Гранатовая группа
гранат | |
---|---|
Альмандин из Гранатового уступа близ Врангеля , остров Врангеля , Аляска с ромбическим додекаэдром и трапециевидными поверхностями (размер 2,3 см × 2,3 см × 2,2 см) | |
Общие и классификация | |
химическая формула | общая структурная формула: [8] X 3 [6] Y 2 ( [4] ZO 4 ) 3 |
Минеральный класс (и, возможно, кафедра) |
Силикаты и германаты - островные силикаты (несиликаты) |
Системный номер Струнцу и Дане |
9-я AD.25 ( 8-я редакция : VIII / A.08) с 51.04.03a по 51.04.03d и 51.04.04 |
Кристаллографические данные | |
Кристаллическая система | кубический |
Кристаллический класс ; условное обозначение | кубический гексакизоктаэдр; 4 / м 3 2 / м |
Частые грани кристаллов | {110}, {211} |
Физические свойства | |
Твердость по шкале Мооса | От 6,5 до 7,5 |
Плотность (г / см 3 ) | От 3,5 до 4,3 |
Расщепление | несовершенный |
Перерыв ; Упорство | раковинный, осколочный, хрупкий |
цвет | переменная, часто красно-коричневая, желто-зеленая, черная |
Цвет линии | белый |
прозрачность | от прозрачного до непрозрачного |
блеск | Стекло, жир, смоляной блеск |
магнетизм | ферримагнитный |
Группа гранатов (короткая граната ) - важная группа породообразующих минералов из отдела островных силикатов (несосиликатов).
Общая формула граната: [8] X 3 [6] Y 2 [ [4] ZO 4 ] 3 или A 3 2+ B 2 3+ [RO 4 ] 3 , где 'X', 'Y' и 'Z 'или' A ',' B 'и' R 'не представляют химические элементы , но представляют определенные места в кристаллической решетке. Соответствующие узлы решетки могут быть заняты разными ионами :
- X или A: преимущественно двухвалентные катионы , додекаэдрические, окруженные восемью анионами кислорода, в основном Mg 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ и Ca 2+, но также Y 3+ или Na +
- Y или B: преимущественно трехвалентные катионы, октаэдрические, окруженные шестью анионами кислорода, в основном Al 3+ , Fe 3+ , Cr 3+ и V 3+ , но также Ti 4+ , Zr 4+ , Sn 4+ , Sb 5+ или Mg 2+ , Mn 2+
- Z или R: преимущественно четырехвалентные катионы, окруженные четырьмя анионами кислорода, в основном Si 4+ , но также Al 3+ , Fe 3+ , Ti 4+ , P 5+ , As 5+ , V 5+.
- Анион: в основном O 2- , редко также (OH) - или F -
В пределах верхней группы граната, которая включает все минералы, кристаллизующиеся со структурой граната, включая минералы из других классов минералов (например, галогениды, гидроксиды), группа гранатов включает все минералы с 12 положительными зарядами на формульную единицу в Z-положении. В настоящее время (2013 г.) это только силикаты .
Минералы граната обычно кристаллизуются в кубической кристаллической системе и образуют преимущественно изометричные кристаллы с характерными формами ромбического додекаэдра (также устаревших гранатов ), икоситетраэдров и их комбинаций.
Гранаты обычно прозрачны до полупрозрачных, с множеством посторонних примесей, а в крупных минеральных агрегатах также непрозрачны. Неповрежденные или неповрежденные хрустальные поверхности имеют глянцевый или жирный блеск . Цвет граната очень разнообразен, даже если преобладают красноватые разновидности. Палитра варьируется от светло-зеленого до желто-зеленого до темно-зеленого, от светло-желтого до желто-оранжевого и оранжево-красного, а также от светло-розового до почти черного на вид темно-красного. Реже встречаются бесцветные и коричневые разновидности, очень редко также меняющие окраску ( мерцающие ) и голубые гранаты. Однако цвет линии всегда белый.
Благодаря относительно высокой плотности (от 3,5 до 4,5 г / см 3 ), твердости по Моосу (от 6,5 до 7,5) и преломлению света (от n = 1,61 ( катоит ) до n = 1,96 ( кальдерит )) он представляет интерес как в качестве драгоценного камня, так и для промышленного применения. .
Этимология и история
Термин гранат был впервые введен в средние века , но он происходит от латинского слова granum для зерна или ядра или granatus для зерна или богатого семенами и относится, с одной стороны, к наличию минерала в зернах, что аналогично к ядрам граната ( Punica granatum ), но также от оранжево-красного до красно-фиолетового цвета цветов, фруктов и семян граната.
Гранаты использовались в качестве драгоценных камней еще в древние времена . В средние века они были известны вместе с рубинами и шпинелями под названием карбункул (также камень карбункул ) - большинство из них пришли в то время из Индии. Слово «карбункул» как старая метафора для красного граната возникло в 13 веке от средневерхненемецкого карбункула (и вскоре после этого - karfunkel , «злокачественная язва, карбункул », вероятно, под влиянием средневерхненемецкого vunke «искра») от Старофранцузский carboncle или латинская форма carbunculus («светящийся уголь»), от латинского carb («уголь»).
Предполагалось, что под рогом легендарного существа- единорога растет камень карбункул, способный лечить все раны. Они были особенно популярны в 19 веке, когда чешские пиропы были настолько популярны, что их отправляли в Америку.
классификация
Струнц
В то время как устаревшая, но все еще используемая 8-я редакция классификации минералов по Струнцу , группа гранатов относилась к общему отделу « островных силикатов (несосиликатов)», имеет систему № VIII / A.08 и состояла из членов альмандина , Андрадит , Calderit , Goldmanit , Гроссуляр , Henritermierit , Hibschite , Holtstamit , Hydrougrandit (дискредитирован 1967 , как ненужное название группы), katoite , Kimzeyit , Knorringit , majorite , Morimotoit , пироп , Schorlomit , Spessartin , Uwarowit , Wadalit и Yamatoit (дискредитированы, потому что они идентичны Momoiit).
Девятая редакция классификации минералов Штрунца, действующая с 2001 года, также относит группу гранатов к отделу «островных силикатов». Однако его дополнительно подразделяют в соответствии с возможным присутствием дополнительных анионов и координацией задействованных катионов , так что группа граната с системой нет. 9.AD.25 по составу пачки альмандин, андрадит, блитит , кальдерит , гольдманит, гроссуляр, генритермиерит , гибшит, холтстамит , гидроандрадит , катоит , кимзейит , кноррингит , мажорит , момойит ( IMA 2009-026 ), моримотоит , пироп , Шорломит , Спессартин, Скиагит , Уваровит и Вадалит в подразделе «Островные силикаты без дополнительных анионов; Катионы в октаэдрической [6] и обычно большей координации ».
Дана
Систематика минералов по Дане , которая в основном используется в англоязычном мире , относит группу гранатов к разделу «островных силикатных минералов ». Однако здесь он разделен на подгруппы «серия Пиралшпит» (система № 51.04.03a ), «серия Уграндита» (система № 51.04.03b ), «Серия Шорломит-Кимзейит» (система № 51.04.03c ). , « Гидрогранаты » (система № 51.04.03d ) и «Тетрагональные гидрогранаты » (система № 51.04.04 ) в подразделе « Островные силикаты: группы SiO 4 только с катионами в координации [6] и> [6]. ».
IMA / CNMNC
Перечисленные выше классические классификации определяют основные группы (классы) на основе их состава и подразделяют их по структурным критериям.
Текущая классификация гранаты, разработанная Международной минералогической ассоциацией (IMA) в 2013 году, работает в обратном порядке. Он определяет верхнюю группу граната на основе структурного типа и делит ее на 5 групп и 3 отдельных минерала в соответствии с химическими аспектами, зарядом катиона в тетраэдрически координированном Z-положении. Кроме того, была добавлена классификация в соответствии с распределением заряда в позициях сетки и добавлены гипотетические концевые звенья.
Верхняя группа граната: минералы со структурой граната. | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Фамилия | Большой | Группа Кеногранат: незанятая Z-позиция | аннотация | |||
[8] M 2+ 3 | [6] M 3+ 2 | [4] □ 3 | Х - 12 | |||
Катоит | Гидроксиды | Около 3 | Al 2 | □ 3 | (ОН) 12 | |
Гидроксиды | Около 3 | Fe 3+ 2 | □ 3 | (ОН) 12 | гипотетическое концевое звено, до 35 мол.% в андрадите, синтетическое | |
Галогенид | Около 3 | Al 2 | □ 3 | П 12 | гипотетический терминал, до 11 мол.% в гидрогроссуляре | |
Галогенид | Мн 2+ 3 | Al 2 | □ 3 | П 12 | гипотетический терминал, до 8 мол.% в спессартине | |
Фамилия | Большой | неназванная группа: галиды с 3 зарядами на Z | аннотация | |||
[8] M + 3 | [6] M 3+ 2 | [4] M + 3 | Х - 12 | |||
Криолитионит | Галогениды | Скважина 3 | Al 2 | Ли 3 | П 12 | |
Фамилия | Большой | безымянная группа: оксиды с 6 зарядами на Z | аннотация | |||
[8] M 2+ 3 | [6] M 6+ 2 | [4] M 2+ 3 | Х 2- 12 | |||
Яфсоанит | Оксиды | Около 3 | Те 6+ 2 | Zn 3 | O 12 | |
Оксиды | Pb 3 | Те 6+ 2 | Zn 3 | O 12 | гипотетическое концевое звено, до 9 мол.% в яфсоаните | |
Оксиды | Около 3 | U 6+ 2 | Fe 2+ 3 | O 12 | гипотетическое концевое звено, до 24 мол.% в эльбрусите | |
Фамилия | Большой | Группа генритермиерита: силикаты с 8 зарядами на Z | аннотация | |||
[8] M 2+ 3 | [6] M 3+ 2 | [4] (M 4+ 2 □) | Х 2- 8 Х - 4 | |||
Holtstamit | Силикаты | Около 3 | Al 2 | Si 2 □ | О 8 (ОН) 4 | |
Генритермиерит | Силикаты | Около 3 | Мн 3+ 2 | Si 2 □ | О 8 (ОН) 4 | |
Силикаты | Мн 2+ 3 | Al 2 | Si 2 □ | О 8 (ОН) 4 | гипотетический терминал, до 28 мол.% в спессартине | |
Силикаты | Мн 2+ 3 | Al 2 | Si 2 □ | O 8 F 4 | гипотетический терминал, до 20 мол.% в спессартине | |
[8] M 2+ 3 | [6] M 5+ 2 | [4] (M 3+ 2 M 2+ ) | Х 2- 12 | |||
Черногория | Оксиды | Около 3 | Сб 5+ 2 | Fe 3+ 2 Fe 2+ | O 12 | |
Оксиды | Около 3 | Сб 5+ 2 | Fe 3+ 2 Zn 2+ | O 12 | гипотетическое конечное звено, 20 мол.% в Черногории | |
Фамилия | Большой | Группа бититицита: оксиды с 9 зарядами на Z | аннотация | |||
[8] M + 3 | [6] M 6+ 2 | [4] M 3+ 3 | Х 2- 12 | |||
Оксиды | Скважина 3 | Те 6+ 2 | Fe 3+ 3 | O 12 | синтетический | |
[8] M + M 2+ 2 | [6] M 5+ 2 | [4] M 3+ 3 | Х 2- 12 | |||
Оксиды | NaCa 2 | Сб 5+ 2 | Fe 3+ 3 | O 12 | синтетический | |
[8] M 2+ 3 | [6] (M 5+ 1,5 M 3+ 0,5 ) | [4] M 3+ 3 | Х 2- 12 | |||
Оксиды | Около 3 | Sb 5+ 1,5 Fe 3+ 0,5 | Fe 3+ 3 | O 12 | гипотетический терминал, 33 мол.% в Черногории | |
[8] M 2+ 3 | [6] (M 5+ M 4+ ) | [4] M 3+ 3 | Х 2- 12 | |||
Битиклейт | Оксиды | Около 3 | Сб 5+ Sn 4+ | Al 3 | O 12 | |
Джулуит | Оксиды | Около 3 | Сб 5+ Sn 4+ | Fe 3+ 3 | O 12 | |
Устурит | Оксиды | Около 3 | Sb 5+ Zr 4+ | Fe 3+ 3 | O 12 | |
Эльбрусит | Оксиды | Около 3 | U 5+ Zr 4+ | Fe 3+ 3 | O 12 | |
[8] (M 4+ 0,5 M 2+ 2,5 ) | [6] M 4+ 2 | [4] M 3+ 3 | Х 2- 12 | |||
Оксиды | Th 4+ 0,5 Ca 2+ 2,5 | M 4+ 2 | M 3+ 3 | O 12 | гипотетическое концевое звено, до 20 мол.% в керимасите | |
[8] M 3+ 3 | [6] M 3+ 2 | [4] M 3+ 3 | Х 2- 12 | |||
YAG | Оксиды | Y 3+ 3 | Al 3+ 2 | Al 3+ 3 | O 12 | гипотетическое концевое звено, до 8 мол.% в мензерите- (Y), спессартине и андрадите |
ЖИГ | Оксиды | Y 3+ 3 | Fe 3+ 2 | Fe 3+ 3 | O 12 | гипотетическое концевое звено, до 8 мол.% в мензерите- (Y), спессартине и андрадите |
Фамилия | Большой | Группа шорломита: силикаты с 10 зарядами на Z | аннотация | |||
[8] M 2+ 3 | [6] M 4+ 2 | [4] (M 4+ M 3+ 2 ) | Х 2- 12 | |||
Kimzeyit | Силикаты | Около 3 | Zr 2 | SiAl 2 | O 12 | |
Иринарасит | Силикаты | Около 3 | Sn 4+ 2 | SiAl 2 | O 12 | |
Гутчеонит | Силикаты | Около 3 | Ti 2 | SiAl 2 | O 12 | |
Schorlomit | Силикаты | Около 3 | Ti 2 | SiFe 3+ 2 | O 12 | |
Керимасит | Силикаты | Около 3 | Zr 2 | SiFe 3+ 2 | O 12 | |
Тотурит | Силикаты | Около 3 | Sn 4+ 2 | SiFe 3+ 2 | O 12 | |
Фамилия | Большой | Группа гранатов: силикаты с 12 зарядами на Z | аннотация | |||
[8] (M 3+ 2 M 2+ ) | [6] M 2+ 2 | [4] M 4+ 3 | Х 2- 12 | |||
Мензерит- (Y) | Силикаты | Y 2 прибл. | Mg 2 | Si 3 | O 12 | |
Силикаты | Y 2 прибл. | Fe 2+ 2 | Si 3 | O 12 | гипотетическое концевое звено, до 20 мол.% в мензерите- (Y) | |
[8] M 2+ 3 | [6] M 3+ 2 | [4] M 4+ 3 | Х 2- 12 | |||
Пироп | Силикаты | Мг 3 | Al 2 | Si 3 | O 12 | |
Гроссуляр | Силикаты | Около 3 | Al 2 | Si 3 | O 12 | |
Спессартин | Силикаты | Мн 2+ 3 | Al 2 | Si 3 | O 12 | |
Альмандин | Силикаты | Fe 2+ 3 | Al 2 | Si 3 | O 12 | |
Эрингейт | Силикаты | Около 3 | Сбн 2 | Si 3 | O 12 | |
Гольдманит | Силикаты | Около 3 | Версия 3+ 2 | Si 3 | O 12 | |
Рубинит | Силикаты | Около 3 | Ti 3+ 2 | Si 3 | O 12 | |
Momoiit | Силикаты | Мн 2+ 3 | Версия 3+ 2 | Si 3 | O 12 | |
Knorringite | Силикаты | Мг 3 | Cr 3+ 2 | Si 3 | O 12 | |
Уваровит | Силикаты | Около 3 | Cr 3+ 2 | Si 3 | O 12 | |
Андрадит | Силикаты | Около 3 | Fe 3+ 2 | Si 3 | O 12 | |
Кальдерит | Силикаты | Мн 2+ 3 | Fe 3+ 2 | Si 3 | O 12 | |
Блитит | Силикаты | Мн 2+ 3 | Мн 3+ 2 | Si 3 | O 12 | гипотетическая конечная ссылка |
Хохарит | Силикаты | Мг 2+ 3 | Fe 3+ 2 | Si 3 | O 12 | гипотетическое конечное звено, синтетическое |
Лыжная поездка | Силикаты | Fe 2+ 3 | Fe 3+ 2 | Si 3 | O 12 | гипотетическое конечное звено, синтетическое |
[8] M 2+ 3 | [6] (M 4+ M 2+ ) | [4] M 4+ 3 | Х 2- 12 | |||
Большинство | Силикаты | Мг 3 | SiMg | Si 3 | O 12 | |
Моримотоит | Силикаты | Около 3 | TiFe 2+ | Si 3 | O 12 | |
[8] (M 3+ 1,5 M + 1,5 ) | [6] M 3+ 2 | [4] M 4+ 3 | Х 2- 12 | |||
Силикаты | (Y, Yb) 3+ 1,5 Na + 1,5 | M 3+ 2 | Si 3 | O 12 | гипотетический терминал, до 7 мол.% в альмандине, спессартине, гроссуляре | |
[8] (M 2+ M + 2 ) | [6] M 4+ 2 | [4] M 4+ 3 | Х 2- 12 | |||
Силикаты | M 2+ Na 2 | Si 2 | Si 3 | O 12 | гипотетический терминал, до 12 мол.% в пироповом гроссуляре | |
Фамилия | Большой | Группа берзелиитов: ванадат / арсенат с 15 зарядами на Z | аннотация | |||
[8] (M 2+ 2 M + ) | [6] M 2+ 2 | [4] M 5+ 3 | Х 2- 12 | |||
Шефердит | Ванадаты | Ca 2 Na | Mg 2 | V 5+ 3 | O 12 | |
Паленцонаите | Ванадаты | Ca 2 Na | Мн 2+ 2 | V 5+ 3 | O 12 | |
Берзелиит | Арсенаты | Ca 2 Na | Mg 2 | Как 5+ 3 | O 12 | |
Марганцевый берелит | Арсенаты | Ca 2 Na | Мн 2+ 2 | Как 5+ 3 | O 12 | |
Арсенаты | Ca 2 Na | Fe 2+ 2 | Как 5+ 3 | O 12 | гипотетическое концевое звено, до 6 мол.% в берзелиите | |
[8] M + 3 | [6] M 3+ 2 | [4] M 5+ 3 | Х 2- 12 | |||
Фосфаты | Скважина 3 | Al 2 | П 5+ 3 | O 12 | гипотетический конечный член, до 1 мол.% в альмандине и пиропе |
Подгруппы, устаревшие имена и гипотетические конечные ссылки
Классификация IMA не разбивает гранату на подгруппы. В более ранней литературе существует подразделение, основанное на общих рядах смешанных кристаллов, на две основные группы / ряды:
Группа Пиралспит:
- Пироп ( магниево-алюминиевый гранат ): Mg 3 Al 2 [SiO 4 ] 3
- Альмандин ( железо-алюминиевый гранат ): Fe 3 Al 2 [SiO 4 ] 3
- Спессартин ( марганцево-алюминиевый гранат ): Mn 3 Al 2 [SiO 4 ] 3
Группа Юграндит:
- Уваровит ( кальций-хромовый гранат ): Ca 3 Cr 2 [SiO 4 ] 3
-
Гроссуляр ( кальций-алюминиевый гранат ): Ca 3 Al 2 [SiO 4 ] 3
- Грандит : Промежуточное звено смешанной серии Гроссулар-Андрадит
- Плазолит : Промежуточное звено смешанной серии Гроссулар-Катоит.
- Андрадит ( кальций-железо-гранат ) Ca 3 Fe 3+ 2 [SiO 4 ] 3
Дополнительные названия смешанных кристаллических композиций, гипотетических композиций или синтетических соединений:
- Гибшит : Ca 3 Al 2 [(SiO 4 ) > 1,5 ((OH) 4 ) <1,5 ], считается не самостоятельным минералом, а промежуточным смешанным кристаллом ряда гроссуляр-катоит.
- Гидроандрадит : Ca 3 Fe 3+ 2 [(SiO 4 ) > 1,5 ((OH) 4 ) <1,5 ], считается не самостоятельным минералом, а разновидностью андрадита.
- Как и хлоромайенит , вадалит больше не входит в верхнюю группу гранатов. Отклонения от структуры граната слишком велики.
Модификации и разновидности
- Ахтарагдит (также Ахтарандит , англ. Akhtaragdite ): Псевдоморфоза смешанных кристаллов гроссулярного катоита (гидрогроссуляр) по минералу верхней группы майенита , возможно, также от Хибшита до Вадалита от Вилджуи в России. Эйтарагдит обычно встречается в виде тетраэдрических или триакистрадических кристаллов от бело-серого до серо-коричневого цвета.
- Бредбергит (после Джеймса Дуайта Дана , около 1900 г.): устаревшее и больше не используется название богатой магнием разновидности андрадита.
- Демантоид (после Нильса фон Норденшельда , около 1870 г.): разновидность андрадита, окрашенная в желто-зеленый цвет из- за посторонних примесей.
- Меланит (после Абрахама Готтлоба Вернера , 1799): считается богатой титаном разновидностью андрадита и был назван в честь греческого слова μέλας, означающего черный , поскольку он встречается преимущественно в кристаллах от серо-черного до черного как смоль или в крупных агрегатах.
- Topazolith (для PC Бонвуасан, 1806): светло - желтый, « Топаз подобного » Андрадит сорта, впервые в Валле - ди - Ланца в итальянской области Пьемонт был обнаружен
- Ксалостоцит : название плотного срастания полупрозрачных розовых крупинок с белым мрамором, которое было названо в честь места, где он был найден в Ксалостоке в мексиканском штате Морелос .
Образование и места
Гранаты бывают массивными или гранулированными, но часто также представляют собой макроскопические кристаллы, которые могут весить до 700 кг.
Гранаты особенно распространены в метаморфических породах, таких как гнейс , слюдяной сланец или эклогит ; они также встречаются в магматических породах и осадочных породах в тяжелых минеральных мылах (пляжные отложения, речные отложения). Большинство драгоценных камней-гранатов, которые сегодня встречаются в природе, поступают из США , Южной Африки и Шри-Ланки .
Точный химический состав всегда связан с составом окружающей породы: например, богатый магнием пироп часто встречается в перидотитах и серпентинитах , тогда как зеленый уваровит встречается в основном в хромсодержащих серпентинитах.
Метапелит ( слюдяной сланец , гнейс )
Во время метаморфоза силикатных пелитов гранаты, богатые альмандином, образуются примерно при 450 ° C в реакции хлоритоид + биотит + H 2 O в гранат + хлорит . При низких температурах смешанные кристаллы граната богаты спессартином, а с повышением температуры они все больше содержат альмандин. Примерно с 600 ° C гранат образуется при разрушении ставролита . По мере того, как температура продолжает расти, гранаты становятся все богаче пиропом, и даже когда порода начинает плавиться, гранаты все еще могут формироваться заново. Б. в реакции биотита + силлиманита + плагиоклаза + кварца на гранат + калиевый полевой шпат + расплав. Гранат разлагается на шпинель + кварц только при температуре выше 900 ° C или на ортопироксен + силлиманит при высоких давлениях .
Метабазит ( гранулит , эклогит )
В свите метабазитов (например, метаморфических базальтов ) гранат образует породу в эклогитах, а смешанные кристаллы граната богаты пиропом и гроссуляром .
При повышении давления гранат образуется при переходе от гранулитовой фации к эклогитовой фации примерно от 10 кБар, 900 ° C, когда ортопироксы и плагиоклаз вступают в реакцию с гранатом, клинопироксами и кварцем . В голубых сланцах изначально железистая оболочка, которая по мере формирования эклогитовой фации становится все более богатой пиропом и гроссуляритом.
Метасоматоз
При образовании скарнов, когда кислые магматиты вступают в контакт с карбонатными породами и связанном с ними переносе веществ, гранат также часто является продуктом реакции.
Магматические породы
Раковины в магматических породах встречаются реже, чем в метаморфических породах. Различные гранаты (в основном альмадин, спессартин и пироп) описаны из гранитов и гранодиоритов, а также из андезитов, но сомнительно, являются ли эти образования первичными отложениями соответствующей магмы, или же они являются ксенокристаллами или, возможно, продуктами реакции расплавленной породы. ( Палингенезис ) следует учитывать. С другой стороны, бесспорными первичными образованиями являются гранаты в пегматитах или нефелиновых сиенитах и их вулканические эквиваленты, фонолиты . Меланит (черный андрадит) является характерной фазой граната в последних типах пород.
Разложение граната (ретроградные преобразования)
При определенных лито-лицевых обстоятельствах гранаты претерпевают трансформацию или разложение в метаморфических породах. Результат этих процессов называется келифитом . При этом создается множество новых минералов.
Кристальная структура
Гранаты обычно кристаллизуются с кубической симметрией в пространственной группе Ia 3 d (пространственная группа № 230) . Элементарная ячейка содержит 8 формульных единиц и, в зависимости от состава, имеет длину ребра от 1146 нм (пироп) до 1256 нм (катоит).
Структура структуры граната
O 2- анион
Анионы кислорода занимают общую позицию 96h решетки с точечной симметрией 1 . Каждый анион O 2- окружен 4 катионами:
- Z-катион, связанный прочной, преимущественно ковалентной связью с валентностью примерно 1
- Y-катион, с которым существует преимущественно ионная связь с примерно 0,5 vu (валентные единицы)
- два катиона X, с которыми существуют только слабые ионные связи приблизительно 0,25 vu каждый.
В отличие от других оксидных структур с высокой плотностью, ионы кислорода не образуют плотнейшей упаковки сфер . Большим 8-кратно координированным ионам не нашлось бы места в кубической или гексагональной плотной упаковке кислородных сфер. Благодаря сложному соединению всех координационных полиэдров через общие углы и, прежде всего, множеству общих ребер, структура граната, тем не менее, достигает высокой плотности.
В зависимости от своего размера и заряда катионы занимают три различных особых положения в решетке, где они окружены 4, 6 или 8 ионами кислорода.
ZO 4 тетраэдр
Катионы Z (Si 4+ ) находятся в позиции 24d решетки с точечной симметрией 4 , где они окружены 4 ионами кислорода, расположенными в углах тетраэдра.
Определенная длина связи ZO составляет от 0,163 нм (пироп, альмандин) до 0,165 нм (гольдманит). Координационные тетраэдры ZO 4 имеют две пары ребер разной длины:
- два противоположных края, которые не примыкают к какой-либо занятой позиции решетки с длиной от 0,274 нм (альмандин, андрадит) до 0,276 нм (гольдманит)
- два противоположных края, которые граничат с додекаэдрами XO 8 с длиной от 0,250 нм (пироп, альмандин) до 0,258 нм (уваровит, гольдманит).
YO 6 октаэдр
Катионы Y находятся в позиции 16а решетки с точечной симметрией 3 , где они окружены 6 ионами кислорода, расположенными в углах октаэдра. Определенная длина связи YO составляет от 0,19 нм (пироп) до 0,20 нм (андрадит). Координационный многогранник GO 6 имеет два разных ребра:
- 6 кромок, которые не граничат ни с одной занятой позицией сетки с длиной от 0,262 нм (пироп) до 0,289 нм (андрадит)
- 6 краев, граничащих с позицией X, длиной от 0,269 нм (гроссуляр) до 0,283 нм (андрадит)
XO 8 додекаэдр
Катионы X находятся в позиции 24c решетки с точечной симметрией 222, где они окружены 8 ионами кислорода, расположенными в углах додекаэдра ( тригондодекаэдра ). Определенные длины связи XO находятся в диапазоне от 0,22 нм (пироп) до 0,25 нм (андрадит, глодманит). Координационный многогранник XO 8 имеет 4 разных ребра:
- 2 ребра, которые граничат с соседними тетраэдрами ZO 4 с длиной от 0,250 нм (пироп, альмандин) до 0,258 нм (уваровит, гольдманит).
- 4 ребра, которые граничат с соседними октаэдрами YO 6 с длиной от 0,269 нм (гроссуляр) до 0,283 нм (андрадит)
- 4 ребра, которые граничат с соседними додекаэдрами XO 8 с длиной от 0,27 нм (пироп) до 0,297 нм (гроссуляр)
- 8 кромок, которые не граничат ни с одной занятой позицией сетки с длиной от 0,278 нм (пироп) до 0,287 нм (гроссуляр, золотой амнит)
Связывание координационных многогранников
Тетраэдры ZO 4 и октаэдры YO 6 соединены общими атомами кислорода в их углах, образуя каркас из чередующихся тетраэдров и октаэдров. Гранаты представляют собой островные силикаты, и их тетраэдры ZO 4 напрямую не связаны друг с другом.
Додекаэдры XO 8 соединены общими ребрами в кольца из трех, плоскость которых перпендикулярна пространственной диагонали элементарной ячейки. Эти кольца додекаэдра XO 8 связаны друг с другом и образуют каркас, в котором каждый додекаэдр принадлежит двум таким кольцам. Додекаэдры соединены дополнительными ребрами с тетраэдрами и октаэдрами каркаса ZO 4 -YO 6 , пространства между которыми он заполняет.
Понижение симметрии
В частности, смешанные кристаллы гроссуляра и андрадита обладают слабым двулучепреломлением и оптически двуосными. Оптическая анизотропия также наблюдалась с альмандином. Оптические свойства являются очень чувствительными индикаторами отклонений от идеальной кубической структуры. С другой стороны, их редко можно было обнаружить при рентгеноструктурных исследованиях гранат. Некоторые исследования показывают триклинические (пространственная группа I 1 (№ 2, позиция 4) ) или орторомбические (пространственная группа Fddd (№ 70) ), но также тетрагональные (пространственная группа I 4 1 / acd (№ 142) ) или моноклинические для таких гранат (Космическая группа С 2 / м (№ 12) ) Симметрия. Причины этого снижения симметрии многочисленны:
- Пластическая деформация
- Снижение симметрии из-за напряжений в сетке
- Магнитооптические эффекты за счет включения редкоземельных элементов
- Различное распределение (порядок) катионов на разных октаэдрических позициях
- Понижение симметрии за счет упорядоченного включения групп ОН
использовать
Как абразив
Из-за своей твердости гранат также используется в качестве абразива при пескоструйной очистке и гидроабразивной резке.
В технологии
В частности, искусственно созданные кристаллы со структурой граната используются в точных механических и оптических приборах. В отличие от природных минералов, вместо кремния здесь часто используются другие элементы. Иттрий-алюминиевый гранат (YAG, Y 3 Al 2 [Al O 4 ] 3 ), в котором около одного процента ионов иттрия 3+ заменены ионами неодима 3+ , представляет собой лазерный кристалл ( Nd: YAG-лазер ), поскольку а также Yb: YAG-лазер, легированный иттербием, и Er: YAG-лазер, легированный эрбием . В начале разработки желтым преобразователем люминесценции белых светодиодов был YAG, легированный церием. Иттрий-железо-гранат (ЖИГ) и его аналоги используются в качестве феррита СВЧ, резонаторов или фильтров ЖИГ в высокочастотной технологии.
В 1970-х и 1980-х годах гранаты использовались в производстве магнитных пузырьков памяти из-за их особых ферримагнитных свойств .
Как жемчужина
Гранаты используются в различных формах как драгоценные камни . Различают темно-красный пироп, который также называют капрубином, красно-черный альмандин, изумрудно-зеленый уваровит, желто-зеленый андрадит, черный шорломит и меланит, прозрачно-зеленоватый демантоид и оранжево-красный спессартин. Есть еще гроссуляр. Кроме того, несколько лет назад появился новый вариант - апельсиновый мандарин-гранат. Гранаты также известны как драгоценные камни маленького человечка.
Польский Императорский Орел (изготовлен около 1638 г.), в основном состоящий из граната (тело) и рубина (крылья, хвост).
Кулон из уваровита , длина около 2 см.
Смотри тоже
литература
Монографии
- Томас Фер, Максимилиан Глас, Иоахим Занг: Гранат. Минералы группы гранатов: драгоценные камни, украшения и лазеры (= extraLapis . No. 9 ). Weise, Мюнхен, 1995 г., ISBN 3-921656-35-4 .
В сборниках
- Ханс Юрген Рёслер : Учебник минералогии . 4-е исправленное и дополненное издание. Немецкое издательство базовой промышленности (VEB), Лейпциг, 1987, ISBN 3-342-00288-3 , стр. 460-466 .
- Гельмут Шретце , Карл-Людвиг Вайнер : Минералогия. Учебник на систематической основе . де Грюйтер, Берлин; Нью-Йорк 1981, ISBN 3-11-006823-0 , стр. 666-681 .
- Фридрих Клокманн : учебник минералогии Клокмана . Ред .: Пол Рамдор , Хьюго Струнц . 16-е издание. Энке, Штутгарт 1978, ISBN 3-432-82986-8 , стр. 666–669 (первое издание: 1891 г.).
Научные статьи
- С. Геллер: Кристаллохимия гранатов. В кн . : Кристаллография. Том 125, 1967, стр. 1-47. ( PDF-файл; 2,1 МБ )
- Г.А. Новак, Г.В. Гиббс: Кристаллохимия силикатных гранатов. В кн . : Американский минералог. Т. 56, 1971, стр. 791-825. ( Файл PDF; 2,2 МБ )
- Х. Хираи, Х. Накадзава: Визуализация низкой симметрии граната граната на фотографии прецессии. В кн . : Американский минералог. Vol. 71, 1986, pp. 1210-1213. ( Файл PDF; 2,2 МБ )
- Д. Браун, Р. А. Мейсон: Возникновение секторного двулучепреломления у альмандина из террейна Ганьон, Лабрадор. В: Канадский минералог. Т. 32, 1994, стр. 105-110. ( Файл PDF; 835 kB )
- FM Allen, PR Buseck: XRD, FTIR и TEM исследования оптически анизотропных гроссулярных гранатов. В кн . : Американский минералог. Т. 73, 1988, стр. 568-584. ( Файл PDF; 1,6 МБ )
- DK Teertstra: ИНДЕКС РЕФРАКЦИИ И ЕДИНИЧНО-ЯЧЕЧНЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ НА КАТИОННУЮ ВАЛЕНТНОСТЬ И ФОРМУ ПОРЯДКА В МИНЕРАЛАХ GARNET-GROUP. В кн . : Канадский минералог. Том 44, 2006, стр. 341-346. ( Файл PDF; 192 кБ )
- KJ Kingma, JW Downs: Анализ кристаллической структуры двулучепреломляющего андрадита. В кн . : Американский минералог. Vol. 74, 1989, pp. 1307-1316. ( Файл PDF; 1,0 МБ )
- DT Griffen, DM Hatch, WR Phillips, S. Kulaksis: Кристаллохимия и симметрия двулучепреломляющего тетрагонального пиралспита 75 -грандита 25- граната. В кн . : Американский минералог. Том 71, 1992, стр. 399-406. ( PDF-файл; 1,1 МБ )
веб ссылки
- Гранат и минерал портрет / гранат. В: Минералиенатлас Лексикон. Стефан Schorn и др., Accessed от 11 августа 2021 года .
- Алена Крижова: Гранат . В кн . : РДК Труд . Reallexikon zur Deutschen Kunstgeschichte, цифровое издание, 2014 г., подробная статья об истории использования граната в декоративно-прикладном искусстве
- Гранат Групп. В: mindat.org. Hudson Институт минералогии, доступ к 11 августа 2021 .
- Гранат с эффектом александрита на YouTube
Индивидуальные доказательства
- ↑ б с д е е г ч я J Hugo Strunz , Ernest H. Никель : Штрунц минералогических табл. Химико-структурная система классификации минералов . 9-е издание. E. Schweizerbart'sche Verlagbuchhandlung (Nägele and Obermiller), Штутгарт 2001, ISBN 3-510-65188-X , стр. 540-542 .
- ↑ б с д е Эдвард С. Вырос, Эндрю Дж Locock, Стюарт Дж Миллс, Ирина О. Galuskina, Евгений В. Galuskin, И Ulf Hålenius: IMA Report - Номенклатура гранатовой супергруппы. В кн . : Американский минералог. Т. 98, 2013, стр. 785-811. ( PDF-файл; 1,1 МБ )
- ↑ Ханс Юрген Рёслер : Учебник минералогии . 4-е исправленное и дополненное издание. Немецкое издательство базовой промышленности (VEB), Лейпциг, 1987, ISBN 3-342-00288-3 , стр. 460-466 .
- ^ Фридрих Клокманн : учебник Клокмана по минералогии . Ред .: Пол Рамдор , Хьюго Струнц . 16-е издание. Энке, Штутгарт 1978, ISBN 3-432-82986-8 , стр. 666 (первое издание: 1891 г.).
- ↑ Минеральный портретный гранат: меняющие цвет и синие гранаты. В: Минералиенатлас Лексикон. Стефан Schorn и др., Accessed от 11 августа 2021 года .
- ↑ a b DK Teertstra: ИНДЕКС ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ЕДИНИЧНО-КЛЕТОЧНЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ НА КАТИОННУЮ ВАЛЕНТНОСТЬ И МОДЕЛЬ ПОРЯДКА В МИНЕРАЛАХ ГРУППЫ Гранат. В кн . : Канадский минералог. Том 44, 2006, с. 342 ( файл PDF; 192 kB )
- ^ Фридрих Клюге , Альфред Гетце : этимологический словарь немецкого языка . 20-е издание. Под редакцией Вальтера Мицки . Де Грюйтер, Берлин / Нью-Йорк, 1967; Перепечатка («21-е издание без изменений») там же, 1975 г., ISBN 3-11-005709-3 , стр. 353.
- ^ Теодор Циолковский : Камень карбункул. В кн . : Эйфорион. Том 51, 1961, стр. 297-326.
- ↑ Ортрун Риха : Концепции: соки и символы. В кн . : Медицина в средние века. Между эмпирическим знанием, магией и религией (= спектр науки. Специальный: археология, история, культура. Том 2.19), (также в Spektrum der Wissenschaft. 2, 2002) 2019, стр. 6–11, здесь: стр. 10.
- ↑ a b c Андреас Карлссон, Дэн Хольтстам, Лука Бинди, Паола Бонацци, Маттиас Конрад-Шмольке: Добавление сложности супергруппе гранатов: монтеневеит, Ca3Sb5 + 2 (Fe3 + 2Fe2 +) O12, новый минерал из Черногории, провинция Больцано , Италия . В: Европейский журнал минералогии . Лента 32 , 2020, стр. 77-87 ( researchgate.net [PDF; 5.2 МБ ; по состоянию на 15 мая 2020 г.]).
- ↑ а б А.П. Додокин, С.Любутин, Б.В. Милль, В.П. Пешков: Эффект Мессбауэра в антиферромагнитных веществах со структурой граната . В кн . : Советская физика в ЖЭТФ . Лента 36 , нет. 3 , 1973, с. 526-531 ( jetp.ac.ru [PDF; 200 кБ ; по состоянию на 2 мая 2020 г.]).
- ↑ Томас Фер, Максимилиан Глас, Иоахим Занг: Гранат. Минералы группы гранатов: драгоценные камни, украшения и лазеры (= ExtraLapis . No. 9 ). Weise, Мюнхен, 1995, ISBN 3-921656-35-4 , стр. 19 .
- ↑ Томас Фер, Максимилиан Глас, Иоахим Занг: Гранат. Минералы группы гранатов: драгоценные камни, украшения и лазеры (= ExtraLapis . No. 9 ). Weise, Мюнхен, 1995, ISBN 3-921656-35-4 , стр. 9 .
- ↑ Томас Фер, Максимилиан Глас, Иоахим Занг: Гранат. Минералы группы гранатов: драгоценные камни, украшения и лазеры (= ExtraLapis . No. 9 ). Weise, Мюнхен, 1995, ISBN 3-921656-35-4 , стр. 13 .
- ↑ Томас Фер, Максимилиан Глас, Иоахим Занг: Гранат. Минералы группы гранатов: драгоценные камни, украшения и лазеры (= ExtraLapis . No. 9 ). Weise, Мюнхен, 1995, ISBN 3-921656-35-4 , стр. 3 .
- ↑ Евгений Галускин, Ирина Галускина : Ахтарандит - псевдоморфа губчатого гибшита после вадалитоподобной фазы: внутренняя морфология и механизм образования. В кн . : Новогодний минералогический сборник - Трактаты. Volume 178, Issue 1 2003, pp. 63-74. ( PDF 32 kB ; краткое описание)
- ↑ Ганс Люшен: Названия камней. Минеральное царство в зеркале языка . 2-е издание. Отт Верлаг, Тун 1979, ISBN 3-7225-6265-1 , стр. 272 .
- ↑ Элементы минералогии: адаптировано для использования семинариями и частными студентами , автор Джон Ли Комсток в поиске книг Google
- ↑ Джамбаттиста Брокки, Карл Август фон Блодау: Минералогический трактат Дж. Брокки о долине Фасса в Тироле: с дополнениями, картой долины Фасса и списком горных участков. в Поиске книг Google
- ↑ Томас Фер, Максимилиан Глас, Иоахим Занг: Гранат. Минералы группы гранатов: драгоценные камни, украшения и лазеры (= ExtraLapis . No. 9 ). Weise, Мюнхен, 1995, ISBN 3-921656-35-4 , стр. 17 .
- ↑ Метаморфизм пелитов в FS Spear 1993: Метаморфические фазовые равновесия и траектории давление-температура-время. С. 337-391.
- ^ Roland Vinx: определение Рока в поле . 3. Издание. Спектр, Гейдельберг 2011, ISBN 978-3-8274-2748-9 , стр. 439 .
- ↑ WE Tröger: Оптическое определение породообразующих минералов . 2-е издание. Лента 2 . Швейцарская борода, Штутгарт 1969, стр. 82 .
- ↑ М. Окруш, С. Маттес: Минералогия . 9-е издание. Springer, Берлин, 2014 г., ISBN 978-3-642-34659-0 , стр. 149 .
- ↑ Гиббс 1971, с. 791.
- ^ A b c d С. Геллер: Кристаллохимия гранатов. В кн . : Кристаллография. Том 125, 1967, с. 4. ( файл PDF; 2,1 МБ )
- ↑ а б в Новак и Гиббс 1971 - Таблицы 1, 9
- ↑ FM Allen, PR Buseck: XRD, FTIR и TEM исследования оптически анизотропных гроссулярных гранатов. В кн . : Американский минералог. Том 73, 1988, рис. 3, стр. 571. ( PDF-файл; 1,6 МБ )
- ^ Д. Браун, Р. А. Мейсон: Возникновение секторного двойного лучепреломления в альмандине из террейна Ганьон, Лабрадор. В: Канадский минералог. Т. 32, 1994, стр. 105-110. ( Файл PDF; 835 kB )
- ↑ Нумерация этой позиции оси не соответствует порядку в Международных таблицах кристаллографии , потому что она там не указана.
- ↑ FM Allen, PR Buseck: XRD, FTIR и TEM исследования оптически анизотропных гроссулярных гранатов. В кн . : Американский минералог. Т. 73, 1988, с. 580. ( файл PDF; 1,6 МБ )
- ↑ Kingma & Downs 1989, с. 1307.
- ↑ а б Хираи и Накадзава 1986
- ↑ Griffen et al. 1992 г.
- ↑ Андре Обри, Ив Дусаусой, Ален Лаффай, Жан. Протоколы: Определение и этюд кристаллической структуры ленритермиерита, гидрогенат квадратной симметрии. В: Бюллетень французского общества минералогии и кристаллографии. Т. 92, 1969, стр. 126-133.
- ↑ FM Allen, PR Buseck: XRD, FTIR и TEM исследования оптически анизотропных гроссулярных гранатов. В кн . : Американский минералог. Том 73, 1988, рис. 3, стр. 568-569. ( Файл PDF; 1,6 МБ )