Турмалин

Название от сингалезского слова «турамали», которое появилось в Европе впервые в 1703 г. применительно к кристаллам, привезенным с Цейлона. Английское название минерала Турмалин - Tourmaline.

Синонимы: Турмалинит — tourmalinite, ашентрекер — Aschentrecker, что означает притягивающий золу — устаревшее голландское название; цейксит — zeuxite (ксейксит — xeuxite), названный Томсоном в 1836 г., оказался турмалином (по Дана, 1892) иохроит — iochroite (ео- хроит — jochroite, по Хею), талталит — taltalite — смесь медной руды с турмалином, описанная Домейко в 1860 г. из области Талтал, Чили (по Хинце).

Турмалин объединяет несколько минералов (между которыми существует полная изоморфная смесимость) с общей формулой X₁Y₃Z₆[Si₆O₁₈][BO₃](OH,F)₄, где X=Ca, Na; Y=Mg, Li, Al, Fe²⁺, Mn и Z=Al, Fe³⁺, Cr. Наиболее распространены шерл (Na,Ca)Fe₃(Al,Fe₆)[Si₆O₁₈][BO₃].(OH,F)₄ и рубеллит.

Содержание

• Химический состав
• Разновидности
• Кристаллографическая характеристика
• Форма нахождения в природе
• Физические свойства
• Химические свойства
• Диагностические признаки
• Происхождение минерала
• Месторождения
• Практическое применение
• Купить турмалин

Формула

XY₃Z₆[Si₆O₁₈] [ВO₃]₃(ОН, F)₊₃
X — Na К, Ca, Mn(Mg);

Y — Mg, Fe²⁺, Mn, Ca, Li, Al, Cr³⁺, Fe³⁺, Ti;

Z — Al, Fe³⁺, Fe²⁺, Mg, Cr ³⁺ , V ³⁺ .

В зависимости от состава катионов, занимающих в структуре позиции X, Y и Z, выделяются турмалины следующих типов:
1. Тип шерла Na(Mg, Fe²⁺)₃ Al₆[Si₆O₁₈] [BO₃]₃(OH, F)₁₊₃. Y - Mg, Fe²⁺, Z —Al. Представители: шерл — NaFe₃²⁺Al₆[Si₆O₁₈] [BO₃]₃(OH, F)₁₊₃, дравит — NaMg₃Al₆[Si₆O₁₈] [BO₃]₃(OH, F)₁₊₃.

Разновидности

Каждый из типов турмалинов имеет свои разновидности, но некоторые из них, например, хромовые, ванадиевые, марганцевые и другие, могут быть представителями нескольких типов в зависимости от той позиции, которую занимает в структуре тот или иной катион.

Тип шерла

Шерл — schorl — железистый турмалин NaFe₃²⁺Al₆[Si₆O₁₈] [BO₃]₃(OH, F)₁₊₃
Для природных шерлов характерны частичные изоморфные замещения в позициях Y—Fe²⁺ на Mg и в меньшей степени на Mn, наличие TiO₂ и СаО. Об изменении размеров а0, с0 в шерлах в зависимости от примеси Mg.

Разновидности шерлов

Шерл — наиболее распространенный турмалин.

Тип Fe³⁺-турмалина— ferric iron tourmaline

Тип бюргерита

Тип эльбаита

Эльбаит — elbaite. Название по месту находки на о-ве Эльба было предложено первоначально В. И. Вернадским в 1913 г. применительно к конечному члену изоморфного ряда турмалинов, богатому Аl и содержащему Li. В настоящее время под этим названием объединяются многие цветные и бесцветные турмалины с высоким содержанием Аl₂O₃ и часто богатые Li. В их структуре позиция Y занята Al, Fe ³⁺ (мало) и Li (не всегда), a Z — только Аl. Сюда же относятся богатые Аl, но бедные двухвалентными катионами и не содержащие лития турмалины.

Разновидности эльбаитов по составу

Наиболее индивидуализированными из них являются тсилаизит и цинковый турмалин.

• Тсилаизит — tsilaisite. Марганцевый эльбаит из Урульги.
• Кунитц марганцевый конечный член изоморфного ряда назвал тсилаизитом по месторождению
• Тсилаизита на Мадагаскаре. По химическому составу тсилаизиты в большинстве случаев принадлежат к типу эльбаитов, но могут быть и Fe ³⁺ -турмалином. 
• Цинковый турмалин. Установлен в амблигонитсодержащем; пегматите Мюика (Конго).
• Лиддикоатит — liddicoatite. Назван по имени Д. Т. Лиддикоата. Кальциевая разновидность эльбаита Ca(Li, Al)₃Al₆B₃Si₆O₂₇(O, ОН)₃•(ОН, F). 

Разновидности эльбаитов по цвету

• Рубеллит — rubellite, розовый турмалин.
• Верделит — verdelite, зеленый турмалин.
• Индиголит — indigolite, синий турмалин.
• Африцит — aphrizite, темно-синий, почти черный.
• Ахроит — achroite, бесцветный турмалин.
  

Тип увита

К этому типу относятся: увит — собственно кальцийсодержащий турмалин, магнодравит, а также турмалины, богатые MgO (более 6%), но бедные Аl и содержащие Са.

Общая формула (Na,Ca) (Mg, Fe²⁺)₃(Al, Mg, Fe²⁺⁾₆[Si₆O₁₈] [BO₃]₃(OH, F)₁₊₃

Магнодравит — magnodravite. Темно-синий. 

Турмалиновый кошачий глаз = опалесцирующа разновидность турмалина.

Физические свойства турмалина

Оптические

Цвет черный, коричнево-черный, зеленовато-черный, синевато-черный, коричневый, зеленовато-коричневый, оранжево-желтый, желтовато-зеленый, синевато-зеленый, зеленовато-синий, индигово-синий, малиновый, розовый, бесцветный, редко белый, иногда турмалины полихромны.
Вопросу об окраске турмалинов посвящено много работ. В отдельных случаях она позволяет судить о геохимических особенностях минералообразующей среды, о термодинамических условиях кристаллизации и т. д. Окраска может быть связана с различными ионами-хромофорами (Cr³⁺, Fe ³⁺ , Fe²⁺ , Mn²⁺, Mn³⁺, редко V³⁺ , дырочный центр О-, одновременным присутствием двух-трех из этих ионов, вариациями отношений их концентраций, наличием или отсутствием взаимодействий катионов в соседних координационных полиэдрах.
Розовая окраска турмалинов может быть связана с Mn²⁺, Mn³⁺ или с электронно-дырочными центрами О- . При общем низком содержании железа и марганца розовые турмалины характеризуются преобладанием Mn над Fe ³⁺ и Fe²⁺ и почти полным отсутствием Ti. Связь розовой окраски с электронно-дырочными центрами подтверждается ее радиационным восстановлением у некоторых обесцвеченных при нагревании до 500° турмалинов. Зеленая окраска турмалинов объясняется содержанием Fe²⁺, Cr ³⁺  или переносом заряда Fe ³⁺ , Fe²⁺ . Бахтин и др.  считают, что зеленая окраска вызвана Fe²⁺ и Mn; их различными содержаниями обусловлены оттенки зеленого цвета: преобладание Mn вызывает появление желтых оттенков, увеличение содержания Fe²⁺ с уменьшением содержания Mn—синих оттенков. Черный цвет турмалинов одни исследователи связывают с одновременным присутствиемFe²⁺ и Fe ³⁺, другие — только с Fe²⁺. Обычно отмечается преобладание в черных турмалинах Fe²⁺ над Fe ³⁺ и Mn. Коричневая окраска объясняется влиянием Fe ³⁺ или переносом заряда Ti³⁺ -> Ti ⁴⁺ . Синяя окраска разных оттенков связывается с Fe²⁺ ,Mn²⁺, Mn³⁺, Fe ³⁺ , Cr³⁺, Ti³⁺ при их разных количе-ственных соотношениях. Особое значение для появления синей окраски имеет закономерное распределение Fe²⁺ и Fe ³⁺ в структуре турмалина.

В богатых Аl разностях Fe ³⁺ в позиции Y (даже в количестве 5—8% Fe₂O₃) не вызывает окрашивания турмалина. Бюргерит, содержащий 17,62% Fe₂O₃, в кристаллах коричневый (а не черный) и в шлифах плеохроирует в светлых коричневато-желтых тонах. Некоторые ахроиты содержат 5,89% Fe₂O₃. У бедных Аl разностей типа увита, содержащих много Fe²⁺ в позиции Z, окраска необычайно интенсивна, то же относится и к Fe ³⁺турмалинам.
На одном и том же кристалле может наблюдаться зональная окраска, как в направлении тройной оси, так и в поперечном направлении. Одна из типичных схем смены окраски турмалина в одном и том же кристалле: черная — темно-синяя — темно-зеленая — бесцветная — розовая. Не все зоны одинаково хорошо развиты. В некоторых кристаллах между зонами наблюдаются постепенные переходы.
У зонально-окрашенных полихромных турмалинов методом рентгеновсксй топографии установлена связь между их тончайшей микроструктурой и сменой окраски, но прямой зависимости окраски от характера микроструктуры не обнаружено. Различия микроструктуры ядра и краевых зон, очевидно, обусловлены изменениями температуры и давления в процессе роста кристаллов.
После радиоактивного облучения первоначально бесцветные зоны кристаллов приобретают розово-красный цвет, в одних случаях, или темно-зеленый— в других. Пшибрам объяснил появление бесцветных зон в кристаллах турмалина неустойчивостью центров окраски в них. Турмалины, обесцвечиваясь при нагревании, после охлаждения вновь восстанавливают свою окраску: коричневые — после нагревания до 275°, розовые и зеленые — после нагревания до 350—400°. Выше этих температур окраска в обычных условиях не восстанавливается.

• Черта большей частью бесцветная, но темноокрашенные турмалины иногда дают слабоокрашенную черту.

• Блеск стеклянный.
• Прозрачность. Прозрачны до едва просвечивающих.

Механические

• Твердость 7—7,5. Микротвердость 1070—1626 кгс/мм² при нагрузке 100 гс. Величина микротвердости возрастает в ряду эльбаит (1090—1384 кгс/мм²)—дравит (1275— 1407 кгс/мм²) — шерл (1404—1626 кгс/мм²).
• Хрупок.
• Плотность  2,9—3,2.
• Спайность обычно весьма несовершенная по (1011) и по (1120), но иногда совершенная.
• Излом неровный до неяснораковистого.

Химические свойства

Кислоты, в том числе HF, даже при тончайшем измельчении материала не действуют. С помощью расплавленного КОН можно получить фигуры травления. Со смесью CaF₂ и KHSO₄ все турмалины дают реакцию на бор.

Прочие свойства

Турмалин — пироэлектрик. При нагревании один конец кристаллов заряжается положительно (аналогичный полюс), другой — отрицательно (анти-логичный полюс). При остывании знак заряда меняется на обратный. ).

Поведение при нагревании турмалина. Температура плавления 1100—1350°.

Характерны поперечные трещины, нередко залеченные кварцем.

Искусственное  получение минерала

Синтез турмалина осуществляется при взаимодействии растворов NaCl—Н₃ВО₃ с корундом, магнетитом и кварцем при температуре 350° и давлении 2000 атм или при 550° и 700 бар в течение 72 часов. Вместо NaCl можно использовать NaF, вместо корунда — диаспор (при температуре 425°).

Диагностические признаки

От роговой обманки, эпидота, авгита, акмита, лиеврита, изумруда отличается характерным треугольным сечением кристаллов, а также схемой плеохроизма окрашенных разностей, отсутствием спайности. В осадочных породах бесцветный турмалин сходен с андалузитом и топазом, от которых отличается по величине двупреломления.

Спутники. Кварц, слюды, альбит, флюорит, грандидьерит, кордиерит, калиевый полевой шпат, биотит, спессартин, мусковит, берилл, петалит, поллуцит, микролит, самородный висмут, фенакит, десмин, клинохлор, рутил,  диаспор, микроклин, астрофиллит, эгирин, арфведсонит, аксинит, стиллуэллит, вишневый содалит, эфесит,  хризоберилл, корунд, жильбертит, халькопирит, тетрадимит, апатит.

Происхождение и нахождение

Преимущественно пегматитовое (шерлы). Пневматолитовое - в грейзенах. Гидротермальное - в сланцах и контактовых породах

Изменение минерала

В зоне гипергенеза довольно устойчив. На последних стадиях пегматитового процесса может растворяться (рубеллит и ахроит) с возникновением сосулькообразных, сильно корродированных кристаллов или замещаться мусковитом, аксинитом — Гольцовское месторождение в Саянах (данные Тарновского). Известны псевдоморфозы по турмалину тремолита и хлорита (Монгольский Алтай), хлорита и мусковита (гигантолита), дамурита, кукеита, лепидолита и стеатита. В колчеданных залежах Среднего Урала (Кузнечиха) наружные части кристаллов турмалина замещены пиритом и сфалеритом. В пегматитах Чехии обнаружены псевдоморфозы пирита и арсенопирита по турмалину. В пегматоидных выделениях среди мигматитов Нигерии зеленое ядро бурого турмалина замещено мелкокристаллическим кварцем. В скарновых месторождениях бора проявилось замещение турмалина сине-зеленой роговой обманкой.

Месторождения

Широко распространенный породообразующий минерал.

Развивается в породах, вмещающих гранитные массивы и массивы диоритов, с образованием ореолов турмалинизации (шерл), а также в гранитах (турмалиновые граниты, гранулиты), сиенитах, монцонитах, монцонитовых риолитах, пегматитах (шерл, магнезиально-железистые, полихромные турмалины), грейзенах, гидротермальных кварцевых жилах с различной минерализацией, в альпийских жилах, месторождениях контактового типа (дравит), метаморфических породах (хром-турмалин, шерл, дравит), в осадочных породах (кластогенный и новообразованный турмалин).

Практическое применение

Красиво окрашенные прозрачные разновидности являются драгоценным камнем.

Благодаря пиро- и пьезоэлектрическим свойствам турмалины используются в ультракоротковолновой радиотехнике и для измерения силы взрывов на воздухе и в воде, так как и при гидростатическом давлении также обладает пьезоэлектрическими свойствами и очень прочен. Для радиоосцилляторных целей пластинка турмалина должна быть ювелирного качества и выпилена перпендикулярна L₃.

Потенциальная руда на бор.