Перейти к основному содержанию

Топаз описание и свойства минерала

Английское название минерала Топаз - Topaz

Происхождение названия

Назван по острову Топазос в Красном море.
В древности топаз назывался хризолитом — chrysolithos, а оливин — топазом (Плиний и др.). Ошибочно топазом или раухтопазом называют дымчатый кварц. Название восточный топаз относится к желтому корунду, богемский, испанский и индийский топаз — к цитрину, топазолит — к желтовато-зеленому андрадиту; топазовый кошачий глаз — Topas-Katzenauge (по Хинце) — корунд с астеризмом. Уральское обозначение «тумпаз» относится к дымчатому кварцу.

 

Содержание

Топаз Мурзинка Урал Россия
Топаз Мурзинка Урал Россия

Синонимы: Саксонский хризолит — chrysolithus f. Saxony (Линнэй, 1768), бразильский и саксонский топаз — topaze de Bresil, topaze de Saxe (де Лиль, 1772), сибирский алмаз (Аюи, по Ферсману), шорлит — schorlite (Клапрот, 1788). Пикнит — pycnite (Аюи, 1801) — столбчатый, радиально-лучистый; пирофизалит— pyrophysalite (Хизингер, Берцелиус, 1806) или физалит — physalite (Вернер, 1817) — непрозрачный, содержащий многочисленные включения жидкости и газов. Тяжеловес—- старое уральское название. Прозрачные ювелирного качества: переделль — peredell (по Кёхлину, 1928) — желтовато-зеленый, бразильский рубин (по Шубниковой, 1937) — красноватый, бразильский сапфир — голубой (по Шубниковой, частью бразильским сапфиром обозначался также турмалин), пинк — красно-оранжевый, иония — красноватый (по Медоеву, 1960).

Формула

Al2[SiO4](F,OH)2

Химический состав

Химически минерал довольно постоянного состава; соотношение F и ОН подвержено колебаниям. Наибольшее известное содержание Н2O — 3,25%; Аl замещается Fe3+ , Cr3+ , Mg, Ti и V; общее количество этих примесей обычно менее 1%; Са, Na и К, по-видимому, входят в состав включений. Характерно относительно повышенное содержание Ge

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Ромбическая. 3L23PC

Кристаллическая структура

Основа структуры — мотив из Al-октаэдров, в которых Аl окружен четырьмя атомами О и двумя F или (ОН). Октаэдры частью имеют общие вершины (F), частью общие ребра (О — О). Между октаэдрами расположены изолированные тетраэдры SiO4 . Атомы О октаэдров одновременно принадлежат кремнекислородным тетраэдрам; F или (ОН) связаны только с Аl. Инфракрасный спектр поляризованного света для топаза со значительным содержанием (ОН) показал, что группа (ОН) расположена в плоскости (010), а угол между связью О — Ни осью с приблизительно равен 37°. В структуре сочетаются плотнейшая кубическая и гексагональная упаковки кислорода.

Класс. Ромбо-дипирамидальный D2h — mmm. Отношение осей. 0,528 : 1 : 0,955.

Форма нахождения в природе

 

Облик кристаллов. Кристаллы призматические, в большей или меньшей степени вытянутые по оси с. Кристаллы с хорошо развитым базопинакоидом и без него и т. д. Известны двухконечные кристаллы с различными гранями на обоих концах.

 

Двойники по d (101) встречаются исключительно редко. В шлифах у топазов Урала наблюдались полисинтетические двойники по m(110). На гранях призматического пояса [001 ] обычна вертикальная штриховка. Кристаллы часто бывают разъедены с образованием на их гранях в зависимости от длительности и интенсивности растворения, разнообразных фигур. На гранях (110) и (120) первоначально образуются углубления с прямоугольными или квадратными основаниями, ограниченные гранями (010), (120), (130), (140), (230), (470), (100), (210), (111) и др.; на гранях (011) — треугольные и трапециевидные углубления с гранями (021), (155), (235) и др.; на гранях (001) при длительном растворении фигуры растворения приобретают конусовидную форму.
Известны зональные кристаллы, внутренняя часть которых представляет монокристалл, а внешняя состоит из нескольких рядов наросших друг на друга мельчайших кристалликов минерала. В минералах с Шерловой горы (Читинская обл.) наблюдаются непрозрачные зоны, повторяющие внешние очертания кристалла (фантомы); эти зоны сложены камнем с многочисленными, пересекающимися каналами, которые выполнены каолинитом, светлой слюдой, кварцем, сахаровидным топазом и биотитом.

 

ТопазВстречаются ориентированные срастания топаза с разными минералами. В кристаллах топаза из Ильменских гор наблюдались включения турмалина, расположенные в плоскости (001) топаза, частью ориентированные осью с параллельно осям а или b топаза, или наросшие перпендикулярно граням m (110),l (120) и d. (101) топаза. Известны ориентированные нарастания кристаллов биксбиита на грани (110) кристаллов топаза из Томас Рейндж (штат Юта, США): ось [100] биксбиита почти совпадает с осью [100] топаза, грани (001) биксбиита наклонены вправо или" влево под углом 32°53' (в среднем) к (001) топаза. В месторождении Давей в США обнаружены закономерные нарастания топаза на гранате: грань (010) топаза нарастает на грань (211) граната, ось с топаза параллельно ребру (111): (211) граната). На разъеденной поверхности кристаллов топаза иногда наблюдаются кристаллики кварца, очень редко — гердерита.
Кристаллы топаза часто содержат жидкие и газовые включения; иногда их количество так велико, что топаз становится мутным и непрозрачным молочно-белым (пирофизалит). У топаза с Шерловой горы часто молочно-белыми являются головки кристаллов («коневый зуб») с многочисленными твердыми и жидкими включениями. Изучение состава жидких включений показало, что в них содержатся К, Na, Са, Mg, Fe3+, Si, В, Cl, СО2, SO3. Твердая фаза этих включений бывает представлена кристалликами галита, сильвина, буры, эльпасолита, хлоридов алюминия и цинка, криолита, кварца, мусковита, флюорита и ряда ближе не определенных минералов. Газовые включения в минералее с Волыни содержат: СO2 73,20—89,35, H2S + SO2 + NH3 + НСl + Cl2 6,28—19,70, N2 + + редкие газы 4,37—7,10%; СО, O2 и H2 не обнаружены.

Жидкость включений в бразильских топазах Дана обозначил как брюстерлинит— brewsterlinite, брюстолин — brewstoline и криптолинит — cryptolinite.
В камне наблюдаются вростки кристалликов турмалина, гематита, биотита, полевого шпата, кварца, реже рутила, магнетита, ильменита, касситерита, ганита, флюорита, мусковита и фенакита; некоторые вростки приурочены к зонам роста (арсенопирит в топазе из Ингодинской рудной зоны в Забайкалье). В трещинках выделений минерала обнаруживаются каолинит, гидрогётит, гипс, вивианит, слюда и др.

Агрегаты. Хорошо образованные кристаллы и друзы, радиально-лучистые и сферические агрегаты, зерна неправильной формы, тонкозернистые и плотные агрегаты. Относительно часты крупные кристаллы; в месторождениях Норвегии весом до 60—80 кг, в Минас-Жераис (Бразилия) — до 238,4 кг, в пегматитах Волыни — до 100—150 кг (длина до 82 см).

 

Физические свойства

Оптические

Цвет  бесцветный, желтый, винно-желтый, зеленый, голубовато-зеленый, голубой, фиолетово-голубой, розовый, красно-бурый. Встречаются двухцветные зональные камни (зоны голубые и розовые, винно-красные, ярко-голубые и т. д). Отмечаются кристаллы, у которых концы имеют разную окраску. В некоторых кристаллах с Волыни розовато-желтая окраска характерна для пирамид нарастания граней (110), (111) и (021), а пирамиды нарастания граней (120), (011) и (112) окрашены в голубой цвет.  Изучение окраски топазов из различных месторождений показало, что ее причиной могут быть хромофоры и дефекты кристаллической решетки.
Розовые камни с р. Каменки на Урале окрашены Cr 3+ в шестерной координации (кривая поглощения имеет максимум—540 и 400 ммк); при нагревании до 800° окраска не изменяется. Желтая окраска топазов из этого же месторождения вызвана Cr 3+ и дефектами кристаллической решетки; при 750° желтая окраска исчезает. На кривой поглощения нагретого минерала имеются максимумы, характерные для хрома. Окраска камней из Оуро Прето в Бразилии вызвана Cr и V: в желтых топазах содержание Cr выше, чем V, в розовых содержится больше V. Окраска голубых минералов с Волыни, по-видимому, обусловлена содержанием Fe2+ и дефектами кристаллической решетки. В качестве причин розовой и розово-бурой окраски камней с Волыни указываются дефекты кристаллической решетки, F центры и Fe3+.


При нагревании они обесцвечиваются (розовые и голубые топазы Волыни, желтые камни с р. Каменки, из Шнекенштейна в Саксонии и с Цейлона) или изменяют окраску (желтые и красновато-бурые топазы Бразилии становятся розовыми с фиолетовым оттенком). Под действием рентгеновских лучей окраска обычно восстанавливается с некоторым изменением оттенка; исключением является голубой топаз с Волыни, окраска которого становится розовой и не восстанавливается. Зональные топазы с Волыни голубой и розовой окраски под действием рентгеновских лучей становятся одноцветными розовыми. В некоторые окрашенные топазы обесцвечиваются на свету. Двухцветный (голубой и розовато-коричневый) кристалл топаза из Каиргормса (Англия) под влиянием длительного (несколько десятилетий) воздействия дневного света стал целиком голубым. Облучение бесцветных топазов γ-лучами и рентгеновскими лучами вызывало появление темно-желтой до красновато-коричневой окраски; предположительно, окраска облученных топазов связана с ионами кислорода, потерявшими при облучении электроны. Кривые абсорбции у облученных камней из различных мест аналогичны и различаются только по интенсивности. Окрашенные γ-облучением топазы теряли окраску при нагревании до 250°, а также под действием дневного света, ультрафиолетовых лучей и света вольтовой дуги.
У голубого минерала с Волыни двойная поверхность поглощения света для лучей с колебаниями в вертикальной плоскости имеет форму круга, для колебаний в горизонтальной плоскости — форму овальных кривых; установлена коническая поверхность четвертого порядка, на четырех направлениях которой показатели преломления и показатели поглощения совпадают. 

  • Черты нет из-за высокой твердости.
  • Блеск стеклянный.
  • Прозрачность. Прозрачен до просвечивающего.

Механические

  • Твердость Тв. 8. Микротвердость 1920 кГ/мм2. На плоскости спайности (001) топаза установлена большая микротвердость параллельно [100] и значительно меньшая параллельно [010]. 
  • Хрупок.
  • Плотность. 3,4—3,64.
  • Спайность по (001) совершенная, по (101) и (011) неясная.
  • Излом раковистый до неровного.

Химические свойства

В НСl не растворяется. В H2SO4 при длительном нагревании выделяет немного HF. После сплавления с карбонатом кальция растворяется в HNO3. Разлагается фосфорной солью с образованием скелета SiO2.

топаз

Прочие свойства

Легко электризуется от трения, сжатия и нагревания. Диэлектрическая. Топаз относится к диамагнитным минералам, удельная магнитная восприимчивость его при нормальной температуре в слабых полях равна 0,42-106 см3/г.
Некоторые топазы люминесцируют в ультрафиолетовом свете и в катодных лучах.  А в ультрафиолетовых лучах наблюдалось красное, желтое и бледно-зеленое свечение, в катодных лучах— красное и голубое.
Топазы обнаруживают термолюминесценцию; ее интенсивность зависит от густоты окраски топазов. Розовые топазы Волыни термолюминесцируют в интервале 100—350° с максимумом около 230°; голубые волынские топазы обнаруживают слабую термолюминесценцию в интервале 150—350° и около 230°; бесцветные топазы с Волыни дают слабые максимумы термолюминесценции при 345 , 280 и 230°.
После радиоактивного облучения топазы при нагревании светятся голубовато-зеленым цветом; интенсивность свечения зависит от интенсивности окраски облученного камня: чем интенсивнее окрашиваются минералы после облучения, тем сильнее они термолюминесцируют.

Поведение при нагревании.

При нагревании выделяется SiF4 . Топаз из шт. Южная Каролина показал значительную потерю веса при 850— 900°; при этом содержание F уменьшилось с 5,98 до 0,34%,а  плотность понизилася с 3,36 до 3,08. При нагревании до 1100° образовались муллит и кристобалит с небольшой примесью топаза, при температуре 1500° — практически чистый муллит. Нагревание до 1250° бесцветного топаза из Минас-Жераис (Бразилия) не привело к образованию муллита; около 300° происходило выделение воды, при 827° — выделение SiF4, при 960° — образование γ-Аl2O3.
Характер кривых потери веса при нагревании до 800° голубого, розового и бесцветного топазов Волыни несколько различен, что объясняется неодинаковым количеством жидких и твердых включений. Камни из Финбо в Швеции (пирофизалит), содержащий многочисленные жидкие и газовые включения, при нагревании вспучивается.

Искусственное получение

Синтезирован разными путями: при нагревании смеси Si02, А1203 (или силикатов алюминия), HF и Н2O до 500°; при нагревании в автоклаве смеси Na2SiFe, аморфной Аl2O3, SnCl2 и воды при температуре 500° и давлении 4000 кГ/см2 в течение 9 дней (совместно с криолитом, хиолитом и кварцем), в течение 10 дней при тех же условиях — вместе с касситеритом, криолитом и небольшим количеством альбита.

Диагностические признаки

Сходные минералы. Фенакит, корунд, арагонит, датолит, берилл.

От андалузита отличается совершенной спайностью по (001) (у андалузита спайность по призме), меньшим углом оптических осей, знаком и оптической ориентировкой; от силлиманита — более слабым двупреломлением и иным направлением спайности; от полевого шпата — большей плотностью и твердостью, более высоким рельефом, отсутствием двойников непрямым погасанием; от кварца — спайностью, твердостью и плотностью; от апатита — двупреломлением, хорошо выраженной спайностью; от цоизита, мелилита и везувиана — отсутствием аномальной интерференционной окраски.

Спутники. Сопутствующие минералы. Турмалин, слюда, берилл, ро­зовый кварцфлюорит, дымчатый кварц, полевой шпат, кассите­рит, вольфрамит и др.

Определение в ювелирных изделиях


При идентификации топаза следует учитывать, что похожими могут быть бериллы (аквамарин, гелиодор, воробьевит), кварц (горный хрусталь, цитрин, дымчатый кварц и розовый кварц), кунцит, турмалин, фенакит, данбурит, флюорит, мадагаскарский прозрачный ортоклаз, циркон, апатит, а также такие синтетические камни соответствующего цвета, как корунд, шпинель, фианит, и некоторые стекла. При диагностике минерала следует обращать внимание прежде всего на высокую твердость, совершенную спайность, характерные плотность и показатели преломления, довольно низкие двупреломление, люминесценцию.

Происхождение и нахождение

Генетически связан с гранитоидными породами. В некоторых гранитах является акцессорным минералом.

Обычен в гранитных пегматитах и грейзенах. Встречается также во вторичных кварцитах и в гидротермальных кварцевых жилах.

Изменение минерала

Описано замещение топаза (с образованием псевдоморфоз) тонко-чешуйчатым мусковитом (серицитом), Li-coдержащим мусковитом, гидромусковитом, мусковитом и слюдой парагонитового типа, маргародитом с небольшим количеством Маргарита, флюоритом, мусковитом и протолитионитом, каолинитом и флюоритом, каолинитом, диккитом и монтмориллонитом, опалом. Имеются указания на замещение его турмалином, биотитом, корундом и шпинелью.

топаз

 

Практическое применение

Прозрачные бесцветные и красиво окрашенные топазы — драгоценные камни. Топазовая порода применяется как хороший огнеупорный материал (при ее обжиге образуется муллит)

Физические методы исследования

Старинные методы. Под паяльной трубкой не плавится, но при сильном прокаливании становится мутным.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В шлифах бесцветен. В толстых пластинках окрашенный топаз плеохроирует: по Ng — фиолетово-розовый, по Nm — желтовато-розовый, по Np — буровато-желтый. Двуосный (+). Плоскость оптических осей (010), Ng = с, Nm =b, Np —а. Удлинение (+); ng = 1,638—1,616, nm= 1,631—1,609; np = 1,629—1,606.

Обработка топаза


При обработке топазу придается разнообразная огранка: бриллиантовая, изумрудная, фантазийная, овальная, кабошон. Иногда применяется резьба по камню. В настоящее время широко во всем мире используются топазы не только с природной, но и искусственно полученной окраской, особенно розовой и голубой. Распознавание таких облагороженных топазов весьма затруднено. В США
стоимость топазов наиболее популярного размера в 5 кар в 1982 г. составляла от 30 до 500 дол./кар (в зависимости от качества).


Поделиться с друзьями


 


Mineralmarket

Фото галерея минерала