Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор состояния проблемы 10
1.1 . Общая характеристика долеритов и их классификация 11
1.2. Долеритовые месторождения Мира 21
1.3. Долеритовые месторождения Восточной Сибири 25
1.3.1. Долеритовые месторождения Иркутской области 26
1.3.2. Долеритовые месторождения Красноярского края 29
1.4. Области применения долерита 30
1.5. Современные проблемы изучения долерита 33
Выводы 34
2. Петрографические и геммологические свойства долерита 35
2.1. Петрографические свойства долерита 35
2.2. Условия формирования долеритов с различными структурно-текстурными характеристиками 46
2.3. Петрогеохимические свойства долерита 49
2.4. Геммологические свойства долерита 67
2.5. Влияние петрографических и геммологических свойств долерита на его декоративность 70
Выводы 75
3. Физические и технологические свойства долерита . 76
3.1. Физические свойства долерита 76
3.2. Технологические свойства долерита 81
Выводы 86
4. Сравнительный анализ долеритовых месторождений восточной сибири для выявления в них разновидностей пригодных в дизайне 88
Выводы 105
5. Использование долерита в дизайне ювелирных и камнерезных изделий 106
5.1. Обоснование принятия дизайнерских решений 106
5.2. Дизайн камнерезных и ювелирных изделий из долерита
5.3. Технология изготовления мозаичных панно «Колокола» 118
5.3.1. Технология изготовления каменных деталей мозаичных панно 120
5.3.2. Технология изготовления металлических деталей мозаичных панно 123
5.4. Технология изготовления ювелирного гарнитура «Мотылек» 125
5.5. Использование компьютерных технологий при разработке дизайна изделий из камня 128
Заключение 133
Литература 135
Приложение. Словарь геологических терминов использованных в работе
- Общая характеристика долеритов и их классификация
- Петрографические свойства долерита
- Физические свойства долерита
- Обоснование принятия дизайнерских решений
Введение к работе
Актуальность исследования. В настоящее время во всем мире отмечается заметный всплеск интереса к природным камням, используемым в дизайне, что, в свою очередь, определяет рост потребности в расширении ассортимента минералов и горных пород для ювелирной и камнерезной отраслей. При анализе природного камнесамоцветного сырья наше внимание привлек долерит. Его высокодекоративные разности ничем не уступают другим декоративным темноцветным минералам и горным породам, в то время как сейчас его применение ограничивается использованием в строительстве и мемориальных сооружениях. Потенциальные возможности применения долерита в ювелирных украшениях, настенных панно, мелкой пластике весьма высоки. При наличии технологии изготовления перечисленных выше изделий у дизайнера появляется огромное пространство для творчества и, тем самым, для удовлетворения запросов даже самых требовательных потребителей. Природные запасы этого материала огромны при пока еще очень низкой востребованности, обусловленной малой изученностью свойств долерита. Только на территории Восточной Сибири долерит занимает более 1550 тыс. км . Невысокая стоимость камня (3 тыс. руб./т) наряду с прекрасными декоративными характеристиками отдельных его разновидностей делает долерит в перспективе весьма привлекательным материалом для реализации широкого круга дизайнерских решений.
В представляемой работе впервые проведена классификация долеритов на основании их декоративности. Определены условия, влияющие на образование высокодекоративных разностей долерита, изучены физические и технологические свойства. Разработан дизайн и технология изготовления ювелирно-художественных изделий с использованием долерита.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является проведение комплекса исследований для установления свойств долерита, обуславливающих его декоративность, и определение возможности использования декоративных разностей долерита в дизайне ювелирных и камнерезных изделий.
Для реализации поставленных целей были решены следующие задачи:
1. Изучен минералогический состав, петрографические, еммологические, физические, технологические свойства долерита.
2. Определено влияние свойств долерита на формирование высокодекоративных разностей, пригодных для использования в дизайне ювелирных и камнерезных изделий.
3. Установлены условия формирования высоко декоративных разностей долерита (на примере месторождений Восточной Сибири).
4. Разработан дизайн ювелирных и камнерезных изделий с применением высоко декоративных разностей долерита.
5. Разработана технология обработки долерита для изготовления ювелирных и камнерезных изделий.
Объекты, методы исследования и фактический материал. Объектом изучения является долерит месторождений Восточной Сибири. Для решения поставленных задач из месторождений Иркутской области (Ийское, Хребтовое и Падунское, Диабазовое) и Красноярского края (Ловатинское, Локатуйское) было отобрано 59 представительных проб, охватывающих весь спектр наблюдаемых разновидностей долерита.
Для достоверного обоснования защищаемых положений и выводов диссертации использовались следующие методы исследований: микроскопическое изучение 120 прозрачных шлифов на поляризационном микроскопе в скрещенных николях с увеличением 64 раза для выявления минерального состава и структурно-текстурных особенностей пород. Рентгено-флюоресцентный анализ проводился на породообразующие элементы 59 проб, а также Ва, Sr, Zr. Nb для выявления химического и редкоэлементного состава долеритов. Пламенно-фотометрический метод использовался для определения К, Na, Li, Rb, Cs, а приближенно-количественный метод испарения - для определения элементного состава, для установления редкоэлементной специфики долеритов. Микрозондовый анализ выполнялся на микрозонде «Jeol Superprob-733» для установления состава породообразующих минералов долеритов. При сравнении свойств долерита применялся балльно-весовой метод (метод экспертных оценок). В дизайне художественно-декоративных изделий с долеритом был использован метод художественного конструирования (стайлинг). Для оптимизации принятия дизайнерских решений созданы объемные компьютерные модели с применением программ CorelDraw, PhotoShop, Solid Works 2004.
Научная новизна работы. На основании проведенного комплексного исследования свойств долерита установлено:
- долерит имеет высокодекоративные разности пригодные для использования в дизайне ювелирных и камнерезных изделий, что позволяет предлагать его в качестве нового декоративного материала;
- появление высокодекоративных разностей долерита в массиве горных пород зависит от условий его кристаллизации, обеспечивающих оптимальные соотношения компонентов в минеральном составе породы, в размерности зерен породообразующих минералов, в характере минералов-включений, способствующих формированию благоприятных структурных и текстурных характеристик, цветности и блеска камня, возникновению в нем оптических эффектов, что делает его пригодным для использования в дизайне.
- Определены критерии классификации долерита для выявления высокодекоративных разностей и разработана технология его обработки для реализации дизайнерских решений ювелирных и камнерезных изделий.
Практическая значимость работы:
- предложен новый природный декоративный материал — долерит, для использования его в дизайне ювелирных и камнерезных изделий;
- результаты, полученные в процессе изучения свойств долерита, позволяют оценить перспективность любых месторождений на возможность обнаружения в них промышленных запасов высокодекоративных разностей камня;
- разработан дизайн и технология обработки долерита для изготовления ювелирных и камнерезных изделий, применены компьютерные технологии для оптимизации принятия дизайнерских решений при использования долерита.
Результаты проведенных исследований используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных занятий в Иркутском государственном техническом университете по курсам: «Научные и технологические основы камнерезных работ», «Основы технологии ювелирного производства», «Технология изготовления мозаик из декоративно-облицовочных камней».
Основные защищаемые положения:
1. Долерит является горной породой, высокодекоративные разности которой пригодны для использования в дизайне ювелирных и камнерезных изделий и позволяют рекомендовать его в качестве нового декоративного материала;
2. Декоративность долерита и его пригодность в дизайне обеспечивается петрографическими, геммологическими, физическими свойствами камня. К высокодекоративным разностям долеритов относятся породы, состоящие из равного количества темноцветных (пироксены, оливины) и светлоокрашенных (плагиоклазы) породообразующих минералов, с размером зерен 1 до 2 мм, черного цвета с зеленоватым оттенком, с пойкилоофитовой структурой и равномерно пятнистой текстурой, полуметаллическим блеском , наличием таких оптических эффектов, как иризация и лабрадоресценция.
3. Формирование в массиве горных пород участков, содержащих высокодекоративные разности долерита, зависит от условий кристаллизации массива при остывании магматического расплава. Установлено, что наиболее благоприятными являются внутренние части остывающего магматического расплава, что позволяет прогнозировать перспективность месторождений долерита на обнаружение сырья для реализации дизайнерских проектов.
4. Классификация, сделанная на основе изученных свойств долерита (состав, структура, текстура, цвет, оптические эффекты), является базой для выбора дизайнерских решений при создании ювелирных и камнерезных изделий с его использованием.
Апробация работы и публикации. Основные положения данной работы обсуждались на семинарах кафедры геммологии и на научно-технических конференциях «Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований» в 2002, 2003, 2004 годах в Иркутском государственном техническом университете. В 2003 году на IV международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» в Московском государственном геологоразведочном университете.
По теме диссертации опубликованы тезисы доклада и четыре статьи.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения общим объемом 145 машинописных страниц, включающих 38 рисунков, 21 таблицу, список литературы из 77 наименований.
Работа выполнена в Иркутском государственном техническом университете, в Институте геохимии СО РАН. Автор работы благодарит научного руководителя: д. г.-м. наук, профессора Р. М. Лобацкую за постановку задач, постоянное внимание, помощь и поддержку в работе. Научные исследования проводились в сотрудничестве с заведующим кафедрой физики профессором Н. П. Коноваловым. Автор получал постоянные консультации и помощь д. г.-м. наук профессора Б. М. Шмакина, директора геологического музея объединения «Иркутскгеология», директора Восточно-Сибирского центра CAD/CAM-технологий к. т. н. Ф. В. Медведева, к. г.-м. Н. Е. Литасова, художника Е. А. Гончаровой, художника-ювелира П. А. Овсянникова, аналитиков лаборатории рентгеновских методов анализа Института геохимии СО РАН А. Л. Финкелынтейн и Л. А. Павловой, аналитика химико-аналитической лаборатории Института геохимии СО РАН СИ. Шигорову, аналитика лаборатории спектрального анализа и стандартных образцов А.А. Нестеровой. Особую благодарность автор выражает д.г.-м.н., профессору В.И. Левицкому за глубокие полноценные консультации при проведении исследований вещественного состава долеритов и предоставленные материалы. Автор благодарен коллективу кафедры геммология, оказавшему поддержку в работе над диссертацией, автор выражает свою искреннюю признательность.
Общая характеристика долеритов и их классификация
Название долерит происходит от греческого слова «doleros», что означает «обманчивый». Впервые в научной литературе он был описан в 1815 году П. Л. Кордье, который обнаружил его в базальте. Позже Р. Ж. Гаюи дал этой породе название долерит (1822). Он описал его как: «крупно-и среднезернистый базальт, обладающий долеритовой или офитовой структурой» [14,65,67]. Ранее долерит рассматривали как кристаллическую смесь Лабрадора и авгита и некоторого количества титаносодержащего магнетита [33]. В Америке долерит называют «диабазом», в Великобритании распространен термин «микрогаббро» [58].
В Большой Советской Энциклопедии [15] долерит определен как: «...магматическая горная порода, эффузивная или интрузивная, формирующаяся на малой глубине и имеющая состав базальта . Порода характеризуется полнокристаллической, крупнозернистой долеритовой (или офитовой) структурой (агрегат пироксена , нередко вместе с оливином , в виде изометрических зерен выполняет угловатые участки между призмами плагиоклаза ). Образуется в результате медленного застывания базальтового расплава в центральных частях крупных лавовых потоков или в жилах. В строительстве применяется как штучный камень или для изготовления щебня».
В геологическом словаре [14] термин «долерит» определен как: «...яснокристаллический мелко- и среднезернистый базальт, обладающий долеритовой или офитовой структурой и не содержащий стекла. Долерит состоит преимущественно из плагиоклаза (обычно Лабрадора) и пироксена, иногда содержит оливин (оливиновый долерит)».
В современной научной литературе долерит описывается как горная порода основного состава, разновидность базальта (К0,об4 Nai,694 Са3дзі Mg3 273 Mn0,o57 Fe3j350 Fe1;356 Al4;7i6 Tiij592 Sii3j508 O50), характеризующаяся лучшей раскристаллизованностью (Маракушев А. А., 1981). Порода обычно имеет темно-серые с зеленоватым оттенком или почти черные цвета, обладает плотной основной массой, в которой часто находятся вкрапленники (до 20-25 %), представленные плагиоклазом, пироксеном и оливином, реже рудными минералами (титаномагнетит и ильменит ).
В целом, долериты из разных месторождений мира, это породы обычно с афировой или порфировой структурой, с размером микролитов 0,5 мм. Структура основной массы в них долеритовая, офитовая, пойкилоофитовая. В долеритах с офитовой структурой пироксен ксеноморфен по отношению к плагиоклазу и выполняет промежутки между призмами последнего. В долеритах с пойкилоофитовой структурой размеры зерен пироксена и плагиоклаза примерно равны. В долеритах с долеритовой структурой размеры зерен пироксена во много раз превышают размеры призм плагиоклаза, которые наблюдаются в этом случае в виде идиоморфных включений в крупных индивидах пироксена.
В книге «Классификация магматических (изверженных) пород и словарь терминов. Рекомендации Подкомиссии по систематике изверженных пород Международного союза геологических наук» (1997) [26] «Долерит (dolerite) - это порода со средней величиной зерен между базальтом и габбро , состоящая существенно из плагиоклаза, пироксена и рудных минералов; часто с офитовой структурой. Если присутствует оливин, порода может быть названа оливиновый долерит, если кварц -кварцевый долерит».
Таким образом, по поводу состава и структуры долерита мнения исследователей нередко противоречивы. По существующим общепринятым представлениям о генезисе этой горной породы, долериты образовались из базальтовой магмы, застывшей в гипабиссальных условиях на небольшой глубине (не превышающей километра), что обусловило их массивность и отсутствие пор. Они образуют мощные пластовые тела толщиной в десятки и даже в сотни метров, покрывающие обширные пространства плоскогорий. Пластовые интрузии долеритов залегают между слоями горизонтальных или слабо наклоненных песчаников, аргиллитов и других осадочных пород. Каждое пластовое тело геологически самостоятельно и прослеживается на земной поверхности на десятки, и даже сотни метров. Они слагают силлы и дайки , но наблюдаются и в эффузивном залегании совместно с базальтами (представляют более раскристаллизованные участки потоков или покровов) (Лебединский В. И. 1963, Трусова И. Ф., Чернов В. И., 1982).
Классификационные критерии, выделяющие различные градации той или иной горной породы могут быть различными. К настоящему времени известны два подхода к классификации долерита.
Первая классификация базируется на геолого-петрографических данных и включает типизацию долерита по структуре и процентному содержанию вторичных минералов для последующего анализа генетических характеристик (Гоньшакова В. И., 1961). Эта классификация основана на изучении и типизации долеритов из различных регионов, в кратком виде представлена в таблице 1.1. и детально рассмотрена ниже.
Палагонитовые миндалекаменные долериты выделены и описаны в среднем течении бассейна реки Мархи (район реки Мастах). Она характеризуется развитием палагонита в промежутках между зернами плагиоклаза и пироксена; реже палагонитовыми миндалинами. Порода состоит из плагиоклаза, пироксена, редко оливина, палагонита и рудных минералов, среди которых преимущественным развитием пользуются свободный ильменит и титаномагнетит, в небольшом количестве присутствуют пирротин , пирит , халькопирит . Среди акцессорных минералов встречаются следующие минералы: циркон, корунд, шеелит и рутил , шпинель, флюорит, металлический сланец , хромит и галенит . Структура типично офитовая или микроофитовая.
Петрографические свойства долерита
В прозрачных шлифах были изучены долериты четырех месторождений Иркутской области: Ийского (25 шлифов), Хребтового (25 шлифов), Падунского (15 шлифов) и Диабазового (15 шлифов). Данные о породах Алгашетского и Мугунского месторождений рассмотрены по фондовым данным [72,75]. Долериты Иркутской области представляют собой мелко- и среднезернистые породы с офитовой, пойкилоофитовой и долеритовой структурой. Обычно породы состоят из моноклинного пироксена (чаще всего, авгита), плагиоклаза (андезин, лабрадор, битовнит), оливина и рудных минералов (рис. 2.1.). Для месторождений Иркутской области характерны свежие, невыветрелые разности долерита.
Долериты Ийского месторождения характеризуются однородностью состава, структуры и внешнего облика. Макроскопически долериты представляют собой породы, черного, серо-черного, темно-серого цвета с зеленоватым оттенком, состоящие из моноклинного пироксена (23 - 45 %), плагиоклаза (45 - 55 %), оливина (1- 10 %) и ряда рудных минералов (1-3 %). Плагиоклаз образует идиоморфные кристаллы, с выраженным двойникованием (образует как простые, так и полисинтетические двойники). Не измененные или слабо измененные разности плагиоклаза представлены лабрадором и битовнитом, сильно измененные разности - андезином. Пироксен моноклинный (авгит), обычно образует ксеноморфные зерна. Оливин встречается в виде зерен неправильной или округлой формы. Рудные минералы представлены титаномагнетитом, ильменитом и магнетитом, в единичных зернах встречаются: халькопирит, гематит, пирит и пирротин. По содержанию оливина среди долеритов Ийского месторождения четко выделяются две группы пород: а) с крайне незначительным содержанием оливина (1-3 %); б) разности с большим содержанием оливина (5-10 %). Вторичные минералы представлены: хлоритом, серицитом, эпидотом и серпентином, в единичных количествах встречается кварц. В месторождении преобладают долериты с пойкилоофитовой структурой, равномернопятнистой текстурой (рис. 2.2).
Долериты месторождения Хребтового представляют собой черную, серовато-черную породу, состоящую преимущественно из плагиоклаза (45-70 %), моноклинного пироксена (23-45 %), оливина (1-10 %) и рудных минералов (1-5 %). В качестве вторичных минералов в количестве от 1 до 5 % встречаются: хлорит, серицит, эпидот, кварц, биотит, серпентин, сфен. Долериты относятся к оливиносодержащим, оливиновым и кварцевым типам.
Плагиоклаз образует идиоморфные кристаллы, размером 1-2 мм, располагающиеся в более крупных зернах пироксена. Слабо измененные его разности относятся к лабрадору или битовниту, а сильно измененные - к андезину.
Пироксен моноклинный, чаще авгит, как правило, представлен ксеноморфными зернами с размером зерен от 0.5 до 3 мм. По контактам между зернами и по трещинам развивается эпидот.
Оливин имеет неправильные или округлые зерна, располагающиеся между лейстами пироксена и плагиоклаза. Оливин сильно изменен серпентином. В месторождении преобладают породы с долеритовой структурой, неявнопятнистой текстурой (рис. 2.3).
В Падунском месторождении долериты однородны по составу, имеют темно серый цвет с зеленоватым оттенком. Породообразующие минералы в данной горной породе представлены: плагиоклазом (битовнит) в количестве 55 - 60 %, который образует идиоморфные кристаллы с хорошо выраженной спайностью, корродирован кварцем и серицитом; пироксеном (36-29 %), моноклинной и ромбической генерацией, имеющим ксеноморфную форму, в некоторых случаях по пироксену развивается хлорит. В единичных случаях в породе встречается оливин (1 %), образующий зерна ксеноморфной формы, в большинстве случаев он полностью замещен эпидотом. Количество рудных минералов колеблется от 1 до 6 %. Вторичные минералы (5-10 %) представлены: хлоритом, развивающимся по рудным минералам, а совместно с серицитом корродирует плагиоклаз с образованием серицит-хлоритового агрегата; кварцем, замещающим плагиоклаз, серпентином и эпидотом развивающимися по оливину. Долериты Падунского месторождения относятся к кварцевому типу. Структура долеритов Падунского месторождения в основном офитовая, реже долеритовая. Сильно измененные разности имеют гидротермально-измененную структуру (рис. 2.4). Текстура долеритов Падунского месторождения массивная.
Долериты разреза Диабазового макроскопически представляют собой породу черного цвета. Они состоят из плагиоклаза - 62 %, пироксена - 25 %, оливина - 5 %, рудного - 3 % и акцессорного минерала, представленного апатитом. Из вторичных минералов в данной горной породе обнаружены: эпидот, серицит и хлорит - всего 4 %. Долериты относятся к оливиносодержащему типу. Плагиоклаз (лабрадор) представлен идиоморфными кристаллами с хорошо выраженной пересекающейся спайностью. Образует как простые, так и полисинтетические двойники. Плагиоклаз частично корродирован серицит-хлоритовым агрегатом. Пироксен (авгит) ксеноморфный, располагается в интерстициях зерен плагиоклаза. По пироксену развивается эпидот. Оливин образует ксеноморфные зерна округлой формы. Зерна оливина замещены эпидотом, а он в свою очередь хлоритом. Рудные минерала представлены ксеноморфными зернами черного цвета, которые не просвечивают в проходящем свете. Структура пород разреза Диабазовый в основном долеритовая, реже офитовая (рис. 2.5), текстура неявнопятнистая и массивная.
Физические свойства долерита
Для изучения физических свойств были отобраны пробы долерита разного качества из месторождений Иркутской области: Ийского (высокодекоративные) и Хребтового (среднедекоративные). Из отобранных проб изготавливались необходимые для исследования образцы различных параметров форм и размеров [4]: 1. для получения значения твердости применялись кубы 5x5x5 см (образцы № 3 и № 4 (месторождение Ийское), № 5 и № 6 (месторождение Хребтовое)). 2. для определения механических констант - призмы 5x5x12 см (образцы № 1 (месторождение Ийское) и № 2 (месторождение Хребтовое)), кубы - 5x5x5 см (образцы № 3 и № 4 (месторождение Ийское), № 5 и № 6 (месторождение Хребтовое));
Все определения выполнялись автором на лабораторном оборудовании Иркутского государственного технического университета.
Удельный вес долерита вычислен при помощи метода гидростатического взвешивания с точностью ±0,001 г. Образец известного веса, определялся вес порошка в воздухе, опускался в четыреххлористый углерод. Твердость долерита испытывалась на твердомере ТМ - 102 с нагрузкой 100 кгс. Исследуемый образец долерита помещается на стол твердомера. Твердость фиксируется шкалой прибора при ударе шаровидного алмазного бойка о поверхность камня. Для удобства дальнейшего изучения долерита полученные результаты твердости были переведены в условные единицы по Моосу, которые занесены в таблицу 3.1.
Предел прочности при сжатии (сопротивляемость нагрузкам) устанавливался на гидравлическом прессе ИП - 50. Кубические образцы помещались между плитами пресса и нагружались до разрушения. Нагрузки, при которых произошло разрушение, занесены в таблицу 3.2. Предел прочности при сжатии рассчитывается с помощью формулы: р = сжатия где R сжатия - предел прочности при сжатии в Па, N - нагрузка в кН, S - площадь образца в см2.
Как видно из результатов физических исследований долерита, в целом, он относится к тяжелым породам (2,976-3,154 г/см3) с незначительной пористостью (от 1,390 до 1,570 %) и с хорошими прочностными свойствами (37,7-50,5 мПа).
На основании проведенного анализа физических свойств высоко- и среднедекоративных типов долерита из месторождений Ийского и Хребтового установлено, что высокодекоративные разности долерита обладают наилучшими физическими свойствами. Они характеризуются более легким весом (2,976 - 3,102 г/см3), чем среднедекоративные, из-за присутствия меньшего количества рудных минералов (ильменит, магнетит) (4,7-5,3 г/см ), а так же вследствие наличия гораздо большего количества легкого плагиоклаза (2,62-2,76 г/см3). Высокодекоративные долериты отличаются лучшими прочностными свойствами (50,5 мПа), чем среднедекоративные. Для высокодекоративных разностей долерита, характеризующихся пойкилоофитовой структурой не характерно развитие вторичных минералов по пироксенам, что и обеспечивает их высокие прочностные свойства.
Среднедекоративные породы с долеритовой структурой менее прочные (37,7 мПа) и более тяжелые (2,986 - 3,154 г/см3) из-за присутствия большего количества рудных минералов, которые утяжеляют породу. Так же они обладают значительно более низкими прочностными свойствами из-за высокой механической нарушенности зерен пироксенов многочисленными трещинами, по которым развиваются хлорит и серицит, которые значительно ослабляют прочностные свойства породы.
Результаты исследования физических свойств долерита показывают, что высокодекоративные разности данной горной породы могут применяться в дизайне ювелирных изделий, среднедекоративные разности долерита могут найти свое применение в камнерезных изделиях.
Изучение технологических свойств базировалось на приведенных выше петрографических и физических характеристиках долерита. К технологическим свойствам долерита относятся скорости резания и шлифования, а так же качество полировки (табл. 3.3, 3.4). Изучались так же плотность, твердость и хрупкость. Эксперименты по полированию образцов низко-, средне- и высокодекоративных разностей показали, что добиться появления зеркальной полировки можно только при полировании высокодекоративных разностей (первая категория, 170-140 единиц), что обусловлено минеральным составом (незначительное количество второстепенных включений, прежде всего рудных минералов, отсутствие вторичных минералов) и равномернозернистой пойкилоофитовой структурой [23].
Средняя твердость долерита (по шкале Мооса 5-6) способствует легкости его обработки. Высокодекоративные разности долерита с оптимальными физическими и технологическими свойствами поддаются обработке легче, чем среднедекоративные долериты. Результата технологических экспериментов приведены в таблице 3.3.
Распиливание производилось на распиловочном станке с ручной подачей. Скорость вращения шпинделя 3000 об/мин. В качестве инструмента использовался отрезной диск с металлокерамическим ободком, насышеным алмазом, диаметром 300 мм.
Шлифование и полирование осуществлялось на универсальном шлифовально-полировальном станке [5] со съемными планшайбами. Для шлифования использовались алмазные круги с размером зерна 150 мкм, диаметром 250 мм, окружной скоростью круга 25 м/с. Частота вращения шкива 1910 об/мин. Для полирования употреблялись войлочные круги диаметром 250 мм, окружная скорость 10 м/с, частота вращения шпинделя 765 об/мин. Для определения скорости распиливания применялись образцы долерита размером 10x10x1 см из месторождений Иркутской области (Ийского - высокодекоративные разности с пойкилоофитовой структурой, Хребтового - среднедекоративные разности с долеритовой структурой, Диабазового - низкодекоративные разности с офитовой структурой). Проводилось три замера времени распиливания с помощью секундомера.
Первым распиливался образец № 1 из Ийского месторождения. Распиливание заняло 2,5 минуты, для разрезания образца № 2 из месторождения Хребтового понадобилось 2,8 минут, а на распиливание долерита (образец № 3) из месторождения
Обоснование принятия дизайнерских решений
Принцип формообразования в дизайне гласит: конструкция формы, технология и декор проектируемого изделия подчиняются свойствам материала [В. И. Даниляк и др., 1990]. Поэтому при выборе дизайнерских решений большую роль играют все рассмотренные выше свойства долерита.
На предъявляемые к материалу требования, в первую очередь, утилитарность, в большой степени оказывают влияние физические и геммологические свойства (рис. 5.1), определяющие пригодность долерита для применения в качестве ювелирно-поделочного материала.
В свою очередь, технологичность на прямую связана с петрографическими и физическими свойствами долерита, которые взаимно влияют друг на друга и дополняют друг друга (рис. 5.2).
Вся совокупность данных, полученных при изучении свойств долерита, позволяет сделать вывод о соответствии его высокодекоративных разностей требованиям, предъявляемым к материалам, применяемым в дизайне, в том числе в дизайне ювелирных изделий.
Декоративность долерита обеспечивается его петрографическими и геммологическими свойствами (рис. 5.3). Долериты представлены несколькими разновидностями, отличающимися своей декоративностью. Высокодекоративные долериты эстетичны, а их эмоциональное воздействие, благодаря цвету, блеску, иризации и лабрадоресценции, ассоциируется в художественных изделиях с элегантностью, что является характерным для восприятия любых художественных изделий с использованием черного цвета, в особенности построенных на контрасте черного и белого цветов близкой насыщенности (X. Чидзиива, 2003).
Долериты месторождений Ийского, Хребтового, Диабазового как было показано выше, вполне соответствуют предъявляемым к дизайнерским материалам требованиям.
Соответствие высокодекоративных разностей исследованного долерита выше перечисленным требованиям, их эстетический и технологический потенциал, позволяют использовать долерит не только в по камнерезном, но и в ювелирном производстве. Учитывая структурно-текстурные особенности долерита, его цвет и оптические эффекты, его можно применять в настенных панно и ювелирных изделиях, создаваемых в мозаичной технике.
Для выявления дизайнерских возможностей долерита его высокодекоративные разности были использованы при создании ряда ювелирных и камнерезных изделий. При разработке дизайна настенных панно (рис 5.5, 5.6, 5.7) из долерита и белого мрамора использовались следующие дизайнерские характеристики [18, 57,59]. 1. Внешняя форма настенного панно «Малиновый звон» построена на принципе зеркальной симметрии, эта форма базируется на переплетении и перетекании простейших геометрических фигур, таких как: круг, овал, прямоугольник, одна в другую. Прямоугольная форма рамки плавно переходит в овальное тело колокола, овал, в свое время, включает в себя прямоугольные и округлые формы, образующие крест и церковь. Форма настенного панно «Воспоминания о Барселоне» опирается на принцип асимметрии. Плавные линии, перетекающие одна в другую, противопоставляются резко очерченным треугольным формам, подчеркивая асимметричность композиции. В настенном панно «Набат» форма построена на принципе строгой симметричности элементов. Элементы композиции данного панно имеют строгие геометрические формы: квадрата, прямоугольника, треугольника и круга, которые связаны в единое целое, создавая необходимую автору атмосферу. 2. Соотношение. Прежде всего, это соотношение размеров входящих в изделие элементов. В то же время, это цветовое сочетание, использованное в данном изделии, а так же сочетание материалов. Соотношения, в первую очередь, определяются на отношениях высоты к ширине и глубине изделия. При проектировании настенного панно «Малиновый звон» были использованы, в основном, простые отношения, такие как 1:1, 2:1 (в центральной части композиции), а так же применялись иррациональные пропорции (в основных размерах панно был применен принцип золотого сечения, ширина изделия относится к высоте как 5:8) [10, 61, 62]. В настенных панно «Воспоминания о Барселоне» и «Набат» так же применялся принцип золотого сечения и простые соотношения, которые выражены в отношении цвета, материалов и в размерах деталей композиции. Соотношение металла и камня, применяемое во всех разработанных изделиях, можно назвать классическим. В ювелирных изделиях оно встречается повсеместно. Эксклюзивность решения заключается в использованном каменном материале. 3. Объемно-пространственное решение определяет направление размещения изделия по горизонтали или вертикали, оно может быть фронтальным или горизонтальным. Это определяется отношением длины и высоты к глубине. Если высота и длина много больше глубины, то объемно-пространственное решение будет фронтальным, если нет - горизонтальным. Во всех рассматриваемых изделиях использовано фронтальное объемно-пространственное решение («Малиновый звон» - 226,3 мм » 4 мм, «Воспоминание о Барселоне» - 252 мм » 6 мм, «Набат» - 250 » 6 мм). 4. Выбор материала играет немаловажную роль в дизайне ювелирных изделий. При выборе материала необходимо учитывать физические и технологические свойства, цветовое сочетание и способ обработки. В настенных панно «Колокола» использованы черный с зеленоватым оттенком долерит и белый мрамор, в качестве закрепки и дополнительного элемента украшения применен мельхиор.
При реализации дизайнерского проекта в настенных панно в качестве основного материала использован долерит Ийского месторождения, с мелкозернистой пойкилоофитовой структурой, равномернопятнистой текстурой и отчетливо проявляющейся иризацией. При разработке и реализации проекта использованы физико-механические свойства долерита из этого месторождения: плотность - 3,039 г/см , объемная масса — 2,781 г/см , пористость - 1,54 %, предел прочности при сжатии - 153 мПа, его хорошие технологические свойства: долерит легко режется, шлифуется, принимает зеркальную полировку. Выбранный каменный материал привлекает такими дизайнерскими характеристиками как: a. соотношение входящих в породу составных частей (сочетание лейкократовых и меланократовых, а так же рудных минералов) создает неповторимый пятнистый рисунок, который ритмично и равномерно повторяется по всей поверхности камня; b. цветовое сочетание (серый - черный - желтый - белый) не только зрительно приятен, но и способствует созданию приятной атмосферы; при попадании на полированною поверхность камня лучей света появляются и исчезают желтоватые отблески, создаваемые иризирующим плагиоклазом, подобный эффект в сочетании с мягким цветом и блеском мельхиора многократно усиливает дизайнерские качества долерита.
Кроме мельхиора в настенных мозаичных панно из серии «Колокола» применен белый мрамор из Бугульдейского месторождения, расположенного на территории Иркутской области, на юго-западном побережье озера Байкал. Макроскопически мрамор представляет собой плотную мелкозернистую породу белого цвета. Физико-механические свойства мрамора: плотность - 2,76 г/см , объемная масса - 2,72 г/см , пористость - 1,62 %, предел прочности при сжатии - 86 мПа. Технологические свойства: мрамор легко режется и шлифуется, полировка затруднена из-за наличия в породе зерен кварца и тремолита [41].
