Шпинель


Синонимы: Магнезиальная шпинель — magnesia spinel, антракс —  (Теофраст, 3 в. дон. э.), карбункул — carbunculus (частично) (Плиний, 77 г.н.э.), акерит — akerite (по Честеру, 1896), тальковая шпинель, талькшпинель — Talkspinell (Хинце — Линк, 1933), магнопикотит — magnopicotite (Соколов, 1948), шпинария — древнерусское название (Ферсман, 1954).
Группа
Английское название минерала Шпинель - Spinel
Происхождение названия
Происхождение названия неизвестно. От латинского «шпинус» — терн (окраска не­которых разновидностей минерала похожа на цвет ягод терновника). Впервые оно применено Боётнусом в 1647 г. 

Шпинель.  Таджикистан. месторождение Кухи-Лал

Шпинель Таджикистан месторождение Кухи-Лал
Шпинель Таджикистан месторождение Кухи-Лал

Содержание

Химический состав
Разновидности
Кристаллографическая характеристика
Форма нахождения в природе
Физические свойства
Химические свойства
Диагностические признаки
Происхождение минерала
Месторождения
Практическое применение
Физические методы исследования
Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)
Купить шпинель

 

Формула шпинели

MgAl2O4

Химический состав

Химический теоретический состав: MgO —28,34; Al2O3—71,66. Mg изоморфно замещается Fe2+ , Zn, Mn2+ , иногда в небольших количествах Со и Ni; Аl  замещается Fe 3+ и Cr3+ . В некоторых шпинелях обнаружены в небольших количествах щелочи и СаО. Содержание R2O иногда достигает 2,7% (щелочная шпинель — alkalispinel).
По данным спектральных анализов, главнейшими элементами- примесями шпинели являются Со, Zn, Ni и Mn, для розовых и красных разностей характерны Cr и V, в незначительных количествах обнаруживаются As, Pb, Са, Тi, в ничтожных количествах, но постоянно содержатся Ga и Cu. В шпинели из пироксенитов Тагило-Баранчинского массива (Урал) содержится 0,002% Sc2O3 .
В искусственной шпинели обнаружен избыток Al2O3 в виде твердого раствора; отношение MgO : Al2O3 достигает 1:7.

Разновидности шпинели


Благородная шпинель — Edelspinell — прозрачная шпинель ювелирного качества, почти бесцветная или окрашенная в разные цвета. Благородная шпинель содержит до 3,5% FeO
По цвету различаются:
 

  • густо-красная — рубиновая шпинель (рубиншпинель) — ruby spinel, рубиновый альмандин — ruby almandite, шпинель-рубин —spinel-ruby, лал (частично)
  • розовая — балэ-шпинель, балэ-рубин, балас рубин —balas-ruby, рубин- балэ — ruby-balas, баллагиус
  • красная с желтым оттенком до желтой — рубисель, рубицелль, рубинчик — rubicelle, гиацинтовая шпинель — hyacinth spinel, уксусная шпинель — Essigspinell;
  • фиолетовая — альмандин-шпинель — almandine-spinel;
  • синяя — сапфировая или синяя шпинель, сапфир-шпинель;
  • желтая — желтый рубин.

Выделяются минералы промежуточного состава между собственно шпинелью и другими крайними членами изоморфных рядов.
 

  1. Плеонаст — Pleonaste — шпинель промежуточного состава между собственно шпинелью и герцинитом— (Mg, Fe) Аl2O4. Название от греческого "плеонасмос" — избыток, в связи с наличием на кристаллах дополнительных форм (Аюи, 1801).Синононим: Железомагнезиальная шпинель — iron-magnesia spinel, кандит — candite (Бурнон, 1808), цейланит — ceylanite (Деламетри, 1793), цейлонит — ceylonite (Рамельсберг). Распространен в вулканических выбросах Везувия (известково-силикатных породах).
  2. Пикотит — picotite (Шарпантье, 1812) — промежуточный между плеонастом и хромпикотитом, магнезиальный и железистый пикотиты (Соколов, 1948).
  3. Лерзолит — lherzolite (Деламетри, 1794) — смесь «пикотита» с оливином, диопсидом и энстатитом (Дамур, 1862, по Хинце). Плотность 3,7—4,4. Цвет темно-зеленый до черного, реже сине-черный и темно-бурый.  Температура плавления 1275—1360°. Разлагается от действия HF и H2SO4. Слабо действуют на него НСl и HNO3.
  4. Хлорошпинель — chlorospinel (Розе, 1840) — Mg (Al, Fe)2O4, промежуточная между шпинелью и магнезиоферритом; окраска ярко- зеленая (названа от греческого "хлорос" — зеленый); содержит до 9—15% Fe2O3;

 
Близки к хлорошпинели ферропикотит — ferropicotite (Лакруа, 1910) — (Mg, Fe) (Al, Fe)2 O4 и магналюмоксид — magnalu- moxide (Бобков, Казицын, 1951), содержащий избыток (Al, Fe)2O3.
 

  • Хромшпинель — chromespinel (Болдырев, 1935)—Mg (Al, Cr)2O4 — промежуточная между шпинелью и пикрохромитом. Синононимы: Магнохромит — magnochromite (Бок, 1868), магнохромпикотит — magno- chromepicotite (Соколов, 1948). 
  • Аутомолит — automolite промежуточный между шпинелью и ганитом. 
  •  Герцинит (лат. «терцина» — горы Гарц) (ферро шпинель), FeAl2O4, распространен в породах высокой ступени метаморфизма (гранулиты);  
  • Галаксит (марганцовая шпинель), MnАl2O4, назван по месторож­дению Галакс в Северной Каролине (США).

 
Кристаллографическая характеристика

Шпинель
Шпинель

 

  • Сингония. Кубическая. 3L44L36L29PC
  • Класс симметрии. Гексаоктаэдрический
  • Кристаллическая структура Шпинелевая решетка, весь­ма сложная.
  • Главные формы: d(110), o(111).


Форма нахождения шпинели в природе


 
Облик кристаллов

Кристаллы обычно октаэдрического, реже ромбо-додекаэдрического облика.
Двойники. Очень часты двойники по шпинелевому закону: двоиниковая плоскость (111), часто оба индивида уплощены по (111); иногда двойники полисинтетические. Встречаются также двойники по (211). Описаны закономерные срастания шпинели и магнетита: (111) обоих совпадают. Выделения шпинели в магнетите часто образуют скелетные формы, иногда реберные пучки. Известны также срастания с гематитом и слюдой:
Агрегаты. Отдельные зерна, кристаллы, зернистые агрегаты.

Физические свойства


Оптические

 

  • Цвет зависит от состава: красный различных оттенков, зеленый, синий, черный, бесцветный. Некоторые синтетические шпинели с избытком Аl2O3, подобно александриту, меняют свою окраску с зеленой на фиолетово-красную при искусственном освещении.

  • Черта белая.

  • Блеск стеклянный.

  • Прозрачность. Прозрачна. При изоморфном замещении Mg на Zn, Fe2+ , Mn2+ становится менее прозрачной.

Механические

  • Твердость 7,5 — 8. Хрупка.
  • Плотность 3,59—4,12
  • Спайность неясная по (111) (возможно, это отдельность).
  • Излом раковистый неровный до занозистого.

Химические свойства шпинели


С трудом растворяется в концентрированной H2SO4.

Прочие свойства


Кривая поглощения красной шпинели, в которой часть Аl замещена Cr, характеризуется наличием двух максимумов в видимой и на границе видимой и ультрафиолетовой областей спектра.
Иногда наблюдается астеризм, обусловленный наличием мельчайших включений, расположенных в направлениях осей второго порядка. Астеризм в шпинели из Цейлона, возможно, связан с присутствием волосовидных включений рутила, ориентированных по (111) шпинели, включений титанита и других минералов.
Искусственная шпинель в катодных лучах светится очень слабым голубовато-белым цветом, в рентгеновских лучах —зеленоватым цветом. Красная шпинель в ультрафиолетовых лучах люминесцирует ярко-красным цветом.
Чистые разности алюмошпинели немагнитны. Магнитность шпинелей зависит от наличия примесей Fe, Со, Cr и V.
При нагревании красная шпинель часто становится коричневой или черной и непрозрачной, при последующем охлаждении делается зеленой, затем бесцветной и, наконец, приобретает первоначальный красный цвет.  Температура плавления MgAl2O4—2135°. Нагревание шпинели до 900° приводит к неупорядоченному распределению атомов Mg и Аl.
Выпадение шпинели из твердого раствора MgO —Аl2O3 на воздухе начинается при 1350 и 1100°.

Шпинель
Шпинель

Искусственное получение минерала


Шпинель легко получается путем сплавления или спекания смесей соответствующих чистых окислов при 1400—1920°. Присутствие минерализаторов значительно снижает температуру ее образования. Вместе с корундом получена из газовой фазы при 1200—1300°. Ювелирная разновидность шпинели синтезируется по методу Вернейля: чистые порошки Аl2O и MgO после обработки пламенем гремучего газа при температуре 2500° 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°, при сплавлении глины, боксита или корунда с MgO соответственно при 1700, 1850 и 2000°.


Диагностические признаки

Характерными признаками шпинели являются октаэдрический облик кристаллов и высокая твердость. От других минералов группы шпинели отличается меньшим удельным весом и меньшей величиной параметра ячейки; от корунда — изотропностью; от сходных гранатов — более интенсивной окраской в шлифах, более низкими значениями показателя преломления, меньшей плотностью
 
Сопутствующие минералыМагнетит, флогопит, тремолит, форстерит, диопсид, периклаз, андрадит,  хондродит, хлорит, скаполит, эпидот, цоизит, клиноцоизит, актинолит, роговая обманка, везувиан, кальцит, пироксен, биотит, корунд, графит, доломит.

Происхождение и нахождение


Образуется при контактовом метамор­физме доломитов; в магматических породах и пегмати­тах, в гнейсах и кристаллических сланцах

Изменение минерала


Шпинель довольно устойчива к обычным химическим воздействиям, однако в природе проявилось ее изменение с переходом в тальк, слюду, серпентин, гидроталькит, иногда в корунд или авгит (псевдоморфозы по шпинели). Отмечено замещение шпинели сингалитом, плеонаста — магнетитом].
Хугит — houghite, ранее принимавшийся за самостоятельный минерал, оказался псевдоморфозой гидроталькита по шпинели, псевдолит — pseudolite — псевдоморфоза талька по шпинели (по Честеру, 1896). 

Месторождения


Встречается довольно часто. Является главным образом высокотемпературным минералом. 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. Известна в габбро-норитовой жиле по р. Малка (Кабардино-Балкария). Найдена в базальтах северной части хребта Надань-Хада-Алинь (Приморский край). Хромсодержащая шпинель обнаружена в кимберлитоподобных пикритах около г. Лесозаводска (Южное Приморье). В породах габбро-диоритового состава встречена в ассоциации с магнетитом, флогопитом, тремолитом.
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 часто промышленные концентрации гипогенными боратами. К образованиям этого типа относятся скарны и кальцифиры Южной Якутии, кальцифиры Прибайкалья, Дальнего Востока и отчасти скарны железорудных месторождений Горной Шории. Характерно нахождение магнезиальной шпинели в железорудных месторождениях скарнового типа (горы Благодать и Качканар в Свердловской области. 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 (в зависимости от температуры образования): с диопсидом, форстеритом, бруситом, антофиллитом, кордиеритом, корундом, периклазом. К образованиям этого типа относятся роговики Средней Азии, Японии. Наблюдалась в амфиболитах и хлорито-тальковых породах Шишимских гор (Николае-Максимилиановская копь).
Благородная и голубая шпинель найдены в Бирме, на Цейлоне, в Бразилии. В пустотах вулканических выбросов скарнированного известняка Монте-Соммы (Везувий, Италия) наблюдалась вместе со слюдой и везувианом. Хорошие кристаллы плеонаста встречаются в Альбанских горах близ Рима (в известняках). В ассоциации с анортитом плеонаст обнаружен в вулканическом туфе около оз. Вико (Италия), среди полевошпатовой массы и в пироксене в вулканических бомбах восточнее оз. Браччано (Италия) (по Хинце).
Накапливается в россыпях при разрушении различных шпинель-содержащих пород.
Отмечена в терригенных юрских отложениях юго-западной окраины Русской платформы. 


Практическое применение


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

Физические методы исследования


Дифференциальный термический анализ
 
Главные линии на рентгенограммах: 
 
Старинные методы. Под паяльной трубкой  не плавится

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В шлифах в проходящем свете бесцветна, светло-розовая, голубая, зеленая, бурая. Изотропна. Иногда со слабым аномальным двупреломлением n=1,716-1,780; 1,714-1,712 у искусственной.

Искусственные шпинели, содержащие избыток Al2O3 , обладают аномальным двупреломлением.

 

Галлерея