Сапфирин - свойства камня

Минерал сапфирин назван по сапфирово-синей окраске. Английского название минерала сапфирин - Sapphirine

Синонимы: Сафирин — saphirine; сапфирит — sapphirite.

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)

 

Формула

(Mg, Al)₇(Mg, Al)O₂[(Al, Si)₆O₁₈]

Химический состав

Один из наиболее бедных кремнеземом силикатов Mg и Аl. Состав непостоянный, разными авторами предложено несколько формул: Mg₅Al12- Si₂O₂₇— Лоренсен; Mg₂Al₄SiO₁₀ — Госнер и Мусгнуг, Сегнит; (Mg,Fe)₇(Al,Mg)₁₇(Si,Al)₄O₄₀ — Франк-Каменецкий и др.; (Mg, Fe)₁₅(Al,Fe)₃₄ Si₇O₈₀ — Борнеман-Старынкевич; Mg_16-n Al_32+2n Si_8-nO₈₀ (n = 0—2,5) — Фогт; Mg₇Al₁₈Si₃O₄₀ — для синтетического, Куцель.
Колебания состава вызваны изоморфными замещениями: Mg— Fe²⁺, Al; Si — Al, Fe³⁺. В буром сапфирине из Вальдхайма (Саксония) содержится 0,34% Cr₂O₃ . Описан сапфирин с 0,65% ВеО, но не исключено, что в нем содержится механическая примесь тааффеита (BeMgAl₄O₈). Некоторые сапфирины содержат немного воды, а также до 0,75% В₂O₃  (Махачки ввел бор в формулу).

Разновидности

Сапфирин 1Тс — sapphirine 1Tc — триклинный, относится к типу МОДгструктуры с максимальной степенью порядка. а₀ = 10,04, b₀ = 10,38, с₀ = 8,65 А, а = 107°33', (3 = 95°07', у = 123°55'. Встречен в гранулитах около Уилсон-Лейк (Лабрадор, Канада) совместно с моноклинным сапфирином (2М). Здесь же встречены разности сапфирина, в структуре которых имеется чередование доменов типа 2М и типа 1Тс в различных соотношениях. Предполагается, что сапфирин со структурой 1Тс образуется при более высоких температурах; с понижением температуры происходит поеобразование в твердом состоянии в низкотемпературную модификацию 2М.

 

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Моноклинная С_2h ⁵— P21/a; политип 2М («обычный сапфирин»). Z = 4.

Класс. Призматический С_2h — 2/m (L₂PC); а: b : с = 0,6889 : 1 : 0,7028; р = 111°27' (в рентгеновской установке).

Кристаллическая структура

Структура характеризуется плотнейшей кубической упаковкой атомов О. Ее основа — плоские параллельные (100) (в установке Мура) ленты, которые сложены неэквивалентными (MgAl)O₆-октаэдрами, связанными общими ребрами и расположенными по 3 и по 4 в направлении оси с; вдоль оси b эти ленты соединены своеобразными цепочками [Т₆O₁₈] (Т = Al, Si) из связанных общими вершинами AlO₄- и (Аl,Si)O₄-тетраэдров. Между лентами октаэдров расположен дополнительный октаэдр, 6 ребер которого общие с октаэдрами двух соседних с ним лент. Атомы Аl находятся как в октаэдрах, так и в тетраэдрах. Кристаллохимическая формула сапфирина М₇(М)O₂[Т₆O₁₈], где М — Mg и Аl октаэдров лент; (М) — Mg и Аl дополнительного октаэдра. Межатомные расстояния М — О в MgO₆-октаэдрах равны 2,078—2,120 А, в АlO₆-октаэдрах 1,921—1,930; Т —О в АlO₄-тетраэдрах 1,736—1,771, в (Аl,Si)O₄-тетраэдрах 1,658—1,733 А. Положение железа определено по мессбауэровским спектрам для голубовато-зеленого сапфирина из Лаккертоппена (Гренландия), содержащего FeO — 2,69% и Fe₂O₃ — 1,00%: Fe²⁺ находится в двух различных октаэдрических позициях, одна из которых искажена; ионы Fe ³⁺ занимают две позиции с четверной координацией.

Форма нахождения в природе

 

Облик кристаллов. Кристаллы таблитчатые по (010), грани некоторых кристаллов покрыты штриховкой.

Двойники. Изредка наблюдаются полисинтетические двойники по (010), и, предположительно, по (100).

Агрегаты. Несовершенно образованные кристаллы, зерна и агрегаты зерен.

Сапфирин физические свойства

Оптические

• Цвет синий, серовато-синий, бледно-синий, зеленый, зеленовато-серый, желтый, бурый, бесцветный.
• Черты нет
• Блеск стеклянный.
• Прозрачность. Прозрачен.

Механические

• Твердость 7,5. Микротвердость 946—1410 кгс/ммг при нагрузке 100 гс.
• Плотность 3,3—3,6, увеличивается с возрастанием содержания железа.
• Спайность по (010) совершенная, по (100) и (001) несовершенная.
• Излом полураковистый до неровного. 

Химические свойства

Не разлагается кислотами, легко разлагается разбавленным раствором KHSO₄ и сильно им травится.

Прочие свойства

Для ИК-спектров поглощения сапфирина с Мадагаскара характерны полосы: интенсивная с максимумами 1092—1060—1018 см^-1, средней интенсивности с максимумами 804—785—730—700 и 590 см^-1 и интенсивная с максимумами 515—472—432 см^-1.

Искусственное получение минерала 

Синтезирован из SiO₂ и MgO после сплавления их в платиновом тигле с Аl₂O₃; устойчив в равновесии с жидкостью только в интервале температур 1453—1482°; образуется совместно со шпинелью и муллитом или со шпинелью и кордиеритом. В ассоциации со шпинелью, пиропом, корундом получается в герметизированной платиновой ампуле при температурах от 950 до 1400° и давлении 20—32 кбар, которое соответствует верхней границе устойчивости в области указанных температур. Может быть получен из кордиерита при относительно высоком давлении водяного пара и относительно высоких температурах. Получается при инконгруэнтном плавлении кордиерита при Р = 5—10 кбар. Поле сосуществования сапфирина и кварца — при Р 9 кбар и 1100°. Экспериментально показано, что устойчив при Р = 1—7 кбар и Т = 600—1500° в присутствии хлорита, кордиерита, энстатита, шпинели, корунда, муллита и при избытке воды. В интервале давления от 300 до 7000 бар и температуры от 600 до 760° сапфирин образуется в системе хлорит + шпинель + корунд. За счет сосуществующих магнезиокордиерита и железистой шпинели образуется высокомагнезиальный сапфирин; в той же системе с увеличением содержания FeO сапфирин не образуется.

Диагностические признаки сапфирина

Сходные минералы.

От сходного по окраске лазурита отличается двупреломлением и составом. От клинтонита и синих амфиболов сапфирин отличается характером спайности, от кианита — спайностью и четкостью дисперсии (обратная по отношению к кианиту), от серендибита — оптическим знаком, величиной 2V и меньшими показателями преломления, у клиноцоизита отсутствует спайность и другой оптический знак.

Сопутствующие минералы. шпинелью, ромбическими пироксенами, биотитом, флогопитом, антофиллитом, основным плагиоклазом, корундом, микроклином, силлиманитом, кордиеритом, ильменитом и рутилом.

Происхождение и нахождение

Сапфирин сравнительно редок. Является одним из минералов регионального метаморфизма в глубинных зонах. Встречается преимущественно в гнейсах и слюдистых сланцах архейских толщ. По Рамбергу, образование сапфирина возможно в узком интервале температур и давлений —- между гранулитовой и амфиболитовой фациями. Обычно ассоциируется со шпинелью, ромбическими пироксенами, биотитом, флогопитом, антофиллитом, основным плагиоклазом, корундом, микроклином, силлиманитом, кордиеритом, ильменитом и рутилом.

Изменение минерала

Установлено замещение сапфирина серпентином и кордиеритом с образованием симплектитоподобных агрегатов, корнерупином, кордиеритом и ортоклазом с образованием коронарных структур вокруг сапфиринового ядра.

Месторождения сапфирина

Известны выделения сапфирина в роговиках, окружающих тела норитов, а также в местах пересечения кварцевыми жилами пород, содержащих шпинель, титаномагнетит и корунд. Бледно окрашенный сапфирин встречен в интрузии анортозитов в области Салем, шт. Мадрас (Индия) в ассоциации с бесцветным жедритом, моноклинным амфиболом, корундом, хромовой шпинелью, силлиманитом, флогопитом. В Финеро (Итальянские Западные Альпы) сапфирин встречается во внутренних частях ультраосновного комплекса на контакте между перидотитами и пироксенитами, образовался в процессе перекристаллизации пород роговообманково-гранулитовой фации в ассоциации с энстатитом, шпинелью (или пиропом), паргаситом, Al-диопсидом, битовнитом. В Побужье (Украина) сапфирин входит в состав пород, родственных чарнокитам, сопровождается биотитом, микроклином, шпинелью и силлиманитом (частью образовался по шпинели). В западной части Кольского полуострова встречен в породах гранулитовой формации — гранатово-полевошпатовых пироксенитах и амфиболитах, ослюденелых гранулитах или гранатитах в ассоциации с пиропом, гиперстеном, кианитом, силлиманитом и кордиеритом; в Анабарском массиве в Сибири — в биотитовых гнейсах, а также в породах гранулитовой фации совместно с пиритом, силлиманитом, высокоглиноземистым гиперстеном, кордиеритом, биотитом; на Алдане (Якутия) — в кварцитах с микроклином, кордиеритом, биотитом, шпинелью, энстатитом, флогопитом, корундом, силлиманитом, гранатом, хризолитом, калиевым полевым шпатом. Развивается по энстатиту. В бассейне рек Сутам и Нижняя Джелинда (Якутия) входит в состав сапфирин-силлиманит-ортоклаз-кордиеритовых гнейсов.

В месторождении благородной шпинели Куги-Ляль (Кухилал) на Памире бесцветный сапфирин встречен в магнезиальных скарнах среди пород амфиболитовой фации в ассоциации с антофиллитом, флогопитом, энстатитом, рутилом; там же обнаружен бледно-зеленый сапфирин, который сопровождается антофиллитом, кордиеритом, дравитом, кианитом и жедритом. В Северной Норвегии в районе Греной сапфирин встречается в кианит-ставролитовых породах совместно с флогопитом, антофиллитом, гранатом, плагиоклазом, рутилом, шпинелью, серицитом. В районе Бергена минерал найден в ильменитовой руде. В Южной Норвегии в Снаресунде он встречается совместно с жедритом, кордиеритом, пироксеном и биотитом. В ассоциации с корундом и корнерупином — в амфиболит-роговообманковой формации гранулитового комплекса Финской Лапландии. Во французских Пиренеях (массивы Лерц и Буа-дю-Фажу) на контакте с лерцолитами — в ассоциации с антофиллитом, флогопитом, корнерупином, кордиеритом.
В Уилсон-Лейк (Лабрадор, Канада) зеленовато-синий сапфирин в ассоциации с титанистым гематитом слагает линзы в парагнейсах; встречен также с силлиманитом, ортопироксеном, кордиеритом, биотитом и магнетитом (с гематитом и кордиеритом образует симплектитовые сростки). В Лабвор-Хиле (Северная Уганда) камень встречается в ассоциации с ильменитом, рутилом, титанистым гематитом, магнетитом, гиперстеном, зеленым и коричневым биотитом, гранатом, кордиеритом, андезином, ортоклазом и кварцем в породах гранулитовой и амфиболитовой фаций докембрия. Сапфириновые гранулиты рассматриваются как переходная порода к фации пироксеновых роговиков. В Индерби-Ленд (Антарктида) в гранулит-чарнокитовой толще гнейсов найдена порода («голубой кварцит»), состоящая на 98% из кварца, кордиерита и сапфирина; сапфирин в ней составляет до 10—14%.
В анортит-паргаситовых амфиболитах От-Алье (Центральный массив, Франция) находится вместе с анортитом (скелетные кристаллы) и паргаситом. В корнерупиновой породе Вальдхайма в Саксонии (Германия) встречен бурый сапфирин, содержащий 0,34% Cr₂О₃, и бесцветный сапфирин в виде скелетных кристаллов в плагиоклазе, иногда с мирмекитовыми прорастаниями кварца.

В роговообманковых и гранодиоритовых гнейсах со шпинелью, силлиманитом, корундом и кордиеритом сапфирин известен в Гренландии (массивы Фискенес, Ависжарфик и Суккертоппен). В Западной Гренландии встречается в глубинных метаморфических породах с энстатитом, паргаситом, жедритом, флогопитом, шпинелью, плагиоклазом, кордиеритом, корундом; характерны реакционные каемки сапфирина вокруг выделений корунда и шпинели на их границе с выделениями анортита или антофиллита. Близ Дэнгина в Западной Австралии в биотитово-полевошпатовых гнейсах минерал возник при фельдшпатизации гиперстена. В Центральной Австралии сапфирин (с 0,65% ВеО) встречен в гранулитах Масгрейв-Рейнджа в ассоциации со шпинелью, тригональным политипом тааффеита, флогопитом и апатитом; в богатых Аl гранулитах Стренгуей сапфирин находится в ассоциации с хёгбомитом, корнерупином, шпинелью и суринамитом. В Сальвадоре ишт. Байя (Бразилия) сапфирин найден среди сферолитовых агрегатов флогопитшпинелевого бронзитита в докембрийских гиперстеновых гранулитах. В Сакени и других флогопитовых месторождениях Мадагаскара вместе с анортитом и небольшим количеством корунда и шпинели сапфирин слагает своеобразную породу «сакенит». Известен также близ Мадурая в Индии в основных и ультраосновных гранулитах.
В Кортленде, шт. Нью-Йорк (США) наблюдается в местах пересечения кварцевыми прожилками породы, состоящей из шпинели, титаномагнетита и корунда; близ Блинкуотера в Трансваале (ЮАР)— в гранитах; на Земле Мак-Робертсона в Антарктиде — в породах энстатит-шпинелевого состава; отмечен в Валь-Кадеро (Италия), в Сент-Урбэне (Квебек, Канада) — в анортозитах в ассоциации с рутилом и ильменитом. В Прииртяшском районе на Среднем Урале встречается в элювии на месторождении наждака.

Практическое применение

Может быть использован в качестве полудрагоценного камня.

Физические методы исследования

Старинные методы. Под паяльной трубкой не плавится. Искусственный сапфирин инконгруэнтно плавится при 1475° с образованием шпинели.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В проходящем свете зеленовато-синий; характерен сильный плеохроизм: по Ng — темно-сапфирово-синий, темно-небесно-голубой, по Nm — синий с зеленоватым оттенком, темно-кобальтово-синий; по Np — желтовато-бурый, розовато-серый, желтовато-зеленый, бесцветный; Ng > Nm > Np. Иногда наблюдаются аномальные синие цвета интерференции, особенно в разрезе Nm Ng; в разрезе Np Ng интерференционные цвета серовато-белые первого порядка. Двуосный (—), редко (+). Плоскость оптических осей (010), Nm = b, cNg = = 6—8°, у минерала из Индии 15°; aNp = 16—18°. n_g = 1,710— 1,734, n_m= 1,708—1,722, n_p = 1,705—1,729; n_g—n_p = 0,005—0,007. 2V = = 50—80°. Дисперсия наклонная, сильная r< v.
Отмечалось повышение показателей преломления с увеличением отношения 100Fe/(Fe+Mg); однако это выдерживается не всегда. У искусственного сапфирина, не содержащего Fe: n_m = 1,705, 2V — 55 + 5°, cNg = 15°; по Куцелю: ng = 1,705, n_p= 1,701, 2V = 64°, cNg= 13°.