Наиболее стабильны содержания стронция, титана, натрия. Количество их в коричневых, серых и белых жемчужинах одинаково. Сурьма и олово обнаружены только в одной коричневой жемчужине. Количество других элементов, особенно марганца, магния и кремния, переменчиво. Марганца больше всего в белых жемчужинах, в серых его мало, а в коричневых еще меньше. Кремния, наоборот, больше в коричневых жемчужинах, меньше в серых и белых. Магния примерно поровну в белых и коричневых жемчужинах, а в серых несколько меньше.
Почти одинаковое количество алюминия, бария, железа, меди и молибдена во всех исследованных жемчужинах. Привлекает внимание значительное содержание в белых жемчужинах марганца, в 8 раз превышающее его количество в серых и в 30 раз в коричневых жемчужинах. Такое явление объясняют тем, что марганец преимущественно сорбируется пластинчатыми (перламутровыми) слоями, из которых состоят белые жемчужины, тогда как призматические слои предпочтительнее поглощают серебро.
Анализируя содержание химических элементов в жемчужинах различной окраски, отметим следующее. Коричневые жемчужины обогащены литофильными элементами, а также серебром и свинцом. Большинство серых жемчужин по содержанию в них химических элементов ближе стоят к белым жемчужинам, чем к коричневым. Серые жемчужины (по сравнению с белыми) содержат больше бария, кремния, меди, серебра и молибдена, белые жемчужины — меньше молибдена, серебра и кремния.
Морской жемчуг, извлеченный из раковин черноморской мидии, по сравнению с пресноводным жемчугом содержит вдвое меньше химических элементов. Е. Ф. Шнюков и Д. П. Деменко [1983] обнаружили в двух жемчужинах, добытых в Черном море, такие элементы (в %): магний (1,8—3,8), марганец (<0,0001), медь (0,0001), серебро (0,00001—0,00005), стронций (0,1—0,2), титан (0,0002—0,0005), цирконий (0,001), лантан (0,001—0,002). Последние два элемента найдены только в морских жемчужинах.
Большинство химических элементов, обнаруженных в жемчуге, связаны с процессами жизнедеятельности моллюсков, в частности с их избирательной способностью поглощать эти элементы из воды. Большая часть микроэлементов находится в составе аминокислотной группы гуминовых кислот, входящих в состав органического вещества. Существенную роль в накоплении химических элементов в жемчуге играют обменные процессы, проходящие в клетках «жемчужного» мешка.
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 δ13С, означающим в промилле отклонение величины отношения 13С/12С вещества относительно такого же отношения в эталоне. В табл. 4 приведены сведения о распределении величины δ13С в жемчуге из водоемов Северо-Запада СССР.
Таблица 4. Изотопный состав углерода жемчуга.
Зона жемчужин δ13С, ‰ 1 2 3 4 5 Призматическая —10,2; —10,8 —8,7 —10,5; —9,6 Пластинчатая —12,0 —10,4 —10,8 —10,2
Примечание. Жемчужины: 1 — серая: 2—4 — светло-коричневые; 5 — коричневая.Изотопный состав углерода жемчуга колеблется по δ13С от —8,7 до —12,0‰. Он укладывается в пределы, характерные для δ13С углерода пресноводных карбонатов (δ13С = —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, δ13С которого составляло — 10,5‰, а на последних стадиях отложения кристаллов — из раствора с δ13С = —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 δ13С 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 δ18O, который, как и в случае с углеродом, означает отклонение величины отношения 18O/16O относительно такого же отношения в эталоне. О том, как распределяется величина δ18O в жемчуге из водоемов Северо-Запада СССР, свидетельствуют следующие данные:
Характеристика жемчужин δ18O, ‰ Коричневая призматически-слоистая (оболочка) —19,4 То же (центральная часть) —18,4 Светло-коричневая призматически-слоистая (оболочка) —8,2 То же (центральная часть) —14,5 Перламутр того же моллюска —14,5 Коричневая призматически-слоистая (оболочка) —20,8 Светло-коричневая из украшения, первая половина XIX в. —14,5 То же —14,4 Серая из украшения, I в. до н. э. — I в. н. э. —14,4
Изотопный состав кислорода жемчуга колеблется по δ18O от —8,2 до — 20,8‰ и укладывается в пределы, характерные для δ18O кислорода пресноводных карбонатов. Среднее значение δ18O кислорода исследованных жемчужин — 15,8‰ и несколько выше среднего δ18O пресной воды (—9,11‰). Оно очень близко к δ18O воды Северной Двины (—15,5‰), тогда как δ18O 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 (δ18O = —8,2‰). формируется перламутровый слой, придающий ценность жемчужине. Внешний слой призматически-слоистой жемчужины, наоборот, кристаллизуется из раствора с минимальным содержанием 18O (δ18O = —19,4 и —20,8‰) В одном и том же моллюске перламутровый слой жемчуга содержит больше «тяжелого» изотопа (δ18O = —8,2‰), чем перламутровый слой раковины (δ18O = —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.
