Шпине́ль — минерал кубической сингонии, смешанный оксид магния и алюминия MgAl2O4. Бывает окрашен минеральными примесями в различные цвета: бурый, чёрный, розовый, красный, синий.
| Шпинель | |
|---|---|
 | |
| 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 | 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 Зв |
| 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 |
 Медиафайлы на Викискладе | |
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)ος — зяблик — из-за сходства цвета. В средние века и позже шпинель носила название «лал», объединявшее сразу несколько драгоценных камней красного цвета, но прежде всего — именно шпинель.[1]
Свойства минерала
правитьХарактерными признаками шпинели является октаэдрический облик кристаллов и высокая твёрдость.
От других минералов своей группы шпинель отличается меньшим удельным весом и меньшей величиной параметра ячейки; от корунда — изотропностью и меньшей твёрдостью; от сходных гранатов — более интенсивной окраской в шлифах, более низкими значениями показателями преломления, меньшим удельным весом.[2]
Структура и морфология кристаллов
правитьКубическая 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 рёберные пучки. Известны так же срастания с гематитом и слюдой.[3]
Физические свойства и физико-химические константы
правитьИзлом раковистый неровный до зернистого. Хрупкая. 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, зелёный, синий, чёрный, бесцветный. Некоторые синтетические шпинели с избытком, подобно александриту, меняют свою окраску с зелёной на фиолетово-красную при искусственном освещении. Черта белая. Прозрачна. При изоморфном замещении Mg на Zn, Fe3+. Mn2+ 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 Fe, Co, Cr и V.[4]
Микроскопическая характеристика
правитьВ шлифах в проходящем свете бесцветна, светло-розовая, голубая, зелёная, бурая. Изотропна. Иногда со слабым аномальным двулучепреломлением. Искусственные шпинели, содержащие избыток Al2O3, обладают аномальным двулучепреломлением. Люминесценция обычно отсутствует, иногда бывает жёлто-зелёная, красная, оранжевая. Дисперсия 0,020.[5]
Химический состав
правитьТеоретический состав: MgO — 28,34; Al2O3 — 71,66. Mg изоморфно замещается Fe2+, Zn, Mn2+, иногда в небольших количествах Co и Ni; Al замещается Fe3+и Cr3+. В некоторых шпинелях обнаружены в небольших количествах щёлочи и CaO. Содержание R2O иногда достигает 2,7 %. Главнейшими элементами-примесями шпинели являются кобальт, цинк, никель и марганец, для розовых и красных шпинелей характерны Cr и V, в незначительных количествах обнаруживается As, Pb, Ca, Ti, в ничтожных количествах, но постоянно содержатся Ga и Cu.[5]
Поведение при нагревании
правитьТемпература плавления шпинели 2135 °C. Нагревание шпинели до 900 °C приводит к неупорядоченному распределению атомов Mg и Al.[6]
Разновидности
правитьСреди 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 зелёную шпинель. Главные месторождения благородной шпинели — острова Цейлон, Борнео, Индия. 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 — (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 действия HF и H2SO4. Встречается часто, иногда в очень больших кристаллах. В России много плеонаста на Урале, в Шишимских и Назямских горах.
- Хромшпинели Хромовую шпинель — пикотит, чёрного цвета, часть алюминия замещена хромом.
- Ганит — цинковая шпинель, где магний замещён железом и цинком.
- Хлоршпинель — Mg(Al,Fe)2O4, промежуточная между шпинелью и магнезиоферритом; окраска ярко-зелёная.
- Аутомолит — промежуточная между шпинелью и ганитом[7].
- Суровик — шпинель фиолетового или синевато-серого цвета[8].
Форма нахождения и месторождения
правитьСамые известные месторождения красной шпинели — россыпи долины Могок в Мьянме, причём 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.
Является главным образом высокотемпературным минералом. Шпинель типична 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.[9]
Сколько-нибудь значительные месторождения благородной шпинели в России пока не установлены. Отдельные экземпляры её изумрудно-зелёной окраски были обнаружены в россыпях по реке Каменке в Кочкарском районе (Южный Урал); очевидно, она вместе с другими самоцветами образуется при разрушении распространённых в районе пегматитов. Затем были найдены шпинели розовой, синей и фиолетовой окраски в Прибайкалье в окрестностях Слюдянки. Изобильная вкрапленность крупных кристаллов чёрной шпинели (плеонаст) наблюдается с форстеритом и флогопитом в кальцифирах месторождений Гоновское, Канку и Каталах (Алдан, Якутия). Шпинель обнаружена в виде чёрных каёмок 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.[10]
Искусственное получение
правитьШпинель легко получается путём сплавления и спекания смесей соответствующих чистых окислов при 1400—1920 °C. Присутствие минерализаторов значительно снижает температуру её образования. Ювелирная разновидность шпинели синтезируется по методу Вернейля: чистые порошки Al2O3 и MgO 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 MgO соответственно при 1700, 1850, 2000 °C.[11]
Практическое значение
правитьОкрашенные 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
править- ↑ М. И. Пыляев. «Драгоценные камни, их свойства, местонахождения и употребления». — третье, значительно дополненное. — СПб.: А.С.Суворина, 1896. — 406 с.
- ↑ 1 2 Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 30.
- ↑ Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 24,26.
- ↑ Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 26.
- ↑ 1 2 Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 27.
- ↑ 1 2 Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 28.
- ↑ Чухров, Бонштедт-Куплетская, 1967, с. 31.
- ↑ Куликов Б. Ф., Буканов В. В. Словарь камней-самоцветов. — 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- 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.
