Изотопный состав углерода жемчуга. Изотопный состав углерода арагонита жемчуга несет информацию о характере растворов, из которых происходило его отложение в теле моллюска. Количественное соотношение устойчивых изотопов углерода 12С и 13С в карбонатах выражается коэффициентом 13С, означающим в промилле отклонение величины отношения 13С/ 12С вещества относительно такого же отношения в эталоне. В табл. 4 приведены сведения о распределении величины 13С в жемчуге из водоемов Северо-Запада СССР.

Таблица 4. Изотопный состав углерода жемчуга.

Изотопный состав углерода жемчуга колеблется по 13С от —8,7 до —12,0‰. Он укладывается в пределы, характерные для 13С углерода пресноводных карбонатов ( 13С = —5:—15,0‰). Из полученных данных можно заключить, что образование жемчуга происходит при участии бикарбонатных растворов с разным изотопным составом углерода. Серая и светло-коричневая жемчужины, состоящие в основном из призматических слоев и тонкой оболочки, сложенной пластинчатыми слоями кристаллов арагонита, формировались из растворов, изотопный состав которых изменялся в сторону облегчения. При этом изотопный состав углерода жемчужин изменялся соответственно в такой последовательности: —10,2 и — 10,8‰ (призматическая зона) и —12,0‰ (пластинчатая зона); —8,7‰ (призматическая зона) и —10,2‰ (пластинчатая зона). Формирование коричневой жемчужины, сложенной призматическими кристаллами арагонита, вначале происходило из раствора, 13С которого составляло — 10,5‰, а на последних стадиях отложения кристаллов — из раствора с 13С = —9,6‰. То есть изотопный состав углерода коричневого жемчуга в процессе отложения изменялся не в сторону облегчения, как в светлой и светло-коричневой жемчужинах, а в сторону утяжеления. Причины данного явления необходимо исследовать. В связи с этим изучение изотопного состава жемчуга нельзя считать завершенным. Несомненно, что на величину 13С углерода арагонита жемчуга влияют многие факторы. Учесть их сейчас не представляется возможным.

Изотопный состав кислорода жемчуга.На условия образования жемчуга и на особенности развития моллюсков указывает соотношение в них стабильных изотопов кислорода 16O и 18O. Оно выражается коэффициентом 18O, который, как и в случае с углеродом, означает отклонение величины отношения 18O/ 16O относительно такого же отношения в эталоне. О том, как распределяется величина 18O в жемчуге из водоемов Северо-Запада СССР, свидетельствуют следующие данные:

Изотопный состав кислорода жемчуга колеблется по 18O от —8,2 до — 20,8‰ и укладывается в пределы, характерные для 18O кислорода пресноводных карбонатов. Среднее значение 18O кислорода исследованных жемчужин — 15,8‰ и несколько выше среднего 18O пресной воды (—9,11‰). Оно очень близко к 18O воды Северной Двины (—15,5‰), тогда как 18O главных жемчугоносных рек Северо-Запада СССР (Кеми, Варзуги, Умбы, Онеги), откуда наиболее вероятно были добыты жемчужины, равно —9,1:—9,7‰ [С. Д. Николаев, В. И. Николаев, 1976]. То есть прямого унаследования изотопного состава кислорода речной воды изотопным составом кислорода жемчуга не происходит. В данном случае следует допустить возможность биологического фракционирования изотопов кислорода, приводящего к обеднению арагонита жемчуга «тяжелым» изотопом кислорода 18O. Важно подчеркнуть, что из растворов наиболее обогащенных этим изотопом ( 18O = —8,2‰). формируется перламутровый слой, придающий ценность жемчужине. Внешний слой призматически-слоистой жемчужины, наоборот, кристаллизуется из раствора с минимальным содержанием 18O ( 18O = —19,4 и —20,8‰) В одном и том же моллюске перламутровый слой жемчуга содержит больше «тяжелого» изотопа ( 18O = —8,2‰), чем перламутровый слой раковины ( 18O = —14,5‰). Переход арагонита в кальцит почти не меняет изотопный состав кислорода исходного карбоната.

Пористость.Жемчужины из водоемов Северо-Запада СССР имеют небольшую пористость. Причем пористость коричневого жемчуга значительно выше, чем белого и серого. Полагают, что только в коричневом жемчуге имеется некоторое количество пор, сосредоточенных главным образом в интервале эквивалентных радиусов 3—5 нм. Суммарная пористость не превышает 1% объема образцов. Если принять во внимание небольшие размеры жемчужин (первые миллиметры), то можно считать их удельную поверхность довольно значительной для всех образцов, особенно для коричневого жемчуга. Это подтверждается наличием пор небольшого размера, часть которых, как подчеркивает Кораго, находится в области эквивалентных радиусов менее 3 нм, не измеряемой на ртутном порометре.

Люминесценция (холодное свечение под действием облучения) — один из важных признаков вещества. Сущность люминесценции состоит в том, что многие минералы, поставленные на пути рентгеновских, катодных или ультрафиолетовых лучей, сами начинают излучать свет. У различных минералов люминесценция разная как по силе, так и по цвету. Известно также, что химически чистые вещества обычно не дают свечения. Необходимы примеси других веществ в минерале в количестве от тысячных долей процента до нескольких процентов, чтобы вызвать его свечение. Поэтому в зависимости от примесей один и тот же минерал в различных месторождениях светится разным светом.