Смола и янтарь

Природные смолы, выделяемые деревьями или кустарниками при нанесении им повреждений, представляют собой бальзам (раствор смолы в эфире) или живицу (раствор смолы в эфирных маслах). Смолы относятся к летучим и нелетучим терпеноидам и соединяются со спиртами, альдегидами, эфирами, резенами и другими малыми нетерпеноидными соединениями. Янтарь и другие ископаемые или полуископаемые смолы, представляющие геологический интерес, вероятно, формировались в основном за счет нелетучих терпеноидов в процессе их окисления и полимеризации. Детально этот процесс неизвестен, но, вероятно, он требовал довольно длительного времени.

Каурийская смола и копал — это твердые смолы, выделяемые растениями, их можно обнаружить в почве и аллювиальных отложениях. Для них характерно присутствие агатовой кислоты. Размягчаются они при температурах от 150 до 210 °С, по окраске меняются от почти черных до прозрачных белых и имеют плотность 1,07—1,08 г/см3.

Растительный источник каурийской смолы известен, и в природе находят много соединений, образующих промежуточный ряд между свежей смолой и полуископаемой или ископаемой смолами.

Полуископаемые и ископаемые каурийские смолы и копал приурочены к верхним горизонтам почвенного покрова и встречаются в виде отдельных кусков или неправильной формы стяжений размером от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров. Они могут встречаться в районах без видимых следов растения-источника. По общим представлениям, возраст этих смол составляет не менее нескольких тысяч лет. Однако следует отметить случаи находок копала, например промышленных скоплений в Сьерра-Леоне, в виде «галек смолы» в русловых и пляжевых отложениях. Этот факт указывает на то, что месторождения, не связанные с лесами, могут носить скорее аллювиальный, нежели реликтовый характер.

Копал и каурийская смола долгое время служили источником сырья для производства олифы, однако истощение запасов этих смол и конкуренция со стороны синтетических материалов существенно снизили их практическую ценность. Каурийская смола помимо того, что особо ценится за способность легко растворяться в льняном масле, используется и при производстве линолеума. Копал и каурийская смола находят широкое применение в пластмассах, в качестве наполнителя бумаги, в связующих веществах, клеях, пиротехнике и др.

В петрографии углей ископаемые смолы и горный воск называются резиноидами. Эти соединения в своем большинстве встречаются в виде цилиндрических полых или плотных образований, известных под названием «смоляные пруты». Смола накапливалась в каналах или в тонких трубчатых полостях углеобразующих растений. Изредка целые угольные пласты мощностью до 0,75 м могут почти наполовину состоять из смоляных тел, и тогда этот уголь называют резиноидным (смоляным). Резиноиды широко варьируют по химическому составу в зависимости от растений-источников, степени и характера разложения до углефикации, возраста углей и максимальных температур их прогрева. В целом нижнемеловые угли содержат большую долю смол и горного воска в соответствии с большей долей хвойных растений, а верхнемеловые и третичные угли, содержащие большее количество покрытосеменных растений, — меньшую. Более древние смолы, как правило, хуже растворяются в органических растворителях, что свидетельствует об их более высокой степени полимеризации и окисления.

Резиноиды и резиноидные угли, распространенные в США (шт. Юта), ФРГ и в ряде других районов, используются как химическое сырье для изготовления лаков, эмалей и в производстве пластических масс.

Смолы широко распространены в неметаморфических осадочных породах, содержащих остатки древесины, а также почти во всех углях, по степени изменения находящихся ниже ранга среднего древесного лигнита. Смолы, ассоциирующие с углем или карбонатными осадочными породами, вероятно, возникли вблизи места их образования. Что касается янтаря, то он встречается в песчаниках, глинах или в так называемой синей или голубой земле и ассоциирует с морскими ископаемыми. Это вещество, вероятно, переносилось в виде свежей или полуископаемой смолы. Среди янтарей на побережье Балтийского моря известны находки образцов с включениями кораллов, а один — с включенными фрагментами раковины устрицы, что может свидетельствовать о переносе незатвердевшей смолы или выделении ее из растений, произрастающих над соленой водой или в соответствующем водном бассейне. Отдельные осколки янтаря в морских осадочных породах могли быть переотложены либо из полуископаемых залежей, либо из более древних пород: так, янтарь в плейстоценовых образованиях Северной Европы и Аляски носит отчетливо переотложенный характер.

К янтарю можно отнести практически любую находку смолы в угле или в осадочной породе, но следует отметить, что это название многими авторами применяется сугубо по отношению к одной его разновидности — сукциниту, широко известному по находкам на побережье Балтийского моря. Существует почти непрерывный ряд янтарей, различающихся химически и по растениям-источникам. Выделяются группа сукцинита, содержащего сукцинитовую кислоту, группа ретинита, лишенного сукцинитовой кислоты, и серия тасманита, представленная серосодержащими смолами. Помимо этого, многие смолы различаются и по другим химическим, физическим, ботаническим, географическим или временным критериям. Ранее смолам давались разнообразные наименования как минералам, но в настоящее время они на практике не используются, поскольку большинство минералогов теперь не относят смолы к разряду минералов.

Высокоокисленные и полимеризованные янтари содержат органические кислоты, из которых наиболее важными являются сукцинитовая, муравьиная, масляная и коричная. Состав отдельных образцов из одного и того же или разных мест может при этом сильно варьировать в зависимости от растения-источника и последующей геологической истории конкретного образца. Твердость янтаря по шкале Мооса меняется в интервале 1—3, а большинство янтарей имеют твердость 2. Плотность варьирует в пределах 1,00—1,25, обычно составляет 1,05—1,08 г/см3. Большинство поделочных янтарей прозрачные и желтые, с раковистым изломом и смолистым блеском. Чаще всего встречаются разности от палевого до желто-золотого цвета, но хорошо известны и образцы от красного до оранжево-красного цвета, а также черные янтари. Встречаются все постепенные переходы от прозрачных смолистых до непрозрачных, тусклых или землистых разновидностей.

Ископаемые смолы хрупкие, но большинство разновидностей размягчаются при 150 °С и плавятся при температурах 250—300°С. Они легко сгорают, обычно при температуре чуть выше точки плавления и оставляют разные остаточные продукты в зависимости от исходного состава. Янтарь известен своим свойством легко заряжаться отрицательными электрическими зарядами (статическое электричество). Интересно, что слово «электричество» происходит от древнегреческого elektron, что означает янтарь. Ископаемые смолы широко варьируют по химическому составу, обладают разной способностью растворяться в спирте, терпентине, ацетоне, эфире, бензоле или других органических растворителях — от почти нацело растворяющихся до практически нерастворимых. Большинство янтарей проявляют отчетливую флюоресценцию в ультрафиолетовой части спектра. Чаще всего янтарь встречается в виде неправильной формы полуокатанных обломков, покрытых коричневой до черной коркой. Отдельные образцы достигают 8 кг, но большинство находок представляют собой мелкие куски. Многие образцы обладают характерным вихревидным рисунком с широким развитием следов промоин и капель.

До недавнего времени представления о растениях-источниках ископаемых смол основывались на их совместном нахождении в ископаемом состоянии. Так, долгое время происхождение балтийского янтаря связывали с ассоциирующей с ним ископаемой сосной Pinus succinifera, причем это название дано из-за предполагаемой связи с янтарем.

Однако позднее обширные исследования ископаемых и современных смол методом инфракрасной спектрометрии, проведенные Лангенхеймом (Langenheim J. H., 1969 г.), показали, что инфракрасные спектры янтарей во многих случаях близки к спектрам смол, выделяемых ныне живущими растениями. Эти данные позволяют проводить непосредственные сопоставления ископаемых и современных смол, и в этом плане удалось установить связь многих ископаемых янтарей, в основном мелового возраста, а также раннетретичных янтарей побережья Балтики со смолами, выделяемыми современными растениями Araucaria и (или) Agathis. Обнаружилось, что ряд янтарей, главным образом третичных, связан с разнообразными тропическими деревьями, в том числе с Liguidambar, Shoreay Copaifera и Нутепаеа. С помощью рентгеновского дифрактометрического анализа устанавливается связь ископаемых смол — копалита, глессита и гвиаквиллита — с покрытосеменными.

Издавна известны янтари, содержащие посторонние включения. Существует список таких включений для балтийских янтарей, насчитывающий более 100 видов растений и несколько сотен видов фауны. Среди последних преобладают насекомые, но встречаются, кроме того, кораллы (Hydraulis, Caryophylia), черви, ракообразные, мириаподы (членистоногие), паукообразные и гастроподы, а также перья и волосы — реликты более высокоорганизованной фауны. Фрагменты высших растений представлены листьями, кусочками древесины, спорами, встречаются также цветы.

Балтийский янтарь как предмет торговли известен с древнеисторических времен. Он найден в захоронениях египетских фараонов, упоминания о балтийском янтаре встречаются у древнегреческих и римских авторов. Обнаружен янтарь и при археологических раскопках в Америке: чиапанекский янтарь в Мексике и в Центральной Америке. Янтарь, добывавшийся в Бирме, долгое время экспортировался в Китай, где использовался как ювелирный камень и в медицине. В XIX в. янтарь широко применялся для изготовления мундштуков, в том числе курительных трубок, и других художественных изделий, но был в значительной мере замещен пластмассами. Янтарь используется в основном в химической промышленности и в производстве лаков.