石榴子石

石榴子石石榴子石

石榴子石化学通式为A3B23,晶体属等轴晶系的一族岛状结构硅酸盐矿物的总称,在自然界分布广泛,各种石榴子石有各自的产出条件。

目录

    1 基本信息 2 石榴子石 3 Garnet

      基本信息

      中文名:石榴子石

      化学通式:A3B23

      名字由来:因形似石榴籽而得名

      晶系:等轴晶系

      外文名:Garnet

      主要用途:利用其高硬度作研磨材料、可作宝石原料

      分类:铝系、钙系系列

      颜色种类:深红、红褐、棕绿、黑等

      石榴子石

      石榴子石化学通式为A3B23,晶体属等轴晶系的一族岛状结构硅酸盐矿物的总称。化学式中A代表二价阳离子,主要有镁、铁、锰和钙等;B代表三价阳离子,主要有铝、铁、铬、钛等。石榴子石按成分特征,通常分为铝系和钙系两个系列。

      铝系矿物成员有:紫红色、玫瑰红色镁铝榴石;红褐色、橙红色铁铝榴石;深红色锰铝榴石。钙系矿物成员有:黄褐色、黄绿色钙铝榴石;棕、黄绿色钙铁榴石;鲜绿色钙铬榴石。石榴子石晶形好,常呈菱形十二面体、四角三八面体或两者的聚形体,集合体呈致密块状或粒状。颜色变化大(深红、红褐、棕绿、黑等),无解理,断口参差状,玻璃光泽至金刚光泽,断口为油脂光泽,半透明。摩氏硬度6.5-7.5,比重3.32-4.19。性脆。

      石榴子石在自然界分布广泛。镁铝榴石主要产于基性岩和超基性岩中。铁铝榴石常见于片岩和片麻岩中。钙铝榴石和钙铁榴石是夕卡岩的主要矿物。钙铬榴石产于超基性岩中。石榴子石主要作研磨材料,色彩鲜艳透明者可做宝石,俗称子牙乌。

      Garnet

      石榴子石族矿物的统称;因形似石榴籽而得名。

      【化学组成】石榴子石族矿物的化学成分通式为A3B2[SiO4]3。其中A代表二价阳离子Mg2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+等及Y、K、Na等,B代表三价阳离子Al3+、Fe3+、Cr3+、V3+及Ti4+、Zr4+等。A类和B类阳离子分别配对可形成一系列石榴子石矿物种,但较常见的主要为以下两个系列,即A类阳离子为较大半径的Ca2+(称钙铁榴石系列)和A类阳离子为较小半径的Mg2+、Fe2+、Mn2+(称铁铝榴石系列)。

      铁铝石榴子石系列(即A主要为Mg,Fe,Mn):(Mg,Fe,Mn)3Al2[SiO4]3

      镁铝石榴子石(Pyrope) Mg3Al2[SiO4]3

      铁铝石榴子石 (Almandite) Fe3Al2[SiO4]3

      锰铝石榴子石 (Spessartite) Mn3Al2[[SiO4]3

      钙铁石榴子石系列(即A主要为Ca):Ca3(Al,Fe,Cr,Ti,V,Zr)2[SiO4]3

      钙铝石榴子石 (Grossularite)Ca3Al2[SiO4]3

      钙铁石榴子石 (Andradite) Ca3Fe3+2[SiO4]3

      钙铬石榴子石 (Uvarovite) Ca3Cr2[SiO4]3

      钙钒石榴子石(Goldmanite) Ca3Cr2[SiO4]3

      钙锆石榴子石 (Kimzeyite) Ca3Zr2[SiO4]3

      A类、B类中及相互间类质同像广泛发育,故自然界中纯端员组分的石榴子石很少见,一般都是若干端员的“混合物”。

      【晶体结构】等轴晶系;O10h-Ia3d;a0=1.146~1.248 nm;Z=8。晶体结构中,孤立的[SiO4]四面体由B类阳离子(Al3+、Fe3+、Cr3+、V3+等)所组成的配位八面体[BO6]联结;其间形成一些较大的可视为畸变立方体空隙由A类阳离子占据,成畸变的立方体配位多面体[AO8]。

      图G-6钙铝榴石晶体结构(示出3种配位形式)

      (引自潘兆橹等,1993)

      图G-6示出了钙铝石榴子石Ca3Al2[SiO4]3的晶体结构:[AlO6]八面体与周围6个[SiO4]四面体共角顶相联,而与一个[CaO8]畸变立方体共棱相连。每个O2-与一个Al和一个Si及两个较远的Ca相联。石榴子石的晶体结构较紧密,其中以沿三次轴方向最为紧密,也是化学键最强的方向。但是,石榴子石晶体中,O2-不是作最紧密堆积。因为Ca2+离子较大,不适合于充填到O2-最紧密堆积所形成的四面体、八面体空隙中,而是呈[CaO8]立方配位多面体。石榴子石晶体结构在高压下可转变,即:

      →随压力增加

      富Mg石榴子石——→尖晶石型+斯石英——→钙钛矿型

      富Fe石榴子石——→钛铁矿型——→钙钛矿型

      【形态】常呈完好晶形(图G-7),菱形十二面体晶面上常有平行四边形长对角线的聚形纹。有时可见到感应面。集合体常为致密粒状或致密块状。

      图G-7石榴子石晶体

      (引自潘兆橹等,1993)

      菱形十二面体:d{110};四角三八面体:n{211}

      【物理性质】颜色各种各样(表21-3),它受成分影响(如钙铬石榴子石因含铬呈鲜绿色),但没有严格的规律性;玻璃光泽,断口油脂光泽。无解理。硬度6.5~7.5。相对密度3.5~4.2,一般铁、锰、钛含量增加,相对密度增大。有脆性(如薄片中常见石榴子石裂纹发育,是脆性引起)。

      (引自潘兆橹等,1993)

      【成因及产状】石榴子石在自然界广泛分布于各种地质作用中,各类石榴子石的主要成

      因产状列于表21-4。

      (引自潘兆橹等,1993)

      此外,石榴子石由于性质稳定,在砂矿中分布广泛。

      石榴子石当受后期热液蚀变和遭受强烈的风化作用后,可转变成绿泥石、绢云母、褐铁矿等。

      石榴子石族矿物中不同矿物种具有不同成因的特征,除与地质环境中不同化学成分有关外,还与A类阳离子大小及所处的八次配位的立方体中的稳定性有关,从鲍林法则可知,当阴离子大小不变时(在石榴子石中都统一为O2-),阳离子越大,其配位数(即与之配位的O2-数)越多;当阳离子较小时,为实现高配位数,就必须增加压力。石榴子石中A类阳离子Ca2+、Mn2+、Fe2+、Mg2+等的配位数都为8。这些离子的半径由Ca2+(0.098 nm)、Mn2+(0.096 nm)、Fe2+(0.092 nm)、Mg2+(0.089 nm)依次递减。Ca2+呈八次配位,需要压力不大,因此钙铝石榴子石、钙铁石榴子石一般于接触变质条件下生成;Mn2+、Fe2+、Mg2+在一般情况下趋向于六次配位,当呈八次配位时需在压力增高的条件下生成,故锰铝石榴子石在压力稍高的低级区域变质条件下生成,铁铝石榴子石在压力更高的中级区域变质条件下生成,而镁铝石榴子石只能在压力极高的条件下生成,如榴辉岩、金伯利岩中,目前已广泛以它作为标志寻找金刚石。石榴子石的物理性质亦具标型意义。如,我国山东含金刚石的金伯利岩中紫色系列镁铝石榴子石,其相对密度值大多大于3.75。

      【鉴定特征】据其等轴状的特征晶形,油脂光泽、缺乏解理及硬度高很易认出。但准确鉴定矿物种需作X射线衍射分析及测定成分、相对密度和折射率等。

      【主要用途】利用其高硬度作研磨材料。晶粒粗大(>8 mm,绿色者可小至3 mm),且色泽美丽、透明无瑕者,可作宝石原料。有些激光材料都具有石榴子石结构,如钇铝石榴子石Y3Al2[AlO4]3。