессов мигматизации, ведущем к формированию мигматитов и заключающемся в смешивании вещества субстрата и жильного материала, а также процесса анатексиса, ведущего к расплавлению горных пород, и их превращение во вторичную магму. Часть магматических горных пород не достигает поверхности Земли, а перемещается на большие глубины и снова вовлекается в процессы метаморфизма (цикл 4), приводящие к образованию метаморфических горных пород: ортогнейсы, ортоамфиболиты, ортокварциты и др.

Дизайн природного камня

Дизайном принято считать художественное конструирование (проектирование), которое объединяет науку с ее точностью и формулой, и искусство, где художественный образ и эстетическое восприятие играют главенствующую роль. В настоящее время в этой сфере существует несколько направлений: архитектурный дизайн, ландшафтный дизайн, технический дизайн, дизайн интерьера, дизайн природного камня и т.д. Под дизайном природного камня понимается художественное проектирование его линейных параметров, технологических и декоративных свойств, с помощью которого раскрываются эстетические аспекты камня (самоцвета). Наиболее близким прототипом дизайна природного камня является дизайн ювелирных изделий. Главная задача ювелирного дизайна – это создание оригинального, модного, красивого ювелирного изделия с элементами творчества. Дизайн ювелирных изделий включает три основных этапа: зарождение идеи (автора, заказчика), составление эскизного проекта с детальной проработкой технологического процесса, разработка художественного проекта.

В отличие от ювелирного основная цель дизайна природного камня заключается в умелом (удачном) раскрытии природной красоты камня с помощью приемов и средств формообразования.
То, что в данной работе мы называем дизайном природного камня, на самом деле существует давно и независимо от какого-либо научного обоснования. История знакомства человека с камнем насчитывает тысячелетия. Открыв такой замечательный природный материал, человечество на протяжении всей своей эволюции совершенствовало методы его обработки, в том числе и обработки художественной при создании предметов искусства. Со временем были подмечены определенные взаимосвязи, открыты многие закономерности. На это указывал еще корифей зарождающейся науки о самоцветах академик А.Е. Ферсман и другие исследователи. Действительно, «…как и всякий другой материал, … камни имеют свои особенности, выражающиеся в их природе, строении, цвете и твердости. Эти особенности являются как бы характером материала. Они указывают художнику на данные, которыми он может пользоваться, но также и на пределы, за которые он не должен выходить под опасением утраты наиболее ценного в произведении искусства, его стиля...». Другими словами, художественное проектирование при работе с камнем само по себе подразумевает умелое (удачное) раскрытие природной красоты камня с помощью свойств исходного образца и категорий композиции.

На сегодняшний день существует всего несколько разновидностей самоцветов, для которых найдены дизайнерские решения, раскрывающие природную красоту камня. Так, например, астеризм в рубине, сапфире, диопсиде и других камнях определяется формой в виде кабошона с четкой ориентировкой его основания к оси шестого порядка кристалла. Этот оптический эффект, обнаруженный в древности интуитивно, сегодняшней наукой объясняется наличием включений и определенной ориентировкой их относительно осей кристалла. Эффект переливчатости (кошачий, тигровый, соколиный глаз) достигается ориентировкой включений параллельно основанию кабошона. Изучение огранки самоцветов с научной точки зрения показало, что отражение и преломление лучей света внутри ограненного камня подчинено точным оптическим законам, от которых зависит «игра» камня. Итогом многовековых исканий является современная бриллиантовая огранка алмаза, позволяющая получить характерную игру света и дисперсию на гранях камня. Для остального же множества разновидностей природного камня какие-либо закономерности научно не обоснованы. Таким образом, разработка методов поиска оригинальных дизайнерских решений в камне, установление закономерных взаимосвязей между физическими свойствами камня и эстетическими свойствами декоративно-художественных изделий является сегодня актуальной научной задачей. Примеров, когда размер и форма исходного камня определяли вид изделия, а технологические и декоративные свойства – технологию обработки и фактуру поверхности, можно привести достаточно много. Известными историческими примерами являются: создание «Царицы ваз» из алтайской яшмы, разработка метода «русской мозаики» для малахита, а также огранка алмаза «Куллинан».

В 1819 г., добывая на Ревневской каменоломне блоки для колонн, рабочие обнаружили яшмовую глыбу размером около 5,5 м. Через некоторое время управляющий фабрикой послал в Горный департамент описание и модель добытой глыбы. В 1824 г. архитектор А.И. Мельников разработал проект и отправил на Колыванский-Воскресенский завод с указанием «чтобы по этому рисунку преступлено было к делу чаши, согласно предложениям…». Однако этот проект был еще не окончательный. Три года ушло на доработку и создание окончательного рисунка и гипсовой модели вазы-чаши. Только в 1831 г. началась работа над вазой. Спустя 12 лет «Царицу ваз» массой 19 тонн, размером 5х2,6 метра поместили в специальный созданный для нее зал, который стал называться «Залом большой вазы». Еще один пример – уральский малахит. Этот удивительно красивый материал зачастую содержит рыхлые включения, не позволяющие использовать образец целиком для изготовления объемных изделий. Для решения этой проблемы была разработана специальная методика (т.н. «русская мозаика»), когда штуф малахита режут на «плашки» – тонкие пластинки, из которых затем подбирается узор, повторяющий текстурный рисунок камня, и наносится на готовую форму из металла или более простого в обработке камня. Это позволило создавать изделия объемной мозаики – колоссальные вазы, колонны, а также целые архитектурные комплексы, такие как Малахитовый зал Эрмитажа. Благодаря найденному дизайнерскому решению малахит не только поднялся в цене до уровня драгоценных камней того времени, но и приобрел статус национального камня России. Русская мозаика с успехом применяется и для других самоцветов.

В Южной Африке, в провинции Трансвааль, на месте рудника «Премьер» близ Претории, 26 января 1905 года рабочий нашел крупнейший в мире алмаз, названный позднее «Куллинан» по фамилии владельца рудника. Это был камень длиной 11 см, шириной 5 см и высотой 6 см, весивший 621,20 грамма (3 106 карат). В сентябре того же года в ходе многочасовой закрытой аудиенции при дворе король поручил работу над «Куллинаном» братьям Ашерам, знаменитым гранильщикам из Амстердама. Было решено распилить «Куллинан» на множество мелких камней разного веса. Наконец, 10 февраля 1908 года состоялась историческая распиловка алмаза. Было получено 9 больших и 96 малых камней, на окончательную огранку которых ушли месяцы. Общий вес 105 камней, которые братья Ашеры получили после распиловки и огранки алмаза «Куллинан» чистым весом 3 106 карат (в центре), составил 1055,90 карата.
Развитие науки позволило рассматривать проблемы художественного проектирования камня на качественно новом уровне. Решение этих задач является сегодня неотъемлемой частью объективной оценки самоцветов. На кафедре геммологии Национального горного университета была разработана методика геммологической оценки камнесамоцветного сырья, которая включает следующие этапы:

1. Диагностика и изучение свойств исходного образца.
2. Художественное проектирование (детальнее см. ниже).
3. Технология художественной обработки камня.
4. Определение себестоимости и прогнозной стоимости изделий из камня с помощью существующих методов и подходов.
5. Определение декоративно-художественной стоимости камнесамоцветного сырья.

Проведенные исследования показали следующие результаты. Летом 2000-го года в ходе первой производственной практики со студентами-геммологами и при активном содействии КП «Южукргеология» проводилась геммологическая оценка мариуполитовых пегматитов Октябрьского щелочного массива (Приазовье). Порода имеет пятнистую окраску: темно-серые нефелиновые участки в розовато-белой полевошпатовой массе. Его минеральный состав: альбит (50-60%), нефелин (1-2%), содалит, канкринит (3-5%), циркон (1-2%), пирохлор (1%). Изучение образцов проводилось по указанной методике. В процессе изготовления сферы (в ходе полировки) на отдельных участках изделия был обнаружен характерный эффект переливчатости. При более внимательном изучении оказалось, что окраска и прозрачность камня зависят от наличия большого числа твердых включений (эгирина, биотита) в нефелине. Эгирин имеет форму вытянутых иголок, размером до 0,03 мм. Включения биотита ориентированы перпендикулярно включениям эгирина. Появилась идея огранить камень в форме кабошона с особой ориентировкой включений эгирина. Результат показал правоту наших расчетов и предположений. Так был открыт новый ювелирный камень – нефелиновый «кошачий глаз». Эффект «кошачьего глаза» определяется игольчатыми включениями эгирина, ориентированными по оси шестого порядка. Эффект возникает вследствие отражения света от тонких иголок эгирина и состоит в том, что при повороте камня по нему пробегает узкая световая полоска. Наибольшее впечатление от этого эффекта достигается в том случае, если камень изготовлен в форме кабошона, причем так, чтобы плоское основание кабошона располагалось параллельно волокнистой структуре камня.

В ходе геммологической оценки декоративных джеспилитов на Горишнеплавнинском месторождении железных руд нами были отобраны восемь случайных образцов. Их изучение проводилось в соответствии с упомянутой методикой. Изучались: геометрия самоцветов (их размер, форма), технологические (трещиноватость) и декоративные свойства (рисунок, мощность, цвет и выдержанность элементов текстуры). Экспериментальные работы проводились на конкретном материале. Для этого был взят образец №8 со следующими исходными характеристиками: размеры 240 х 160 х 160 мм; форма вытянутая, приближающаяся к цилиндру, с сильными естественными сколами у вершины; трещиноватость слабая, не нарушающая целостности образца; текстура полосчатая, мощность полос менее 10 мм, цвет – от темно-красного до светло-коричневого. Было принято решение изготовить изделие в форме тела вращения – вазу – с максимальным сохранением массы и уникальной формы образца. Изготовление вазы заняло двухмесячный срок. Процесс ее создания нельзя сравнить со стандартным процессом, когда мастер получает заготовку и в соответствии с эскизом выполняет работу. Максимальный диаметр будущей вазы, исходя из размеров образца, равнялся 120 мм. Форма образца не позволяла получить замкнутую окружность данного диаметра – этому мешали две естественные плоскости, расположенные под углом 120^о друг относительно друга. Работа над вазой после завершения формообразования показала, что данные плоскости будут препятствовать шлифовальным операциям и создавать асимметрию.

После перебора десятка вариантов было решено остановиться на следующем: получаем третью плоскость (также под углом 120^о относительно других плоскостей); на все эти плоскости закрепляем вставки из унакитов (месторождения Среднего Приднепровья) и отделяем их от основной фигуры металлической проволокой после шлифовально-полировальных операций.

Если Вас интересует проволока, а так же другая кабельная или проводниковая продукция, то рекомендуем Вам следует к производителю МПКА-Украина.

В  результате была изготовлена ваза классической формы со вставками из унакитов. Выход годного, рассчитанный как соотношение веса исходного образца к весу изделия, составил более 60%. В плане ваза имеет форму круга, в которую вписан равнобедренный треугольник, не имеющий вершин. Сегменты круга заполнены унакитами в латунной окантовке. Ваза симметрична и открыта для обозрения со всех сторон. Уникальность придают ей собранные в одном элементе (туловище вазы) вставки из трех различных разновидностей унакитов. Уникально и само туловище вазы, выточенное из цельного самоцвета с сохранением основных характеристик формы исходного образца.
Полученные результаты интерпретируются нами следующим образом. При работе с природным камнем художественное проектирование включает следующие основные этапы:

1. Изучение и градуировка свойств камня – определение линейных параметров (формы, размеров), технологических (вязкости, твердости, трещиноватости) и декоративных (цвет, прозрачность, текстурный рисунок) свойств камня.
2. Определение вида изделий – какие изделия технологически выгодно изготовить из данной разновидности природного камня.
3. Составление эскизных рисунков с учетом декоративных свойств.
4. Разработка художественного проекта с учетом особенностей камня – завершающий этап, когда выявленные достоинства материала воплощаются в декоративно-художественном изделии с помощью закономерностей формообразования и основ композиции.

Другими словами, дизайн природного камня – это вид деятельности, включающий установление закономерных взаимосвязей между физическими свойствами камня и эстетическими свойствами декоративно-художественных изделий, определение стандартных видов (формы) изделий, а также художественное проектирование или поиск оригинальных решений в камне. Художественное проектирование является неотъемлемой составляющей процесса геммологической оценки самоцветов. Подтверждением найденных дизайнерских решений является непосредственное изготовление изделий, которые призваны демонстрировать те или иные достоинства камня. Таким образом, природная красота камня раскрывается с помощью закономерной последовательности четырех этапов процесса дизайна (формообразования): изучение и градуировка свойств камня; определение технологических возможностей камня; составление эскизных рисунков с учетом декоративных свойств; разработка художественного проекта.