This page uses content from Wikipedia and is licensed under CC BY-SA.

Шпинель — Википедия

Шпинель
Spinel2.jpg
Формула MgAl2O4
Молекулярная масса 142.27
Примесь Ti,Fe,Zn,Mn,Ca
Статус IMA Действителен
Систематика по IMA (Mills et al., 2009)
Класс Окислы и гидроокислы
Подкласс Cложные 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 GRapi
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
Commons-logo.svg Шпинель на Викискладе

Шпине́ль — редкий минерал кубической сингонии, смешанный оксид магния и алюминия., полудрагоценный камень.

Название минерала заимствовано из немецкого языка; немецкое Spinell, по-видимому, происходит от латинского слова spinella — уменьшительное от spina ‘шип, колючка’, что связано с характерной остроконечной формой кристаллов. Есть также версия, что Spinell происходит от греческого σπίν(ν)οςзяблик’ — из-за сходства цвета[источник не указан 3115 дней]. В средние века и позже шпинель носила название «лал», объединявшее сразу несколько драгоценных камней красного цвета, но прежде всего — именно шпинель.[1]:316

Свойства минерала

Характерными признаками шпинели является октаэдрический облик кристаллов и высокая твердость. От других минералов группы шпинели отличается меньшим удельным весом и меньшей величиной параметра ячейки; от корундаизотропностью; от сходных гранатов — более интенсивной окраской в шлифах, более низкими значениями показателями преломления, меньшим удельным весом.[2]

Структура и морфология кристаллов

Кубическая сингония, пространственная группа — Fd3m. Гексоктаэдрический класс точечной группы — m3m. Кристаллы обычно октаэдрического, реже ромбо-додекаэдрического облика. Очень часты двойники по шпинелевому закону: двойниковая плоскость, часто оба индивида уплощены совершенно по (111); иногда двойники полисинтетические. Существуют срастания шпинели и магнетита. Выделения шпинели в магнетите часто образуют скелетные формы иногда реберные пучки. Известны так же срастания с гематитом и слюдой.[3]

Физические свойства и физико-химические константы

Излом раковистый неровный до зернистого. Хрупка. Твёрдость по шкале Мооса 7,5—8. Микротвёрдость 1378—1505 кГ/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 присутствие ионов хрома (точно так же, как и в случае рубинов настоящих). Слегка желтоватый оттенок рубицеллов связан с присутствием примеси железа, а марганец приводит к появлению лилово-красного цвета. Блеск кристаллов шпинели яркий стеклянный. Некоторые разновидности считаются драгоценными камнями, носящими в продаже разнообразные названия, в зависимости от цвета, прозрачности и местности.красный различных оттенков, зеленый, синий, черный, бесцветный. Некоторые синтетические шпинели с избытком , подобно александриту. меняют свою окраску с зеленой на фиолетово-красную при искусственном освещении. Черта белая. Прозрачна. При изоморфном замещении на . становится менее прозрачной. Иногда наблюдается астеризм, обусловленный наличием мельчайших включений, расположенных в направлениях осей второго порядка. Красная шпинель в ультрафиолетовых лучах люминесцирует ярко-красным цветом. Магнитность шпинелей зависит от примесей и .[4]

Микроскопическая характеристика

В шлифах в проходящем свете бесцветна, светло-розовая, голубая, зеленая, бурая. Изотропна. Иногда со слабым аномальным двулучепреломлением. Искусственные шпинели, содержащие избыток , обладают аномальным двулучепреломлением. Люминесценция обычно отсутствует, иногда бывает жёлто-зелёная, красная, оранжевая. Дисперсия 0,020.[5]

Химический состав

Теоретический состав: — 28,34; — 71,66. изоморфно замещается , иногда в небольших количествах и замещается и . В некоторых шпинелях обнаружены в небольших количествах щелочи и . Содержание  иногда достигает 2,7%. Главнейшими элементами-примесями шпинели являются и для розовых и красных шпинелей характерны и в незначительных количествах обнаруживается в ничтожных количествах, но постоянно содержатся и .[5]

Поведение при нагревании

Температура плавления шпинели 2135 °C . Нагревание шпинели до 900°C приводит к неупорядочному распределению атомов и .[6]

Разновидности

Среди очень разнообразных разновидностей шпинели различают:

  • Благородную шпинель — прозрачные кристаллы шпинели, окрашенные в красивые цвета (если густой красный — то называют рубиновая шпинель, если оранжево-красный — рубицелл, если розовый — рубин-балэ, если фиолетовый — восточный аметист), также благородной шпинелью можно назвать синюю шпинель (или сапфир-шпинель), шпинель с александритовым эффектом (при дневном свете она синяя, при свете лампы накаливания пурпурно-фиолетовая), а также голубую и зеленую шпинель. Главные месторождения благородной шпинели — острова Цейлон, Борнео, Индия. Вместе с рубином благородная розовая шпинель добывается на высокогорном месторождении Кугеляль (Кух-и-лал) (Памир, Таджикистан).
  • Обыкновенную шпинель, плеонаст или цейлонит — шпинель промежуточного состава между собственно шпинелью и герцинитом. Удельный вес 3,7 — 4,4. Микротвёрдость 1,666 — 1,765 при нагрузке 100 г. Цвет темно зеленый до черного, реже сине-черный и темно-бурый. Температура плавления 1275 — 1360 °C. Разлагается от действия и . Встречается часто, иногда в очень больших кристаллах. В России много плеонаста на Урале, в Шишимских и Назямских горах.
  • Хромовую шпинель — пикотит, чёрного цвета, часть алюминия замещена хромом.
  • Ганит — цинковая шпинель, где магний замещён железом и цинком.
  • Хлоршпинель — , промежуточная между шпинелью и магнезиоферритом; окраска ярко-зеленая.
  • Аутомолит — промежуточная между шпинелью и ганитом.[7]

Форма нахождения и месторождения

Самые известные месторождения красной шпинели — россыпи долины Могок в Мьянме, причем этот камень добывается там вместе с рубином, так как различить шпинель и рубин на глаз невозможно. Встречается в Шри-Ланке, Таиланде, Афганистане, Бразилии, Индии, Таджикистане.

Встречается довольно часто. Является главным образом высокотемпературным минералом. Типична[кто?] для магнезиальных скарнов и других контактово-метасоматических пород. Отмечена как акцессорная в различных горных породах, встречается в роговиках, гнейсах, среди осадочных пород и в россыпях.

Обнаружена в хондрах метеорита Каба (Венгрия). Наблюдается в качестве акцессорного минерала в основных, реже в кислых породах. В породах габбро-диоритого состава встречена в ассоциации с магнетитом, флогопитом, тремолитом.[6]

В магнезиальных скарнах образуется в магматическую стадию совместно с форстеритом, диопсидом, периклазом. В постмагматическую стадию замещается флогопитом; сопровождается минералами группы гумита, паргаситом, бруситом, нередко наблюдается с магнетитом и гипогенными боратами. К образованиям этого типа относят скарны Южной Якутии, Прибайкалья и Дальнего Востока и отчасти скарны железорудных месторождений Горной Шории. Характерно нахождение шпинели в месторождениях Южного Урала, генетически связанных с основными породами, шпинель встречается в ассоциации с андрадитом, магнетитом, хондродитом, хлоритом, реже со скаполитом, эпидотом, цоизитом, клиноцоизитом, актинолитом, тремолитом, роговой обманкой, везувианом, кальцитом. В контактовых роговиках шпинель менее распространена и встречается в различных ассоциациях с диопсидом, форстеритом, бруситом, антофиллитом, кордиеритом, корундом, периклазом. К образованиям этого типа относятся роговики Средней Азии и Японии. Благородная и голубая шпинели найдены в Мьянме, на Шри-Ланке, в Бразилии. В пустотах вулканических выбросов скарнированного известняка Монте-Соммы (Италия)  наблюдалась вместе со слюдой и везувианом.[8]

Сколько-нибудь значительные месторождения благородной шпинели в России пока не установлены. Отдельные экземпляры ее изумрудно-зеленой окраски были обнаружены в россыпях по реке Каменке в Кочкарском районе (Южный Урал); очевидно, она вместе с другими самоцветами образуется при разрушении распространенных в районе пегматитов. Затем были найдены шпинели розовой, синей и фиолетовой окраски в Прибайкалье в окрестностях Слюдянки. Изобильная вкрапленность крупных кристаллов черной шпинели (плеонаст) наблюдается с форстеритом и флогопитом в кальцифирах месторождений Гоновское, Канку и Каталах (Алдан, Якутия). Шпинель обнаружена в виде черных каемок вокруг синего корунда с содалитом, плагиоклазом и биотитом в районе Лопарского перевала в Хибинах (Кольский полуостров). Крупное месторождение благородной розовой шпинели КухиЛал находится на Юго-Западном Памире (Таджикистан, близ границы с Афганистаном). Крупнейшие месторождения благородной красной шпинели известны на островах Шри-Ланка и Борнео (в золотоносных россыпях), а также в Мьянме, Таиланде, Афганистане и в других местах.[9]

Искусственное получение

Шпинель легко получается путем сплавления и спекания смесей соответствующих чистых окислов при 1400—1920 °C. Присутствие минерализаторов значительно снижает температуру ее образования. Ювелирная разновидность шпинели синтезируется по методу Вернейля: чистые порошки и после обработки пламенем гремучего газа при температуре 2500°C расплавляются, расплав в виде капель падает на дно печи, где помещена тугоплавкая свечка с затравкой шпинели; постепенно вырастает монокристалл в виде бульки. Известно образование шпинели в шлаках, в магнезитовом кирпиче электроплавильной печи.

Шпинель образуется при нагревании мусковита, глауконита, монтмориллонита, бентонита, и хлорита выше 1000 °C, при сплавлении глины, боксита, или корунда с соответственно при 1700, 1850, 2000 °C.[10]

Практическое значение

Окрашенные прозрачные разновидности шпинели используются как драгоценные камни. Искусственная шпинель применяется в качестве огнеупорного материала, устойчивая при действии расплавов материалов основного состава. Находит некоторое применение в керамике, а также в производстве устойчивых керамических красок.[2]

Примечания

Литература

  • 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