Курсовая работа: Декоративные свойства природного камня "Яшма"

Курсовая работа

по теме:

"Декоративные свойства природного камня "Яшма"

Введение

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.

1. Теоретические основы проблемы исследования декоративных свойств природного камня

К яшмам как к декоративным камням относится широкий спектр пород различного состава и генезиса, объединённых кремнистым составом, высокой твёрдостью и яркой необычной окраской. В классическом понимании яшма – это скрытокристаллическая горная порода, сложенная в основном кварцем и халцедоном (оксидом кремния – SiO2), и окрашенная в самые разнообразные цвета примесями других минералов.

Мелкозернистая плотная яшма всегда содержит примеси, иногда до 20%. Этим обусловлены значительные колебания физических свойств. Яшма может быть коричневой, серой, красной, чёрной, жёлтой, зелёной, синей, белой, фиолетовой, оранжевой.

Красная, желтая и коричневая яшма содержит в разных количествах примесь оксида трёхвалентного железа Fe2O3, что свидетельствует об окислительной обстановке и аэробных условиях образования или изменения. Зелёная яшма содержит оксиды двухвалентного железа, и это говорит о восстановительных, анаэробных условиях образования, возможно, на больших глубинах.

Также зелёный цвет могут придать примеси минералов эпидота и актинолита. В некоторых яшмах присутствуют дендриты марганца, железа, развивающиеся по трещинам, что придаёт камню ещё большую декоративность. Для яшмы характерна различная текстура – полосчатая, пятнистая, ленточная, брекчиевая, массивная. Твёрдость 6,5–7. Излом занозистый и раковистый, непрозрачная даже в тонких пластинах. Она заполняет трещины и жилы в осадочных и вулканических метаморфизованных горных породах, а также может слагать отдельные пласты.

В древней литературе понятие «яшма» имело собирательный характер. Все твердые, пестроокрашенные камни назывались яшмами, в том числе и нефрит, вулканические породы – порфиры, роговики, кремни и др. В XIX в. яшмой стали называть только кремнистые твердые горные породы, хорошо полирующиеся.

Сегодня специалисты по поделочным камням относят к яшмам любую твердую горную породу с микротонкозернистой структурой, с красивой декоративной окраской или рисунком. Непременное требование к яшмам – способность хорошо полироваться.

Разделяют две группы яшм по составу:

1) собственно яшмы – породы богатые кварцем и халцедоном, связанные генетически с вулканогенными и эффузивно-осадочными формациями;

2) яшмовидные горные породы, крепкие, плотные, хорошо полирующиеся, различного генезиса, богатые или лишенные кварца и его разновидностей.

Название произошло от греческого ασπις («яспис») – «пёстрый», «пятнистый» или «крапчатый камень». Есть аналоги и в других языках: древнееврейское «яшпей», перс. – «яшм», ассирийское «ашп» и др.

Разновидности:

– Агатовая яшма («океаническая») – смешанного цвета, полосчатая – натёчная или глазковая, похожа на агат.

– Египетская яшма (Нильский камень) – ярко-желтого или красного цвета.

– Ленточная яшма – обладает слоистой структурой с более или менее широкими полосами.

– Базанит – мелкозернистая чёрная яшмовая порода из Северной Каролины, США, ювелиры используют его в качестве абразива для определения цвета черты драгоценных металлов.

– Брекчиевая яшма – пёстрая горная порода брекчиевой структуры различных цветов и оттенков. Брекчия – это сцементированные глинистым, кварцевым или карбонатным веществом кусочки разбитой и выветрелой горной породы – кремнистой или иного состава.

– Ирнимит – синяя яшма, характерная черта – синие (голубые) прожилки и пятна в вишневой, оранжевой, серой яшмовидной породе, встречается в северо-западных отрогах Тайканского хребта в бассейнах рек Ир и Ними (Хабаровский край).

– Кровавая яшма – неверное обозначение гелиотропа (непрозрачный тёмно-зелёный халцедон с красными точками).

– Роговик – серая, коричнево-красная, реже зелёная или чёрная, микрозернистая порода, образованная на контакте с магматическим телом.

– Пейзажная яшма – содержит коричневый или чёрный рисунок из дендритов окисей железа, напоминающий природный пейзаж.

– Леопардовая яшма – пёстрая горная порода оолитовой или брекчиевой (сфероидальной) структуры различных цветов и оттенков. Оолитами называют шарообразные глобулы, образовавшиеся в осадках и впоследствии сцементированные. Эти разноокрашенные кусочки и глобулы составляют «леопардовый» узор камня. Иногда леопардовой яшмой возможно называют метаморфизованный известняк-ракушняк или изменённую вулканическую горную породу – риолит. Риолит имеет порфировую структуру и состоит из вулканического стекла и вкрапленных в него шарообразных кристаллов кварца и полевого шпата.

– Моокаит – облачный камень от розоватого до светло-красного цвета, месторождения в Австралии.

– Нункирхенская яшма – беловато-серая, реже желтоватая или коричневато-красная. Окрашенная берлинской лазурью служит в качестве «немецкой яшмы», или «швейцарского ляписа» для имитации ляпис-лазури (лазурита), названа по месторождению в горах Хунсрюк, Германия.

– Плазма – равномерно мелкозернистая, грязно-зелёная.

– Празем – луково-зелёная, не путать с одноимённой разновидностью зелёного кварца.

– Силекс – желтая, коричнево-красная, пятнистая или полосатая.

– По текстуре А.Е. Ферсманом было выделено 6 классификационных групп яшм:

– сплошные с однородной окраской – красной, белой, розовой, палевой, фиолетовой, зеленой, а также с пятнами и включениями в виде дендритов, «облаков» нежного рисунка, цветных точек;

– полосчатые, параллельно-полосчатые, ленточные с широкими или узкими полосками красного, зеленого, желтого, серого цвета, волнистые с изогнутыми и «плойчатыми» полосками, струйчатые, переходы мягкие либо резкие;

– порфировидные с однородным мелкозернистым фоном красного, фиолетового, черного цвета и вкраплениями другого цвета – полевых шпатов, с прозрачными зёрнами кварца и чёрными – авгита и амфибола;

– пестроцветные с пятнистой окраской, цветными жилками, типа «ситцевых», «мясного агата», «парчовых», «акварельных» с мягкой как бы размытой, иногда волнистой окраской;

– брекчии и конгломераты – порфировые брекчии, яшмовые брекчии;

– сфероидальные – «копейчатые» крупные и мелкие, натечные (агатовые), полосчатые, слоистые.

Характерные первичные дефекты яшм – трещиноватость, инородные включения, корки выветривания и более мягкие участки («мякотины»). Вторичная трещиноватость образуется при добыче взрывными методами.

Происхождение: яшмы и яшмоиды – в основном осадочно метаморфические горные породы, отлагаются из морской воды, пересыщенной кремнезёмом или появляются при гидротермальном воздействии на вулканические породы, богатые кварцем. Иногда яшма образует псевдоморфозы (замещения) по стволам деревьев, замещая органическое вещество, сохраняя при этом форму растения и структуру древесины. Такая разновидность называется ксилолит. Может быть биогенно-осадочной, из кремнистых скелетов морских организмов – радиолярий. По мнению некоторых исследователей, происхождение собственно яшм связано исключительно с вулканической деятельностью, и процесс образования этой породы происходит локально в зонах вулканизма. По мнению А.Е. Ферсмана, алтайские яшмы обязаны своим происхождением вулканической деятельности лав – порфиров различного состава. Возможны и другие пути образования яшмы – при процессах метаморфизма глин, кварцитов и других кремнистых пород, но при этом обязательно воздействие высоких температур и давлений (метаморфизм).

Лечебные и мистические свойства. Издревле народные целители использовали яшму для лечения различных недугов. Например считалось, что минералы красного цвета способны лечить многие женские болезни. Красной яшме приписывались также кровоостанавливающие свойства, она якобы активизирует сердечную деятельность и деятельность желез внутренней секреции. Древние греки подметили, что если пить из яшмовой чаши, то многие болезни исчезают. Яшма зеленовато-голубого цвета обостряет интуицию, снимает депрессии. В некоторых странах яшму использовали как средство для лечения заболеваний желудка, почек, мочевого пузыря, глазных болезней. В исторических материалах встречается упоминание о том, что известный алхимик и лекарь Авиценна рекомендовал носить яшму на животе для профилактики желудочных заболеваний (он и сам использовал камень в этих целях). Литотерапевты считают, что яшма способна лечить психические заболевания, нормализовать сон, избавить от бессонницы и ночных кошмаров. Ей приписывались поистине волшебные свойства, например, что она оберегает жилище от любопытных и недобрых глаз. В некоторых помещениях и даже храмах выкладывались полы из яшмы, чтобы нежелательные гости не смогли проникнуть в тщательно охраняемые тайники. Считалось, что яшма способна защитить от нападения агрессивных животных. Чтобы в доме царили мир и гармония, нужно украсить помещения вазами и шкатулками из яшмы. Они защищают жилище от зависти, злобы и других негативных влияний окружающего мира. Во многих странах считается, что яшма притягивает в дом удачу, счастье и достаток.

Яшма – талисман путешественников, алхимиков и ученых, способный удержать от необдуманных действий, приносящий удачу и защищающий от зависти.

По древним преданиям яшма предохраняет своего хозяина от злого рока и приносит ему счастье. Особенно в любви. Например, если ты найдешь свой талисман из яшмы и приучишь его к себе (если сам привыкнешь к тому, чтобы этот амулет был при тебе повсюду), то наверняка избавишь себя от несчастий, которые приносит неразделенная любовь. Считается, что яшма может наделять просто исключительным даром предвидения и способностью предугадывать будущее. Ну а если ты обзаведешься камнем, который к тому же будет очень темного цвета, то ничья ненависть или зависть никогда не сможет причинить тебе ни зла, ни вреда.

1.1  Классификация горных пород Южного Урала

Согласно генетической классификации, горные породы подразделяются на три большие группы: изверженные, осадочные и метаморфические.

Изверженные горные породы образовались из расплавленной магмы, поднявшейся из глубин Земли и отвердевшей при остывании. Различные условия охлаждения магмы привели к образованию изверженных пород с различным строением и свойствами.

Глубинные породы, образование которых происходило под значительным давлением верхних слоев, остывали медленно и сравнительно равномерно. Такие условия были благоприятны для кристаллизации минералов, составляющих горную породу. В связи с этим глубинные породы массивны, плотны и состоят из тесно сросшихся более или менее крупных кристаллов; они обладают большой плотностью, высокими прочностью на сжатие и морозостойкостью, малым водопоглощением и большой теплопроводностью. Глубинные породы имеют зернистое кристаллическое строение, называемое еще гранитным – от названия наиболее распространенного представителя этих пород – гранита.

Излившиеся породы образовались на поверхности земли при отсутствии давления и при быстром охлаждении магмы. Некоторая часть магмы, излившаяся на поверхность, уже содержала кристаллы отдельных минералов. Поэтому в большинстве случаев излившиеся породы состоят из отдельных хорошо сформированных кристаллов, вкрапленных в основную скрытокристаллическую массу; такое строение называют порфировым по аналогии с широко распространенными среди этой группы пород порфирами. В тех случаях, когда излившиеся породы застывали мощным слоем, их строение было сходно с глубинными породами. Если же слой был сравнительно тонок, то охлаждение происходило быстро и масса их оказывалась стекловатой, а верхние слои излившейся лавы становились пористыми вследствие энергичного выделения газов из магмы при уменьшении давления.

Обломочные породы образовались при быстром охлаждении раздробленной, выбрасываемой при извержении вулканов лавы (пемза, вулканический пепел). Часть обломочных пород (вулканического пепла) подверглась цементированию, образуя вулканические туфы.

Осадочные горные породы образовались при осаждении веществ из какой-либо среды, главным образом водной. Осаждение происходило периодами в виде отдельных слоев и пластов. По характеру образования и составу осадочные горные породы делят на три группы: химические, органогенные и механические.

Химические осадки представляют собой горные породы, образовавшиеся при осаждении минеральных веществ из водных растворов с последующим их уплотнением и цементацией (гипс, ангидрит, известковые туфы и др.).

Органогенные породы образовались в результате отложения остатков некоторых водорослей и животных организмов с последующим их уплотнением и цементацией (большинство известняков, мел, диатомиты и др.).

Механические отложения образовались в результате осаждения или накопления рыхлых продуктов при физическом и химическом распаде горных пород. Часть из них подвергалась в дальнейшем цементированию глинистым веществом, железистыми соединениями, карбонатами или другими углеродными цементами, образуя цементированные осадочные породы – конгломераты, брекчии.

Метаморфические (видоизмененные) горные породы образовались в результате более или менее глубокого преобразования изверженных или осадочных горных пород под влиянием высоких температуры и давления, а иногда и химических воздействий. В этих условиях может происходить перекристаллизация минералов без их плавления; получающиеся при этом породы обычно более плотны, чем исходные осадочные. В процессе метаморфизма происходило изменение структуры горных пород. В большинстве случаев метаморфические породы отличаются сланцеватой структурой.

1.2  Декоративные свойства природного камня

На мировом рынке именно декоративным характеристикам принадлежит главенствующая роль при оценке камня. Законодатели моды – архитекторы и дизайнеры – отмечают в камне либо однородность цвета, т.е. способность больших площадей служить фоном, либо, наоборот, пей-зажность, рисунчатость, когда вены различного цвета причудливо переплетаются, что приводит к уникальности каждого из фрагментов, объединенных единой художественной идеей.

Данная проблема давно волновала камнеобработчиков. Неоднократно предпринимались попытки создать единую классификацию облицовочного камня по его декоративной и эстетической ценности.

Так, стандарт на блоки допускает визуальное определение декоративности камня путем сравнения оцениваемого образца с эталонами. Для оценки декоративности камня может быть использован также экспертный способ. В последнее время с этой целью пытались применять так называемый квалиметрический метод, при котором декоративность рассматривается как некоторый сложный комплекс художественно-эстетических свойств поверхностей камня, располагаемых на трех уровнях. На первом уровне рассматривается обобщающее свойство – декоративность; на втором – составляющие частные элементы: цвет, текстура, фактура; на третьем – признаки, характеризующие каждый элемент: для цвета – цветность, насыщенность, светлота, цветовое предпочтение, однородность сочетания цветов; для текстуры – рисунок, структура, просвечиваемость; для фактуры – полируемость. Каждый из перечисленных признаков подразделяется на категории, которые оцениваются определенным количеством баллов. Весомость, т.е. «ценность» каждого признака в баллах, определяется экспертным методом. В соответствии с данной методикой выделяют четыре класса декоративности пород: высокодекоративные – 32 балла, декоративные – 23–32 балла, малодекоративные – 15–23 балла, недекоративные – ниже 15 баллов.

Положительное влияние на декоративность гранитов и мраморов оказывают чистые насыщенные тона, редко встречающиеся цвета (зеленый, синий), глубокая просвечиваемость (для мраморов), высокая отражательная способность после полировки. Важную роль в формировании декоративности камня играет рисунок: например, высоко ценится «облачный» рисунок у гранитов, «пейзажный», древовидный и брекчиевидный рисунки у мраморов и т.п.

К отрицательным признакам облицовочного камня, понижающим его декоративность, относят: у гранитов – желтые и бурые пятна, неравномерность окраски, невысокую отражательную способность после полировки; у лабрадоритов – бурые пятна и желтоватые осветленные участки, отсутствие ирризации, мелкозернистую структуру; у габбро – серые оттенки, неравномерность расцветки и структуры, шагреневую поверхность после полировки; у белых мраморов – холодный тон, наличие прожилок, неравномерность расцветки, крупнозернистую структуру; у серых мраморов – желтые и бурые оттенки, крупнозернистую структуру; у цветных мраморов – слабую насыщенность основного тона, невысокую отражательную способность после полировки; у известняков и доломитов – неравномерность окраски, серые и бурые оттенки, наличие включений.

Однако разработанные системы оценки во многом субъективны, основываются на восприятии камня отдельными экспертами и совершенно не учитывают складывающуюся рыночную конъюнктуру и тенденции моды в области архитектуры и дизайна.

В соответствии с разработанной схемой сегментации для каждого типа пород предложено выделять уникальный, высокодекоративный и ординарный камень. Отнесение к тому или иному типу в достаточной степени условно и основывается на декоративной ценности и редкости сырья, а также его соответствии тенденциям мировой моды и рыночной конъюнктуры. При этом с течением времени один и тот же гранит или мрамор может оцениваться и как ординарный, и как уникальный.

Следует отметить основное отличие предлагаемого подхода при выделении групп декоративной ценности природного камня от существовавших ранее. В основу предлагаемой схемы сегментации положены не субъективные мнения экспертов относительно декоративной и эстетической ценности материала, а устоявшиеся характеристики рыночной конъюнктуры, агрегировано представляющие собой совокупное мнение потребителей – архитекторов, дизайнеров, строителей. Высокая оценка декоративности камня должна подтверждаться соответствующим спросом на изделия из данного сырья.

2. Физико-механические свойства поделочных камней Южного Урала

К «поделочным камням» относятся полупросвечивающие, часто непрозрачные минеральные агрегаты, горные породы и другие минеральные тела с цветными включениями или рисунком, используемые для изготовления либо для крупных художественно-декоративных поделок (столешницы, вазы, стенные панно, флорентинская мозаика и прочее), либо для недорогих мелких вставок, кабошонов, орнамента, а также для технических целей (например, – яшма, нефрит, малахит, агаты, флюорит и др.).

По физико-механическим свойствам поделочные камни делятся на твёрдые (5 и выше по шкале Мооса, например нефрит, яшма, агат и др.) и мягкие (твёрдость 4 и ниже, например малахит, мраморный оникс, тальк-стеатит, флюорит и др.). Ценность поделочных камней определяется редкостью их нахождения, индивидуальными свойствами (красота цвета, рисунок), а также трудом, затрачиваемым на их обработку.

Поделочные камни, аналогично драгоценным, подразделяются на порядки или классы (I, II, III) в зависимости от относительной ценности объединяемых в них камней. Поделочные камни I порядка: нефрит, жадеит, лазурит, чароит, содалит, главколит, амазонит, лабрадор, родонит (орлец), малахит, авантюрин, белоречит (разновидность кварцита), кварц дымчатый и розовый, халцедон (сердолик, кварц-халцедоновый оникс («сардоникс») «перелифт»), празем, агаты, яшмы, везувиан (калифорнит), письменный Шар из чароита

гранит (пегматит). Поделочные камни II порядка: серпентин (змеевик), агальматолит, тальк-стеатит, гипс-селенит, ангидрит, обсидиан, мраморный оникс («восточный оникс»), флюорит, «морская пенка». Поделочные камни III порядка: разновидности гипса (селенит, алебастр), мрамор, порфиры, брекчии, кварцит и другие горные породы. Они уже относятся больше к так называемым облицовочным материалам (декоративным камням), употребляемым в архитектурно-художественном деле. Для придания более яркого цвета поделочные камни иногда окрашивают различными химическими красителями (например, красные, чёрные и синие агаты, сердолик не природной окраски и др.).

С древнейших времён поделочные камни использовались наряду с раковинами, костью, рогом, деревом для изготовления бус, подвесок, браслетов, амулетов. Поделочные камни нашли также широкое применение в искусстве как материал для мелкой пластики, художественной резьбы, произведений скульптуры, для инкрустирования мебели, облицовки ваз и шкатулок (главным образом малахит). В ювелирных изделиях поделочные камни часто приобретают самостоятельное художественное значение, выступая как их основная часть.

2.1 Яшма в структуре лабораторных работ

Традиции создания произведений ювелирного искусства и отделки камнем самых разнообразных предметов уходят корнями в далекое прошлое. Несколько веков назад на уральской земле, богатой полезными ископаемыми, местные умельцы дали начало ремеслу обработки природных камней. На их работе отразилось многообразие добываемых на Урале минералов, культурные и природные особенности региона. Но, только благодаря самобытности, душевной красоте и трудолюбию мастеров из их рук выходят завораживающие своей красотой и поражающие тонкостью выделки изделия. В создании сувениров и других изделий из камней: (яшма, змеевик, топаз, сердолик и д.р.) мастера используют камни с разными оттенками – это ярко выражено в таких изделиях, как; шкатулки из тёмного змеевика, шкатулки из светлого змеевика, многогранные шкатулки и шкатулки зарисованные – с нанесеннием, дроблёным поделочным камнем разных оттенков, рисунков уральской природы. Секреты уральских ремесленников передаются через поколения и дополняются новыми способами укладки, шлифовки, компоновки камней. Поэтому сегодня, используя опыт предков и полагаясь на современные технологии, мастера претворяют в жизнь самые смелые задумки.

При выборе материала необходимо учитывать степень метаморфической проработки породы, считается чем она выше, тем высококачественнее сырье. Есть и определенные тонкости в обработке: многие разновидности яшмы следует увлажнить, а те куски, которые впитывают значительное количество воды, полировать не стоит. Технология обработки яшмы и кремней меняется в зависимости от пористости и присутствия участков с пониженной твердостью или небольших инкрустированных кварцем пустот. Такое сырье рекомендуется разрезать на пластины, нагреть их и на обе стороны щеткой нанести эпоксидную смолу, чтобы заполнить ею все пустоты. Таким же образом можно обработать и недоделанную заготовку, если она еще не развалилась. Можно использовать другие синтетические клеи, с повторной проклейкой по мере обработки заготовки. Яшмы часто представляют собой пропитанный кремнеземом вулканический пепел и содержат много пор, поэтому отполировать их значительно труднее, чем плотные халцедоны. После тонкой шлифовки рекомендуется использовать сначала алмаз крупностью 15, 6 и 3 мкм на дереве, а затем перейти к полированию окисью алюминия на коже или дереве. В то же время многие кремни более силицифицированы и полируются без особого труда. К наиболее трудно полируемым типам яшм относятся джеспилиты в состав которых входят окрашенная, сильно окремненная порода слоистой структуры и прожилки мелкозернистого гематита. Если этот материал обрабатывать, как кварц, то полируются только участки с кварцем, а участки с гематитом остаются неполированными. Это обусловлено тем, что частицы гематита выкрашиваются и на их месте остается много мелких ямок. Ровную поверхность в большинстве случаев можно получить путем продолжительной тонкой шлифовки 15-мкм алмазной пастой на дереве с последующей шлифовкой 6- и 3-мкм пастами и окончательной полировкой 1–0,5 – мкм алмазом на дереве. Можно также улучшить полируемость поверхности предварительной проклейкой заготовки эпоксидными смолами.

2.2 Структурно-текстурные особенности (декоративность) яшмы

Пройдет еще некоторое время и начнет обновляться земля. Буйство красок теплой поры года постоянно радует человека, принося неизъяснимое желание жизни и любви. Все краски, которые очаровывают в природе весной, летом и осенью, можно увидеть в яшме, единственном самоцвете, вобравшем в себя почти всю палитру.

Яшма представляет собой плотную кремнистую породу. Непрозрачна. Происхождение названия ее теряется в глубине веков. Оно могло произойти от греческого «яспис», персидского «яшм» или других аналогов. В природе встречается в виде массивных образований. В зависимости от места добычи яшмы часто имеют специфические названия. Так, яшма нункирхнерская, имеющая серовато-коричневый цвет, добывается в районе города Идар-Оберштейна (Германия), месторождение орской яшмы, известной также как пейзажная или фортификационная, разрабатывают в районе Орска (Уральские горы, Россия).

Богатство рисунка и окраски, прочность и зеркальная полировка определили разнообразное применение яшмы. Она используется при строительстве и облицовке зданий и сооружений. Например, в Москве яшму можно увидеть в качестве облицовочного материала в метро. В Благовещенском соборе Кремля ею выложены мозаичные полы и некоторые детали архитектуры. Канделябры и торшеры, колонны и камины, столешницы и вазы, шкатулки и резные фигурки, курительные и письменные приборы, русская мозаика и вставки в ювелирные изделия – вот далеко не полный перечень применения этого самоцвета. В последние десятилетия яшма благодаря своей прочности стала играть значительную роль в технике. Из недекоративных яшм изготавливают валы для обработки кож, ступки, истиратели и многое другое.

В России открытие месторождений яшм, изделия из которых получили мировое признание, происходило в XVII–XIX веках. Широко известны уральские яшмы. На Аушкульском месторождении они имеют серо-желтый, желтовато-белый, черный, красный, серовато-синий цвета. Но особенно красивы яшмы цвета слоновой кости, украшенные примесью марганца, который «рисует» по камню веточки растений. На Старомуйнаковском месторождении сургучные, ситцевые, полосчато-пятнистые яшмы образуют сложный узор фиолетово-красных и других цветов. Природа-творец тщательно трудилась над кварцем, дополнив его гранатом, эпидотом, амфиболом и другими минералами. Линзы имеют длину и ширину в несколько метров. Очень красивы яшмы Нурузовского месторождения. Темно-вишневый, темно-красный цвета чередуются с темно-зеленым, серым и другими.

Яшм на Урале много, здесь есть также зеленые мулдакаевскис и темно-красные мостовские, желто-зеленые кедровские и серо-зеленые калканскис, красивейшие орские яшмы с горы Полковник.

Широко известны и яшмы Алтая. Их декоративность позволила выполнить шедевры художественных изделий на Колыванской шлифовальной и Петергофской гранильной фабриках. Они установлены, как и изделия из уральских яшм, в Зимнем Дворце. Рисунок на изделиях создается чередованием разноцветных полос, параллельных друг другу или образующих очень причудливые переплетения.

Каждый новый образец, каждый новый срез – своя картина. И в каждой из них эстетическое наслаждение дают не изолированные сами по себе цвета, а сочетания красок, их переливы, гармония камня, в котором выражена гармония мира.

3. Технологические способы обработки камня

Все материалы, добываемые из недр земли, проходят сложный процесс обработки, начиная методом их добычи и заканчивая постпродажным обслуживанием. Не исключение и возможности обработки природного камня.

В зависимости от типа камня, его структуры и ценности применяют один из следующих методов добычи:

·  Предварительная разведка и снятие верхнего слоя осуществляется добычей при помощи взрыва. Это наиболее старый и самый «вредный» для каменной породы тип добычи и обработки камня. Ударная волна разрушает структуру мягких пород, а из таких, как гранит, делает мелкую каменную крошку. Отходы при такой технологии добычи и обработки камня достаточно велики, да и качество оставляет желать лучшего. Большие глыбы, пригодные для распилки, составляют не более 70%, а остальные 30% идут в отход. Этот способ считается устаревшим и используется только в случае крайней необходимости или при разведке.

·  Второй по распространенности способ (и наиболее древний) используют при добыче мягких слоистых пород или камня, подверженного скалыванию (например, сланцев). Сначала по прямой направляющей в породу вбиваются металлические клинья на небольшую глубину. Затем клинья равномерно вбивают до конца, важно одновременно вбивать их на небольшую высоту до полного погружения металла в породу. При завершении этого процесса в камне по направляющей образуется прямая трещина, уходящая на большую глубину. Затем осуществляют «откалывание» блока и его транспортировку.

·  Третий способ добычи натурального камня – это метод откалывания при помощи воздушной подушки. Он похож на второй метод тем, что в породе также проделывают отверстие, в него закладывается резервуар, который накачивается воздухом под высоким давлением. Этот способ позволяет избежать появления микротрещин в структуре камня и является более экономичным в плане расходования месторождения, а также позволяет более точно прогнозировать места разлома породы, чем при практически неконтролируемом взрыве.

·  Cамый дорогой, способ добывать натуральный камень – метод камнереза – сегодня наиболее популярен. Обработка камня таким методом позволяет полностью избежать микротрещин и даёт возможность наиболее рационально разрабатывать месторождение. Каменную породу режут специальными пилами с алмазным напылением на зубцах. Такая машина способна проходить в толще мягких и твердых пород. Длина рабочего инструмента (пилы) может составлять до пяти-семи метров. Это наиболее щадящий и экономичный в плане отходов способ добычи камня.

Уже на этапе добычи может быть использовано несколько способов обработки камня. При дальнейшей обработке необходимо учитывать физико-механические показатели породы и возможные способы использования.

3.2 Трудность обработки камня

Стоимость изделия из камня во многом определяется трудоемкостью обработки. Так, для процесса торцового шлифования поверхности изделия, технологическую себестоимость обработки, с учетом методик, можно оценить соотношением:

где СТ – технологическая себестоимость обработки изделия абразивным инструментом, - стоимость минуты: эксплуатации станка, правки круга, минутная тарифная ставка рабочего, соответственно, для j-операции и i-го перехода; - продолжительность вспомогательного времени, машинное время обработки заготовки, время правки круга, соответственно для j-й операции обработки детали; , – соответственно, стоимость и стойкость круга для j-й операции; – соответственно линейный износ круга, отнесенный к одной детали, при обработке заготовки и правке инструмента; – высота активной части абразивного инструмента.

Из этого можно сделать вывод, что снижение стоимости обработки возможно за счет снижения времени обработки поверхности заготовки , вспомогательного времени и правки шлифовального круга на i переходах j операций, а также уменьшения числа операций и переходов абразивной обработки.

То есть, выполняется условие

Поскольку ограничениями реализации технологического процесса изготовления детали являются выполнение требований качества поверхности заготовки, а также конструктивные параметры абразивного инструмента, то выполняется условие:

Следовательно, технологический процесс обработки поверхности заготовки состоит из ряда последовательных операций j и переходов i послойного шлифования, причем:

где n, k – соответственно, количество операций и переходов шлифования, необходимых для обработки поверхности заготовки с заданным уровнем качества поверхностного слоя.

В таком случае, для выполнения условий необходимо решение задачи минимизации количества проходов инструмента. Одним из методов решения задачи снижения трудоемкости изготовления изделия, является использование нового подхода в назначении припусков на послойную обработку поверхности материала.

Заключение

Кремнистая, осадочная или осадочно-метаморфическая горная порода, сложенная на 60–95% объема тонко- и микрозернистым агрегатом кварца, иногда с большей или меньшей долей скрытокристаллического халцедона, а также многочисленных второстепенных минералов, в том числе определяющих ее окраску: оксидов и гидроксидов железа и марганца, различных зеленых и голубых минералов (эпидота, актинолита, хлорита, щелочных амфиболов, пренита), глинистых минералов (до 20%), магнетита, пирита и др. В некоторых слабометаморфизованных яшмах сохранились остатки кремневых скелетов морских одноклеточных водорослей – радиолярий. Породы, в составе которых халцедон преобладает над кварцем (вплоть до полного отсутствия последнего), называют яшмоидами. Название «яшма» происходит от греч. «яспис» (пестрый), вероятно, производного от араб. «яшб», др.-евр. «ясфе» и персидского «яшм». Окраска яшм отличается богатством и разнообразием цветовой гаммы. Известны равномерно окрашенные (однотонные), полосчатые, ленточные, пятнистые и самые красивые пестроцветные яшмы. Некоторые яшмы имеют сложный узор (пейзажные, рисунчатые и т.п.). Преобладающие цвета – серый, от зеленоватого до темно-зеленого, желтый различных оттенков, сургучно-красный, коричневый, реже от голубого до синего или фиолетовый. Яшмы всегда непрозрачны. Залегают яшмы в виде линз и пластов, подчас значительной мощности, но всегда небольшой протяженности. Большинство яшм с вмещающими их породами подверглись метаморфизму. В практике камнерезного дела яшмами называют не только кремнистые породы, но и целый ряд пород различного состава и происхождения, по физическим свойствам близких к собственно яшмам. С яшмами их объединяет способность полироваться до зеркального блеска в сочетании с привлекательными расцветками, твердостью обычно не ниже 6, вязкостью, плотным, массивным сложением и непрозрачностью. Такие породы, в отличие от подлинных яшм и яшмоидов, называют яшмовидными. К ним относятся некоторые богатые кварцем мелкозернистые контактовые роговики, метаморфизованные кислые лавы, вулканические туфы разного состава, иногда также железистые кварциты. Некоторые яшмовидные породы вообще не содержат ни кварца, ни халцедона и состоят преимущественно из полевых шпатов (например, зеленовато-серая калканская яшма с Южного Урала, представляющая измененный вулканический туф пироксен-плагиоклазового состава). К числу яшмовидных пород принадлежат и знаменитые алтайские ревневская и гольцовская яшмы (яшмовидные роговики – контактово-метаморфизованные тонкозернистые глинистые сланцы), «копейчатая» коргонская (фельзитовый порфир) и др. Эти яшмы прославились созданными в 19 в. на Колыванской фабрике произведениями камнерезного искусства: камины дворцов Московского Кремля из темно-голубой и серовато-синей гольцовской яшмы; «Царица ваз» в Эрмитаже – огромная весом ок. 20 т напольная ваза с эллиптической чашей длиной 6 м из волнисто-полосчатой (ленточной) зеленоватой ревневской яшмы и др. Из серой калканской яшмы изготовлена очень красивая ваза высотой 1,3 м, также хранящаяся в Эрмитаже. Яшма – один из самых древних каменных материалов, с которыми познакомился первобытный человек. В наши дни яшма – один из самых популярных (особенно в России) и недорогих поделочных и ювелирно-поделочных камней. Она широко применяется для вставок в различные ювелирно-галантерейные изделия (запонки, булавки для галстуков, перстни, браслеты, броши), а также для изготовления пепельниц, шкатулок, подсвечников, письменных приборов и т.д. Иногда яшму используют и в качестве декоративно-облицовочного камня (для украшения парадных интерьеров). Это один из основных материалов каменных мозаик. Технические яшмы (как правило, однотонные серые или темно-зеленые) идут на изготовление ступок, валков, цапф, опорных призм измерительных приборов. Для улучшения цвета поделочных яшм их иногда искусственно подкрашивают, например, в синий цвет с целью имитации более дорогого и редкого лазурита. Лучшие в мире яшмы добывают в России на Урале (в основном на Южном Урале – между Миассом и Орском), Алтае и Северном Кавказе. Самые экзотические пестроцветные яшмы происходят из месторождения на горе Полковник в Орске. Яшмы известны в Восточном Казахстане (риддерская лавобрекчия), на Украине (в Крыму, в частности, в районе Карадага), в Узбекистане, США (рисунчатые поделочные яшмы из штатов Мэн и Аризона), Германии (Саксония) и Венесуэлы. С глубокой древности и до настоящего времени яшмы добываются в Египте и Индии. Если Вы хотите удивить родных и друзей, то – это ваш выбор!

Использованная литература

горный порода декоративный яшма

1. А.М. Орлов Добыча и обработка природного камня. М., 1977 г.

2. Ю.И. Сычев, Ю.Я. Берлин Шлифовально-полировальные и фрезерные работы по камню. Москва стройиздат 1985 г.

3. Польшаков В.И. Основы торцового шлифования труднообрабатываемых материалов: Монография. – Чернигов: ГКПРИО, 2000. – 331 с.

4. Варданян К.С. Современные камнеобрабатывающие станки и поточные линии. Под ред. акад. АН Арм. ССР М.В. Касьяна. Издательство «Айастан» Ереван 1975 г. – 227 стр.

5. Добыча и обработка природного камня: Справочник / Под общ. Ред. А.Г. Смирнова – М.: Недра, 1990 – 445 с.

6. Регель В.Р, Слуцкер А.Н., Томашевский Э.Е. Кинетичская природа прочности твердых тел. М.: Наука. 1974 – 471 с.

7.http://www.masters.donntu.edu.ua/2004/mech/golovina/diss/index.php Головина Е.Г. Автореферат магистерской диссертации на тему: «Технологические основы и синтез мехатронных устройств плоского шлифования изделий из хрупких неметаллических материалов».

8. http://www.masters.donntu.edu.ua/2002/mech/sirchenko/lib/f1.php

Сирченко О.В. и Калафатовой Л.П. – статья на тему «Исследование механизма формообразования поверхностного дефектного слоя хрупких неметаллических материалов при шлифовании»

9. Б. Личман История Урала с древнейших времен до конца XIX века // » СВ – 96», Екатеринбург 1998, 8 – 33 с.

10. Киевленко Е.Я, Чупров В.И., Драмшева Е.Е. Декоративные коллекционные минералы. М.: Недра, 1987.

11. Ферсман А.Е. Очерки по истории камня, т. 1, М., 1954

12. Андерсон Б. Определение драгоценных камней. М.: Мир, 1983. 456 с.

13. Киевленко Е.Я., Сенкевич Н.Н., Гаврилов А.П. Геология месторождений драгоценных камней. М.: Недра, 1982. 280 с.

14. Корнилов Н.И., Солодова Ю.П. Ювелирные камни. М.: Недра, 1982. 240 с.

15. Куликов Б.Ф., Буканов В.В. Словарь камней самоцветов Л.: Недра, 1988

16. Платонов А.Н., Таран М.Н., Балицкий В.С. Природа окраски самоцветов. М.: Недра, 1984. 197 с.

17. Путолова Л.С. Самоцветы и цветные камни. М.: Недра, 1991.