Гранат камень

Гранаты - это обширная группа минералов (представляющих собой смеси двух изоморфных рядов) с общей формулой R3R2[SiO4]3 , где R3= Ca, Mg, Mn, a R2= Al, Fe, Cr.

Обычно они  встречаются в хорошо выраженных изометричных кристаллах (ромбододекаэдрах и тетрагонтриоктаэдрах или их комбинациях). Иногда образуют сплошные зернистые массы.

Синонимы: Гарнетит— garnetite. Вениса, гарамантикус, червец, якут (ягут) — старые русские названия.
Названия гранатов, которые по составу занимают промежуточное положение между крайними членами изоморфных рядов: уграндит — ugrandite — между уваровитом, гроссуляром и андрадитом; грандит — grandite — между гроссуляром и андрадитом; манганграндит, марганцовый грандит — mangan- grandite — между гроссуляром и андрадитом, содержит небольшое количество марганца; пиральмандин — pyralmandine, pyralmandite; кальциевый пиральмандин — calc-pyralmandite — содержит небольшое количество кальция; пирандин — pyrandine —между пиропом и альмандином; пиральспит — pyralspite — между пиропом, альмандином и спессартином; спандит — spandite — между спессартином и андрадитом (Фермор,. 1907); спальмандин — spalmandite — между спессартином и альмандином; брандаозит — brandaosite, между спессартином и альмандином, содержащий кроме того Fe3+; гральмандин — gralmandite — между гроссуляром и альмандином; магнезиа-гральмандит — magnesia-gralmandite — содержит повышенное количество магния; марганцовый гральмандин — manganese-gralmandite — содержит большое количество марганца.
Названия, предложенные Винчелом (уграндит, пиральспит), широко вошли в петрографическую практику.

Происхождение названия

Гранат кристаллы в кварците. Якутия
Кристаллы в кварците. Якутия

Название (garnet) дано по сходству цвета первоначально изученных камней с цветом зернышек в плодах гранатового дерева.

Содержание

 

Формула граната

К описываемой группе относятся минералы кубической сингонии с общей формулой A3B2(SiO4)3, где А — Са, Mg, Fe2+, Mn2+ ; В — Al, Fe3+, Cr, Ti, Mn3+, V, Zr. В них очень широко проявляется изоморфизм.
 

Химический состав

В этих минералах Mg и Fe2+, а также Fe2+ и Mn2+ неограниченно замещают друг друга. Широко проявлен изоморфизм Fe 3+ , Al, Cr, Ti, Mn3+, V, Y, Се. Иногда Si замещается на Аl, реже — на Ti и Zr. Характерен неограниченный изоморфизм молекул гроссуляра и уваровита, гроссуляра и андрадита, альмандина и пиропа, альмандина и спессартина, пиропа и спессартина, вероятно уваровита и андрадита. Промежуточные члены между пиральспитами и грандитами встречаются редко. Полная смесимость гроссуляра со спессартином, гроссуляра с альмандином или гроссуляра с пиропом возможна лишь при благоприятных условиях, которые иногда возникают в метаморфических комплексах или при синтезе. Изоморфные смеси пиропа и спессартина отсутствуют. Отмечена полная смесимость андрадита и высокотитанистого шорломита. Наиболее значительным фактором, определяющим существование изоморфных смесей в группе гранатов, является размер ионных радиусов катионов. Разрыв смесимости между спессартином и гроссуляром можно объяснить различием в размерах ионов Mn2+ и Са2+ , особенно в восьмерной координации. При изучении зональных гранатов методом электронного микрозонда были установлены различия в содержании Mg, Са, Mn, Fe, Si в отдельных зонах.

Уваровит. Щетка мелких криссталлов
Уваровит. Щетка мелких криссталлов

Минерал при кристаллизации способен захватывать Не, растворенный в магме. Более ранние минералы содержат больше Не; минералы из пегматитов содержат Не больше, чем  из скарнов. В камнях из пегматитовых жил Унгурсая в 1 г вещества содержится 1,60 мм3 Не. Минерал из кристаллических сланцев Верхней Сванетии содержит 0,002% Li и 0,013%Rb; гранат из пегматитов Калбы — 0,05%Rb. В гранатах Восточной Сибири обнаружен Be: из кварцево-сподуменовых пегматитов — 0,0002—0,0003%, из кварцево-альбитовых — 0,0001—0,0008%; Sc характерен для гранатов из сланцев (вероятно, замещает Mg или Fe2+ ), содержится в гранатах из сиенитов и пегматитов Елетьозерского массива в Карелия (0,0019—0,0027% Sc). В некоторых минераллах группы обнаружено небольшое количество Mn 3+ ; Ga (0,0455%) установлен в гранате из пегматитов Калбы, Ge (0,0029—0,0066%)—в гидротермальном гранате.
В существенно кальциевых гранатах Са замещается стронцием; Zn обнаруживается в гранатах, богатых Mn, Fe, Mg (замещает Fe2+); Sn определено в гранате из сиенита Арга-Юряхского интрузива в Якутии (0,0184%), из скарново-магнетитового месторождения Мышиккол в Кураминском хребте (0,2%) и из кварцево-слюдистых роговиков Узбекистана (0,13% SnO,).
Для камня, содержащего незначительное количество олова, было предложено недостаточно обоснованное название дханрасит — dhanrasite (Марти, 1967).
Наиболее высокое содержание редких земель характерно для спессартинов (в спессартине из Канозера на Кольском п-ове содержится 3,05% TR2O3); характерно наличие в спессартинах иттрия (до 2%), который менее обычен в существенно магнезиальных гранатах. Андрадит из гранитных пегматитов Гатино-Парка в Квебеке (Канада) содержит 0,75— 2,65%Y. По высокому содержанию редких земель выделяется также альмандин из Шрайберхау в США (2,64% TR2O3). Известны гранаты, содержащие 0,001% Nb2O8 ; в гранате из пегматита Саян установлено 0,0004% Тi.

 

Содержание урана в них варьирует в пределах 10-8—10-5 г/m, более высокие концентрации его характерны для существенно кальциевых гранатов, приуроченных к щелочным породам. К элементам-примесям некоторых гранатов относятся К, Na, Р.
В минералах из гранитов, пегматитов, грейзенов и кварцевых жил преобладает марганцовая составляющая, а элементами-примесями являются Ti, Y, Sc, Ge, Ga, Be, Sn, Zr. Для скарнов наиболее характерны существенно кальциевые гранаты; элементами-примесями таких минералов являются в сульфидных скарнах — Ti, Ge, Sn, As, Pb, Cu, V, в железорудных скарнах — Ti, Cr, V, Ni, Co, Zr, Y, Sc. Эти же элементы содержатся в гранатах из амфиболитов, гнейсов и метаморфизованных основных пород. В спессартин-альмандинах обычны Y, Sc, Ge, Ga, Be, в гроссуляр-андрадитах — У, Cr, Ni и Cu.
По Форду, одна шестая часть всех анализированных гранатов слагается молекулами двух крайних членов изоморфных рядов, т. е. двумя миналами, и содержит не более 5% других миналов; одна шестая содержит четыре минала и остальные две трети — три минала. Бёке построил диаграммы, в которых показаны пределы изоморфизма для различных гранатовых миналов; пределы изоморфных замещений им указаны для групп окислов; Херич привел аналогичные данные для каждого окисла в отдельности. Фордом построены трехкомпонентные диаграммы, которые позволяют определять состав граната по плотности и показателю преломления. Филипсборн пришел к заключению, что для определения состава граната необходимо знать плотность, показатель преломления и весовое содержание (в %) окисла двухвалентного катиона (лучше всего Са) или плотность, показатель преломления и весовое содержание (%) двух окислов двухвалентных катионов. Стоквел указал на аддитивную зависимость между составом и величиной элементарной ячейки, позволяющую судить о преобладающем компоненте граната по интенсивности линий порошкограммы. Фрич отметил возможность определения состава граната по размеру элементарной ячейки и показателю преломления. Диаграммы зависимости показателя преломления и размера элементарной ячейки от состава были предложены также другими авторами.

Химический состав зависит от типа вмещающей породы. Трёгером по соотношению химического состава гранатов и характера вмещающих пород выделено 28, а Соболевым 37 парагенетических типов гранатов.
В петрографической литературе для сравнения железосодержащих гранатов используется «железистость»— отношение FeO:FeO+MgO (в %). Наиболее железистые гранаты (75—79%) встречены в гнейсах Канады, США, Финляндии. В одних и тех же породах железистость гранатов может колебаться. Так, в гранатах из гнейсов она изменяется от 58 до 79%, что связывается с различными условиями образования, в первую очередь с величиной давления. Железистость гранатов увеличивается от высокотемпературных керамических пегматитов к более низкотемпературным редкометальным. Железистость их взаимосвязана с железистостью сосуществующих минералов. Железистость искусственных гранатов ряда андрадит — гроссуляр зависит от кислотности —- щелочности среды; гранаты с большим содержанием андрадитовой составляющей получены в щелочных средах, с большим содержанием гроссуляровой составляющей — в кислых средах.
В ассоциации с кордиеритом гранат может быть устойчивым в достаточно широком интервале железистости (20—25%) — в пределах альмандино-пиропового состава. Изучение ассоциации граната с кордиеритом важно для определения Р — Т условий образования метаморфических пород и глубинности их формирования. Составы граната и ассоциирующегося с ним кордиерита многих метаморфических провинций близки, что указывает на сходные условия метаморфизма.
Состав граната и концентрация некоторых элементов в нем зависят от ассоциации минералов, в которой он находится.

 

Гроссуляр. Сросток криссталлов. Мексика, Джако
Гроссуляр. Сросток криссталлов. Мексика, Джако

Разновидности гранатов

В природе встречаются лишь промежуточные члены изоморфных рядов; крайние члены, полученные искусственно, выделяются под следующими названиями:

1) Алюминевые:
Пироп Mg3Al2[SiO3]4 - темно-красный;
 Гроссуляр Ca3Al2[SiO4]3  - cветло-зеленый, зеленовато-бурый, желтый
Спессартин Mn3Al2[SiO4]3  - розовый;
 Альмандин Fe3Al2[SiO4]3 - cамый распространенный из гранатов, цвет бледный красно-сиреневый, малиновый;
 
2) Циркониевые:
 Кимцеит Ca3Zr2[Al2SiO2] 12,46 4,0
  
3) Ванадиевые:
голдманит Ca3V2[SiO4]3
яматоит Mn3V2[SiO4]

4) Хромовые
кноррингит Mg3Cr2[SiO4]
уваровит Ca3Cr2[SiO4]3 - изумрудно-зеленый;

5) Железистые
 меджорит Mg3(Fe,Si)2[SiO4]3
андрадит Ca3Fe2[SiO4]3  - темный красно-коричневый, до черного титанистые - разновидности андрадита (меланит и шерломит - смоляно-черный..

 

 

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Кубическая. 3L44L36L29PC

Класс симметрии. Гексаэдрический Оh—m3m 

Кристаллическая структура

Впервые структура граната была изучена Менцером на примере гроссуляра. В последнее время структура уточнена при изучении гроссуляра и пиропа.
Решетка объемноцентрированная. Основой структуры являются изолированные кремнекислородные тетраэдры и кислородные октаэдры с трехвалентными металлами. Двухвалентные металлы располагаются в полостях каркаса из тетраэдров и октаэдров и окружены восемью атомами О. Каждый атом кислорода в структуре связан с атомом Si, одним трехвалентным и двумя двухвалентными атомами. На выделенном для простоты изображения блоке, представляющем собой 1/64 часть элементарной ячейки гроссуляра, атомы Аl занимают вершины, атомы Si и Са — середины ребер. Атомы Са, каждый из которых окружен восемью кислородами, образуют полиэдры в виде томсоновских «скрученных» кубов. Атомы кислорода занимают вершины октаэдров (с Аl внутри в гроссуляре); октаэдры соединены треугольными призмами, на боковых квадратных гранях которых расположены атомы Са; бесконечные колонки из призм и октаэдров вытянуты вдоль непересекающихся тройных осей. Эти колонки параллельны диагоналям куба с взаимными углами 70°30' и соединены «скрученными» кубами (с Са внутри) и изолированными кремнекислородными тетраэдрами.
При уточнении структуры граната выяснилось, что ее полиэдры искажены: кремнекислородные тетраэдры представляют собой тетрагональные бисфеноиды, вытянутые вдоль осей 4-го порядка; Al-октаэдр является тригональной антипризмой, вытянутой вдоль оси 3-го порядка; Ca(Mg)-кy6 искажен так, что углы между его гранями в пиропе колеблются от 76 до 119° . Согласно Абрахамсу и Гелеру, искажение Са-полиэдров в уваровите меньше, чем в гроссуляре, а в андрадите полиэдры искажены еще менее или искажены только тетраэдры. В пиропе искажение полиэдров такое же сильное, как в гроссуляре. Энергия кристаллической решетки рассматривалась на примере пиропа и гроссуляра.
Природные или синтетические продукты со структурой граната известны для 40 элементов. Положение отдельных катионов в структуре рассмотрено Гелером [18]. Среди искусственных соединений со структурой граната известны вещества, в октаэдрические позиции которых входят: Са, V, In, Sc, Al, Fe, Cr, Mg, Mn2+,  Mn3+ , Rh, Co2+, Ni2+ , Cu 2+, Zr, Ti; Са в гранатах может быть замещен Mg, Fe, Cd, Ba, Sr, Th, Zr, Ge, Mn2+, TR от Gd до Lu; TR от Tb до Lu входят в состав граната в сочетании с Al (Lu3Al5O12), от Nd до Lu и Y — в сочетании с Ga (Lu3Ga5O12)  или же с Fe3+, замещающим Si; Si замещается Ge, Ga, Fe, Ti, Zr. Среди минералов, изоструктурных с гранатами: берцелиит — (Са, Na)3 (Mg, Mn)2 (AsO4)3, грифит — (Mn, Na, Ca)3 (Al, Mn)2 [PO3 (OH, F)]3 и криолитионит— Na3Al2 (LiF4)3.

Главные формы: cамой характерной и наиболее распространенной формой является d(110), как самостоятельная форма часто встречается n (211). Реже наблюдаются формы: a(100), o(111), e(210), r(332) и s(321).

Кристалл альмандина
Тетрагонтриоктаэдр.Кристалл альмандина

Форма нахождения граната в природе

Облик кристаллов

Грани кристаллов граната в порядке убывающей распространенности, по Шафрановскому: (110), (211), (321), по Донэй-Харкеру: (211), (110), (321), (100). Часто наблюдаются искаженные кристаллы. Неравномерное развитие приводит к образованию уплощенных — преимущественно по (111), дипирамидальных и чечевицеобразных кристаллов, вытянутых вдоль оси четвертого порядка.
Грани d(110) нередко исштрихованы параллельно длинной диагонали. На гранях (211) наблюдалась штриховка, параллельная ребру (211) : (110), на некоторых гранях — ступеньки роста или фигуры травления. Характер ступеней роста отличается у гранатов различного происхождения. В осадочных породах встречаются гранаты со ступенчатой (черепитчатой) поверхностью. 
На кристаллах уваровита, андрадита и гроссуляра чаще наблюдается d(110); для пиропа, альмандина и спессартина характерна n(211). Облик кристаллов может зависеть от геологических условий минералообразования. Развитие отдельных граней на кристаллах гранатов предположительно зависит от изменения относительных концентраций R2+ и R8+ в растворах: при повышении концентрации R3+ на кристаллах преимущественно развиваются грани (211), а при относительном избытке R2+ — грани (110). На кристаллах граната из Лянгарского месторождения 
(Узбекистан) наблюдалась смена формы (110) в ядре на (211) во внешней огранке. Обратные соотношения отмечены для граната с р. Ахтаранды в Сибири.

Гроссуляр. Кристаллы тетрагонтриоктаэдрического облика. Якутия, Мирный
Гроссуляр. Кристаллы тетрагонтриоктаэдрического облика. Якутия, Мирный

Двойники. Кристаллическая структура гранатов исключает существование двойников. Описанные Кобелем и Арцруни и Хедлем двойники по (111), вероятно, являются сростками.

Включения минералов

В гранатах часто наблюдаются включения других минералов: везувиана, кальцита, кварца, магнетита, эпидота, диопсида, хлорита, биотита, полевых шпатов, пироксенов, мусковита, амфибола, титанита, дистена, ставролита, апатита, циркона, рутила и др. Иногда гранат является только коркой или периморфозой, окружающей ядро, которое сложено другими минералами; такие футлярообразные кристаллы обнаружены в скарнах.
Некоторые включения минералов в из метаморфических пород имеют вид плавных S-образно изогнутых полос (так называемые структуры «снежных комов»), которые свидетельствуют об одновременности кристаллизации в подвижных условиях. В лорфиробластах граната различаются включения, отличающиеся по времени образования. Отмечено наличие газово-жидких включений.
Наблюдались закономерные его срастания с различными минералами: (211) граната параллельно (001) мусковита], (110) и (001) граната параллельно (001) и [100] мусковита; [110] граната параллельно удлинению рутила; (211) граната параллельно (0001) корунда; (211) и [011] граната параллельно (010) и [001] топаза. Известны срастания пиропа с алмазом. Наблюдались закономерные срастания граната и ортоклаза: грань (110) граната почти параллельна (001) ортоклаза; срастания граната с кварцем (в пегматитовых жилах Дзирульского массива и Южного Урала). Описаны скелетные срастания граната с битовнитом (письменная структура).

 

Агрегаты.

 

Физические свойства граната

Оптические

Цвет часто красный, бурый, желтый, зеленый, черный; бесцветные редки. Окраску коричневых тонов кальциевых гранатов гроссуляр-андрадитового ряда могут вызывать ионы трехвалентного железа в шестерной координации; для бескальциевых гранатов — альмандинов, пиропов и спессартинов —характерны преимущественно красные тона; окраска может быть вызвана ионами железа и марганца, а также хрома и титана.
Окраску альмандина вызывают ионы Fe и Mn в октаэдричеекой координации или ионы Fe в «скрученных» кубах. Окраска пиропов объясняется изоморфной примесью Fe и Mn, которые могут входить в «скрученные» полиэдры или в октаэдры; на окраску могут влиять также Cr и Ti. Окраска спессартинов, вероятно, вызвана Mn2+ и Mn3+ в шестерной координации, Fe2+ в восьмерной координации и Fe3+ в шестерной координации. Зеленая окраска уваровита и демантоида вызвана хромом. При небольшом содержании хрома, замещающего алюминий, окраска красная; при большем содержании  Cr изменяется размер октаэдра, окраска становится зеленой. В уваровите в отличие от пиропа Аl и Mg замеща юте я Cr и Са, что приводит к смещению широких полос поглощения в красную область спектра.

Черта отсутствует. Цвет порошка белый или светлых оттенков.

Блеск стеклянный, иногда близкий к алмазному или алмазный.

Гранат с мусковитом в кварце. Карелия
Гранат с мусковитом в кварце. Карелия

Отлив жирный, смоляной,

Прозрачность.  Прозрачны в разной степени до непрозрачных.

Механические

Твердость 6—7,5. Хрупкий

Плотность 3,18—4,28, зависит от состава. У андрадитов плотность пропорционально увеличивается с возрастанием содержания Fe2O3.

Спайность обычно отсутствует; иногда наблюдается несовершенная спайность или отдельность по (110).

Излом полураковистый, неровный или занозистый. Раскалываются на осколки с острыми краями.

Хрупки, рассыпчаты в зернистых агрегатах, в плотных (скрытокристаллических) массах очень прочны.

 

Химические свойства

С бурой и фосфорной солью многие из них дают реакцию на Fe и Mn, с фосфорной солью образуют скелет кремнезема. С НСl реагируют слабо за исключением демантоида. При воздействии НСl (в течение нескольких часов) отмечена различная кислотоустойчивость минералов группы этой группыа; она увеличивается в направлении андрадит — пироп — гроссуляр. После прокаливания легко разлагаются НСl с выделением студенистого кремнезема. Разлагаются при сплавлении с Na2CO3 или К2СO3.

Прочие свойства

Щетка кристаллов на мелкозернистом агрегате.
Щетка кристаллов на мелкозернистом агрегате.

Магнитная восприимчивость железисто-магнезиальных гранатов пропорциональна содержанию железа. Искусственно полученные минералы с железом в октаэдрическом и тетраэдрическом положениях ферромагнитны. Особенно сильными ферромагнитными свойствами обладает Y3Fe2[FeO4]3; в этом соединении все железо трехвалентное; магнитный момент составляет 2/3 от магнитного момента магнетита, точка Кюри — 545° К. Монокристаллы Y3Fe2 [FeO4]3 обладают тонкой доменной структурой. Коэффициент упругости увеличивается с возрастанием температуры.
В инфракрасных спектрах поглощения отдельные полосы смещаются к области низких частот при увеличении радиуса катиона. Для всех них характерны три основные полосы поглощения: положение полосы 1142—1003 см-1  не зависит от состава; положение полос 1006—775 и 927—786 см-1 зависит от состава (у гранатов пиральспитового ряда 1006— 951 и 927—868 см -1, у гранатов гроссуляр-андрадитового ряда 927—882 и 868—786 см-1). В области 350—280 см-1 гранаты пиральспитового ряда дают слабые полосы поглощения, отсутствующие у гранатов у грандитового ряда. Кроме того, отмечены три полосы поглощения при 4500, 6000 и 7800 см-1, обусловленные наличием Fe2+ в восьмерной координации.
В ультрафиолетовой области спектра они дают ряд узких максимумов; для всех них характерен максимум около 22 700—22 800 см-1 . В ряду андрадит —шорломит поглощение находится в прямой зависимости от содержания титана в четверной координации.

Средняя температуре декрипитации из различных месторождений: гроссуляра — 393°, уваровита — 440°, андрадита — 487°, альмандина— 607°, пиропа — 615°, спессартина — 646°.

Диагностические признаки

Легко узнаются по изометричным кристаллам, высокой твердости, отсутствию спайности.

Спутники. Диопсид, геденбергит, эпидот, везувиан, волластонит, актинолит, хлорит, геденбергит.

Происхождение и нахождение

Они относятся к важнейшим породообразующим минералам. Они образуются в широком интервале температур и давлений и в различных средах. Участвуют в образовании многих месторождений полезных ископаемых. Пироп является типоморфным минералом — спутником алмаза в кимберлитах.
Они наблюдаются в некоторых изверженных горных породах как их первичная составная часть (в основных породах — пироп, в гранитах — спессартин и альмандин, в щелочных породах — меланит и шорломит). В пегматитах наиболее часто встречается спессартин; в некоторых из них проявилась гранатизация плагиоклазов. Для гранатов поздних генераций характерно увеличение андрадитового компонента. Отмечена зависимость состава гранатов из пегматитов от физико-химических условий их формирования.

Альмандин. Кристаллы в гнейсе.
Альмандин. Кристаллы в гнейсе.

Наибольшее распространение имеют контактово-метасоматическое образование, преимущественно возникших в результате взаимодействия кислых магм с карбонатными породами. Особенно характерны для таких образований гроссуляр и андрадит. Они встречаются в виде сплошных масс или входят в состав скарнов наряду с диопсидом, геденбергитом, эпидотом, везувианом, волластонитом, актинолитом, хлоритом и др. Различные скарны отличаются по составу. Так, в скарновых свинцово-цинковых и медножелезорудных месторождениях встречается андрадит (в ассоциации с салитом), в скарновых шеелитовых и молибденит-шеелитовых — существенно гроссуляровый гранат (в ассоциации с геденбергитом).
При воздействии кислых магм на основные метаморфические породы образовался альмандин вместе с биотитом, роговой обманкой, полевыми шпатами, иногда с пироксенами, турмалином, сульфидами и др.
Довольно часто они содержатся в кристаллических сланцах; состав зависит от состава исходных пород; если исходные породы богаты Аl и Fe, образуется альмандин, при метаморфизме известковых пород — гроссуляр; высокое содержание Mg и Аl благоприятно для появления пиропа.
Пироп-альмандин-спессартиновые гранаты (пиральспиты) характерны для трех смежных по термодинамическим условиям фаций метаморфизма: амфиболитовой, гранулитовой и эклогитовой. Для амфиболитовой фации типичен спессартин, в гранулитовой фации преобладает альмандин (может содержать до 45% пиропового компонента и до 23%— гроссулярового), в эклогитовой — пироп-альмандиновая составляющая (в гранате, ассоциирующемся с кианитом, содержится значительное количество гроссулярового компонента). Соответственно признается, что с увеличением степени метаморфизма увеличивается содержание пиропового компонента и уменьшается — спёссартинового. При изучении системы MgSiO3— CaSiO3— Аl2O3 подтверждено обогащение пироповой составляющей, сосуществующего с клинопироксеном и ортопироксеном, с увеличением давления до 70 кбар при постоянной температуре, а также с уменьшением температуры при постоянном давлении. Содержание пиропа колеблется от 81 мол. % при 18 кбар до 88 мол. % при 71 кбар и 1400°.
В условиях полиметаморфизма (при диафторезе) состав меняется в зависимости от степени изменения пород и температуры. При низкотемпературном диафторезе состав не изменяется, он замещается лишь мелкочешуйчатым агрегатом серицита и хлорита. Марганцовистость граната, помимо термодинамических условий, зависит от содержания марганца в исходной породе. Утверждение Миаширо об уменьшении содержания спессартиновой молекулы при увеличении давления недостоверно.
С повышением степени метаморфизма уменьшаются молекулярный объем и а0 гранатов, Са2+ и Mn2+ замещаются более мелкими Fe2+ и Mg2+ и, по-видимому, отношение (CaO+MnO) : (FeO+MgO) является индикатором степени метаморфизма. По данным других авторов, таким индикатором является отношение Mg/(Mg+Fe). В ассоциациях гранат — биотит и гранат — роговая обманка распределение Fe и Mg зависит от степени метаморфизма В ставролит-гранатовых сланцах распределение Mg в ставролите и гранате может служить температурным индикатором. В сосуществующих биотите и гранате с ростом температуры Аl2O3 переходит из биотита в гранат, a Fe2O3— из граната в биотит. В метаморфических породах в результате прогрессивной перекристаллизации иногда образуются очень крупные кристаллы.

Изменение минерала

К вторичным минералам, образовавшимся по гранатам, относятся: эпидот, слюды, роговая обманка, скаполит, ортоклаз, кальцит, кварц, хлориты, серпентин, доломит, магнетит, гематит, кордиерит, силлиманит. При выветривании они разрушаются трудно, с образованием глинистых минералов. Гранаты составляют существенную часть тяжелых фракций ряда осадочных пород.

 

Гранат Карелия
Кристаллы. Карелия

 

Практическое применение

Описываемая группа минералов высокой твердости (альмандин, пироп, спессартин, в меньшей степени андрадит) применяются в качестве абразивного материала. Пригодными для абразивной промышленности считаются породы, содержащие более 10% хорошо образованных крупных кристаллов (больше 1 см). Они флотируются при помощи олеата Na (pH 11,5 и выше), мылом дистиллированного таллового масла, окисленным петролатумом (pH 3,5); 90% добываемого минерала идет на изготовление бумаги или полотна для полировки твердых пород дерева, шлифования зеркальных стекол, полировки кожи, твердого каучука, целлулоидных и других изделий.
Прозрачные и красиво окрашенные минералы группы (гессонит, пироп, гроссуляр, уваровит, альмандин, демантоид) издавна употребляются в ювелирном деле. В связи с применением их в качестве ферримагнетиков появились многочисленные работы по их синтезу, особенно редкоземельных.

Физические методы исследования

Старинные методы. Под паяльной трубкой все минералы группы за исключением уваровита плавятся с большей или меньшей легкостью и образуют стекла, окрашенные в различные цвета. Андрадит и альмандин сплавляются в магнитный шарик.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В шлифах андрадит, гроссуляр и спессартин бесцветны или окрашены в розоватый, буроватый, редко розовый, красный цвет; меланит — бурый или красно-бурый, уваровит — зеленый. Они изотропны или аномально анизотропны. Показатели преломления варьируют от 1,73 до 2,01 и зависят от их состава. По данным Зюзина, существует следующая зависимость показателей преломления от состава: n= 1,815—0,00099 (пиропа)+0,00015 (альмандина)—0,00085 (гроссуляра).
В оптически аномальных камнях наблюдаются двупреломляющие полоски, параллельные (110) или образующие угол 60 или 90° со следом грани (110), а также закономерно гаснущие секторы, основаниями которых являются грани (110).
Оптические аномалии объясняются различием химического состава отдельных зон монокристальных индивидов и вызванными этим напряжениями в кристаллической решетке. От направления напряжения зависит ориентировка оптической индикатрисы, а от величины напряжения — величина двупреломления. Если двупреломляющие полоски перпендикулярны к следу грани d(110) или образуют с ним угол, то оптические аномалии, повидимому, возникли лишь в результате напряжений в самом кристалле. Напряжения возникают при охлаждении граната после его образования.
По Коржинскому, гранаты, содержащие <40 % андрадита (показатель преломления <1,807), изотропны или слабо анизотропии; гранаты, содержащие >60% андрадита (n>1,837), изотропны; гранаты с 40—60%. андрадитовой молекулы сильно анизотропны и обнаруживают секториальное строение. Эти выводы подтверждены изучением искусственно полученных гранатов.
При нагревании до 750—850° анизотропные гранаты из Тырны-Ауза становились изотропными. Аномальная интерференционная окраска камней обычно серая; ng— np=0,002—0,012. У искусственных редкоземельных гранатов двупреломление от 0 до 0,002 и 2V—5—20°. В интервале длин волн 486—656 мк дисперсия показателей преломления для членов пироп — альмандин — спессартинового ряда колеблется от 0,016 до 0,023, для членов гроссуляр — андрадитового ряда от 0,032 до 0,034; от содержания железа дисперсия показателей преломления не зависит.
Ингерсон наблюдал иризацию у гранатов — результат интерференции света в тонких пластинках, параллельных (110) и (111). У отдельных минералов обнаруживается астеризм, вызванный дифракционным эффектом за счет включений очень мелких, точно не определенных удлиненных кристаллов, удлинение которых параллельно осям симметрии граната. Астеризм наиболее часто проявляется в виде четырехлучевой, шестилучевой или восьмилучевой звезды, у некоторых альмандинов — в виде 12 четырехлучевых звезд, каждая с углами между лучами 70°32' и 109°28'’ . В гранатах в отраженном свете и темном поле наблюдался также «скрученный астеризм» (результат содержания включений мелких «скрученных» деформированных кристалликов).
Угол вращения плоскости поляризации в инфракрасном свете около 10°.

Mineralmarket

Галлерея