Шпинель
| Шпинель | |
|---|---|
| Формула | MgAl2O4 |
| Молекулярная масса | 142,27 |
| Примесь | Ti,Fe,Zn,Mn,Ca |
| Статус IMA | действителен |
| Систематика поIMA(Mills et al., 2009) | |
| Класс | окислы и гидроокислы |
| Подкласс | сложные окислы |
| Семейство | шпинели |
| Группа | алюмошпинели |
| Физические свойства | |
| Цвет | бесцветный, красный, розовый, голубой, зелёный, фиолетовый, жёлтый |
| Цвет черты | серовато-белый |
| Блеск | стеклянный |
| Прозрачность | прозрачен до просвечивающего |
| Твёрдость | 7,5—8 |
| Микротвёрдость | 1378—1505 |
| Хрупкость | хрупкий |
| Спайность | несовершенная |
| Излом | раковистый |
| Плотность | 3,57—3,72 г/см³ |
| Радиоактивность | 0 |
| Температура плавления | 2135 °C |
| Кристаллографические свойства | |
| Точечная группа | m3m |
| Пространственная группа | Fd3m |
| Сингония | кубическая |
| Параметры ячейки | 8,0898 |
| Число формульных единиц (Z) | 8 |
| Объем элементарной ячейки | 529,44 |
| Оптические свойства | |
| Оптический тип | изотропный |
| Показатель преломления | 1,71—1,76 |
| Оптический рельеф | высокий |
| Плеохроизм | видимый |
Шпине́ль —минералкубической сингонии, смешанныйоксидмагния иалюминия MgAl2O4. Бывает окрашен минеральными примесями в различные цвета: бурый, чёрный, розовый, красный, синий.
Название минерала заимствовано изнемецкого языка; немецкоеSpinell, по-видимому, происходит отлатинского словаspinella — уменьшительное отspina —шип, колючка, что связано с характерной остроконечной формой кристаллов. Есть также версия, чтоSpinell происходит отгреческогоσπίν(ν)ος —зяблик — из-за сходства цвета. В Средние века и позже шпинель носила название «лал», объединявшее сразу несколькодрагоценных камней красного цвета, но прежде всего — именно шпинель.[1]
Свойства минерала
[править |править код]Характерными признаками шпинели является октаэдрический облик кристаллов и высокаятвёрдость.
От других минералов своей группы шпинель отличается меньшимудельным весом и меньшей величиной параметра ячейки; откорунда —изотропностью и меньшей твёрдостью; от сходныхгранатов — более интенсивной окраской вшлифах, более низкими значениями показателя преломления, меньшим удельным весом.[2]
Структура и морфология кристаллов
[править |править код]Кубическая сингония, пространственная группа — Fd3m. Гексоктаэдрический класс точечной группы — m3m. Кристаллы обычнооктаэдрического, режеромбо-додекаэдрического облика. Очень частыдвойники по шпинелевому закону: двойниковая плоскость, часто оба индивида уплощены совершенно по (111); иногда двойники полисинтетические. Существуют срастания шпинели имагнетита. Выделения шпинели в магнетите часто образуют скелетные формы иногда рёберные пучки. Известны так же срастания сгематитом ислюдой.[3]
Физические свойства и физико-химические константы
[править |править код]Излом раковистый неровный до зернистого. Хрупкая. Твёрдость пошкале Мооса 7,5—8.Микротвёрдость 1378—1505кГ/мм2 при нагрузке 100 г.Удельный вес 3,59—4,12.Кристаллы бывают окрашены минеральными примесями в различные сочные цвета: бурый, чёрный, розовый, красный, синий. В частности, окраску красных камней (так называемых рубинов-балэ) определяет присутствиеионовхрома (точно так же, как и в случаерубинов настоящих). Слегка желтоватый оттенок рубицеллов связан с присутствием примесижелеза, амарганец приводит к появлению лилово-красного цвета.Блеск кристаллов шпинели яркийстеклянный. Некоторые разновидности считаютсядрагоценными камнями, носящими в продаже разнообразные названия, в зависимости от цвета, прозрачности и местности. Красный различных оттенков, зелёный, синий, чёрный, бесцветный. Некоторые синтетические шпинели с избытком, подобноалександриту, меняют свою окраску с зелёной на фиолетово-красную при искусственном освещении.Черта белая. Прозрачна. Приизоморфном замещенииMg наZn, Fe3+. Mn2+ становится менее прозрачной. Иногда наблюдаетсяастеризм, обусловленный наличием мельчайших включений, расположенных в направлениях осей второго порядка. Красная шпинель в ультрафиолетовых лучах люминесцирует ярко-красным цветом. Магнитность шпинелей зависит от примесейFe,Co,Cr иV.[4]
Микроскопическая характеристика
[править |править код]Вшлифах в проходящем свете бесцветна, светло-розовая, голубая, зелёная, бурая.Изотропна. Иногда со слабым аномальнымдвулучепреломлением. Искусственные шпинели, содержащие избыток Al2O3, обладают аномальным двулучепреломлением.Люминесценция обычно отсутствует, иногда бывает жёлто-зелёная, красная, оранжевая.Дисперсия 0,020.[5]
Химический состав
[править |править код]Теоретический состав: MgO — 28,34;Al2O3 — 71,66.Mgизоморфно замещается Fe2+,Zn, Mn2+, иногда в небольших количествахCo иNi;Al замещается Fe3+и Cr3+. В некоторых шпинелях обнаружены в небольших количествах щёлочи иCaO. Содержание R2O иногда достигает 2,7 %. Главнейшими элементами-примесями шпинели являются кобальт, цинк, никель имарганец, для розовых и красных шпинелей характерныCr иV, в незначительных количествах обнаруживаетсяAs,Pb,Ca,Ti, в ничтожных количествах, но постоянно содержатсяGa иCu.[5]
Поведение при нагревании
[править |править код]Температура плавления шпинели 2135 °C. Нагревание шпинели до 900 °C приводит к неупорядоченному распределению атомовMg иAl.[6]
Разновидности
[править |править код]Среди очень разнообразных разновидностей шпинели различают:
- Благородную шпинель — прозрачные кристаллы шпинели, окрашенные в красивые цвета (если густой красный — то называютрубиновая шпинель, если оранжево-красный —рубицелл, если розовый —рубин-балэ, если фиолетовый —восточный аметист), также благородной шпинелью можно назвать синюю шпинель (илисапфир-шпинель), шпинель с александритовым эффектом (при дневном свете она синяя, при свете лампы накаливания пурпурно-фиолетовая), а также голубую и зелёную шпинель. Главные месторождения благородной шпинели — островаЦейлон,Борнео,Индия. Благородная розовая шпинель добывается на высокогорном месторождении Кугеляль (Кух-и-лал) (Памир,Таджикистан).
- Обыкновенную шпинель,плеонаст илицейлонит — шпинель промежуточного состава между собственно шпинелью игерцинитом — (Mg,Fe)Al2O4.Удельный вес 3,7—4,4.Микротвёрдость 1,666—1,765 при нагрузке 100 г. Цвет темно зелёный до чёрного, реже сине-чёрный и тёмно-бурый. Температура плавления 1275—1360 °C. Разлагается от действияHF иH2SO4. Встречается часто, иногда в очень больших кристаллах. ВРоссии много плеонаста наУрале, в Шишимских и Назямских горах.
- ХромшпинелиХромовую шпинель —пикотит, чёрного цвета, часть алюминия замещена хромом.
- Ганит — цинковая шпинель, гдемагний замещён железом и цинком.
- Хлоршпинель — Mg(Al,Fe)2O4, промежуточная между шпинелью имагнезиоферритом; окраска ярко-зелёная.
- Аутомолит — промежуточная между шпинелью иганитом[7].
- Суровик — шпинель фиолетового или синевато-серого цвета[8].
Форма нахождения и месторождения
[править |править код]Самые известныеместорождения красной шпинели — россыпи долины Могок вМьянме, причём этот камень добывается там вместе срубином, так как различить шпинель и рубин на глаз невозможно. Встречается вШри-Ланке,Таиланде,Афганистане,Бразилии,Индии,Таджикистане.
Является главным образом высокотемпературным минералом. Шпинель типична для магнезиальныхскарнов и другихконтактово-метасоматических пород.
Отмечена какакцессорная в различных горных породах, встречается вроговиках,гнейсах, средиосадочных пород и вроссыпях.
Обнаружена вхондрах метеорита Каба (Венгрия).
Наблюдается в качестве акцессорного минерала восновных, реже вкислых породах.
В породах габбро-диоритого состава встречена в ассоциации смагнетитом,флогопитом,тремолитом.[6]
В магнезиальных скарнах образуется в магматическую стадию совместно сфорстеритом,диопсидом,периклазом. В постмагматическую стадию замещается флогопитом; сопровождается минераламигруппы гумита,паргаситом,бруситом, нередко наблюдается с магнетитом игипогенными боратами. К образованиям этого типа относят скарныЮжной Якутии,Прибайкалья иДальнего Востока и отчасти скарны железорудных месторожденийГорной Шории. Характерно нахождение шпинели в месторожденияхЮжного Урала, генетически связанных с основными породами, шпинель встречается в ассоциации сандрадитом,магнетитом, хондродитом, хлоритом, реже соскаполитом,эпидотом,цоизитом,клиноцоизитом,актинолитом,тремолитом,роговой обманкой,везувианом,кальцитом. В контактовых роговиках шпинель менее распространена и встречается в различных ассоциациях сдиопсидом,форстеритом,бруситом,антофиллитом,кордиеритом,корундом,периклазом. К образованиям этого типа относятся роговикиСредней Азии иЯпонии. Благородная и голубая шпинели найдены в Мьянме, на Шри-Ланке, в Бразилии. В пустотах вулканических выбросов скарнированного известняка Монте-Соммы (Италия) наблюдалась вместе сослюдой ивезувианом.[9]
Сколько-нибудь значительные месторождения благородной шпинели вРоссии пока не установлены. Отдельные экземпляры её изумрудно-зелёной окраски были обнаружены в россыпях по реке Каменке вКочкарском районе (Южный Урал); очевидно, она вместе с другими самоцветами образуется при разрушении распространённых в районепегматитов. Затем были найдены шпинели розовой, синей и фиолетовой окраски в Прибайкалье в окрестностях Слюдянки. Изобильная вкрапленность крупных кристаллов чёрной шпинели (плеонаст) наблюдается сфорстеритом ифлогопитом в кальцифирах месторождений Гоновское, Канку и Каталах (Алдан, Якутия). Шпинель обнаружена в виде чёрных каёмок вокруг синегокорунда ссодалитом,плагиоклазом ибиотитом в районе Лопарского перевала в Хибинах (Кольский полуостров). Крупное месторождение благородной розовой шпинелиКухиЛал находится на Юго-ЗападномПамире (Таджикистан, близ границы сАфганистаном). Крупнейшие месторождения благородной красной шпинели известны на островахШри-Ланка иБорнео (в золотоносных россыпях), а также вМьянме, Таиланде, Афганистане и в других местах.[10]
Искусственное получение
[править |править код]Шпинель легко получается путём сплавления и спекания смесей соответствующих чистыхокислов при 1400—1920 °C. Присутствие минерализаторов значительно снижает температуру её образования. Ювелирная разновидность шпинели синтезируется пометоду Вернейля: чистые порошки Al2O3 иMgO после обработки пламенемгремучего газа при температуре 2500 °C расплавляются, расплав в виде капель падает на дно печи, где помещена тугоплавкая свечка с затравкой шпинели; постепенно вырастаетмонокристалл в виде бульки. Известно образование шпинели вшлаках, в магнезитовом кирпиче электроплавильной печи.
Шпинель образуется при нагреваниимусковита,глауконита,монтмориллонита,бентонита, ихлорита выше 1000 °C, при сплавленииглины,боксита, иликорунда сMgO соответственно при 1700, 1850, 2000 °C.[11]
Практическое значение
[править |править код]Окрашенные прозрачные разновидности шпинели используются какдрагоценные камни.
Искусственная шпинель применяется в качествеогнеупорного материала, устойчивая при действии расплавов материалов основного состава.
Находит некоторое применение вкерамике, а также в производстве устойчивых керамических красок.[2]
Примечания
[править |править код]- ↑М. И. Пыляев. «Драгоценные камни, их свойства, местонахождения и употребления». — третье, значительно дополненное. —СПб.:А.С.Суворина, 1896. — 406 с.
- ↑12Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 30.
- ↑Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 24,26.
- ↑Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 26.
- ↑12Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 27.
- ↑12Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 28.
- ↑Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 31.
- ↑Куликов Б. Ф., Буканов В. В. Словарь камней-самоцветов (рус.). — 2-е изд., перерераб. и доп. —Л.:Недра, 1989. — С. 85. — 168 с. —ISBN 5-247-00076-5.
- ↑Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 29.
- ↑Бетехтин, 2007, с. 317.
- ↑Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 29—30.
Литература
[править |править код]- Чухров Ф. В.,Бонштедт-Куплетская. Э. М. Минералы. Справочник. Выпуск 3. Сложные окислы, титанаты, ниобаты, танталаты, антимонаты, гидроокислы. — Москва: Наука, 1967. — 676 с.
- Бетехтин А. Г. Курс минералогии. — Москва: КДУ, 2007. — 721 с.
Ссылки
[править |править код]- Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN
- Статьи со ссылками на Викисловарь
- Википедия:Ссылка на Викицитатник непосредственно в статье
- Википедия:Ссылка на Викитеку непосредственно в статье
- Википедия:Ссылка на Викисклад в шаблоне Навигация непосредственно в статье
- Википедия:Ссылка на Викисклад в шаблоне Навигация совпадает с Викиданными
- Статьи со ссылками на портал