Химический состав турмалина

​ К первому классу относятся турмалины типа шерла, бюргерита и эльбаита, содержащие не менее 30—35% Аl₂O₃, ко второму — Fe³⁺ -турмалины и увиты с содержанием Аl₂O₃ до 26%. В Fe³⁺ - турмалинах дефицит Аl восполняется Fe³⁺, а в увитах — Mg или Fe²⁺ (иногда Fe³⁺). Количество Аl у большинства богатых им турмалинов превышает теоретическое (для Z =6). В некоторых турмалинах этой группы, как показывают ИК-спектры поглощения, Аl входит в шестерные кольца вместо Si (третье неэквивалентное положение Аl в решетке турмалина); в этих же турмалинах обнаруживается недостаток SiO₂. Почти во всех турмалинах присутствует TiO₂ (около 1%). Отмечено изоморфное замещение Ti -> Аl в позициях Z. Cr, V и Ti могут замещать Fe³⁺.  Содержания кремнезема и бора близки к теоретическим.
Наиболее отчетливо выражены два изоморфных ряда турмалинов: шерл- дравитовый и шерл-эльбаит-тсилаизитовый. Наблюдается непрерывное изменение состава от шерла к дравиту (параметры их кристаллических решеток близки), от шерла к эльбаиту и от эльбаита к тсилаизиту; между дравитом, тсилаизитом и эльбаитом существует разрыв, причина которого, по Гермон и Донней, заключается в особенностях структуры и размеров октаэдров названных турмалинов. У эльбаитов октаэдры позиций Y и Z немного меньше, чем у дравитов, а кольцо [Si₆O₁₈] гексагональное (у дравитов оно дитригональное). Твердые растворы между дравитом и эльбаитом возможны с появлением октаэдров Fe²⁺O₆ или Fe³⁺O₆, которые являются как бы переходными звеньями этих структур. Сливко опубликовал данные о турмалине, содержащем (в мол. %): шерла — 37, эльбаита — 40,6, дравита — 22,4. В каждом из изоморфных рядов проявляются сложные замещения, в которых, кроме Fe²⁺ , Mg, Mn, Li, Fe³⁺ и Al, участвуют Na, Ca, (OH), F. Среди шерлов выделяются сильно глиноземистые и бедные Аl₂O₃; последние (при замещении части Аl на Fe³⁺ ) стоят ближе к типу Fe³⁺ -турмалинов. Состав Fe³⁺ -турмалинов рассчитывается на формулы значительно хуже, чем состав других типов.

Возможно, это объясняется тем, что они представляют собой как бы окисленные увиты, а, с другой стороны, сказываются аналитические трудности определения валентности железа. Для турмалинов типа бюргерита характерно высокое содержание Fe³⁺  или Cr³⁺ , V³⁺ ; иногда в них наблюдается повышенное количество MgO .
Турмалины типа эльбаита характеризуются высоким содержанием глинозема и постоянным присутствием Li₂O (до 1,9%). Октаэдры в их структуре в основном заселены Аl(до 4/5 октаэдрических позиций) или Аl и Li; в подчиненном количестве присутствуют Mg, Mn, Fe²⁺, Fe³⁺ (зеленый и синий эльбаиты содержат их больше). По Барсанову и Яковлевой, они содержат не более 8% от суммы окислов хромофоров (рубеллит и ахроит — 2,6%, индиголит и верделит — 2—8%) и 0—4% MgO (рубеллит и ахроит не более 2%, верделит и индиголит около 2% MgO). Li наиболее характерен для турмалинов из пегматитов; его содержание (также как Rb, Cs и Be) возрастает к концу пегматитового процесса (Rb до 0,08%, Cs — 0,013%). Содержание щелочей (включая литий) непостоянно, коэффициент при X от 0,5 до 1,5. Как правило, Na преобладает (до 3,5% Na₂O), содержание К₂O обычно не превышает 0,5%; в турмалинах из кварцевых и кварц-касситеритовых жил с сульфидами до 1% и более К₂O.
В марганцевых турмалинах содержание MnO колеблется в пределах 3,27— 8,21%. СаО в повышенных количествах устанавливается в турмалинах типа увита из скарновых месторождений бора. Содержание Sn в шерлах из пегматитов обычно меньше 0,003%, из пегматитов оловоносных областей в среднем 0,006% , в шерлах и полихромных турмалинах из литиевых пегматитов оно составляет соответственно 0,005 и 0,010%; в редких случаях отмечается содержание Sn. Содержание воды и фтора зависит от размещения главных катионов в структуре турмалина. Как известно, октаэдры позиции Y («антигоритовый остров») отличаются от октаэдров позиции Z («винтовые лестницы») тем, что в первых (Mg в центре) четыре вершины заняты кислородом и две — группами ОН. У вторых (Аl в центре) 5 вершин октаэдра заняты кислородом и одна — ОН.

В бюргеритах, для которых характерно большое количество октаэдров позиции Z, содержание кислорода возрастает. В турмалинах типа увита увеличение количества октаэдров типа Y влечет возрастание содержания Н₂O⁺. Изменение природы октаэдров и, соответственно, содержания воды сказывается уже у турмалинов типа шерла. В Fe³⁺- турмалинах, по характеру октаэдров не отличающихся от шерла, количество Н₂O⁺ повышенное, что может указывать на вторичный характер окисления Fe²⁺ . Таким образом, точное определение содержания Н₂O⁺ для уточнения структурных особенностей турмалина имеет первостепенное значение. Содержание F, замещающего ОН, составляет от 0 до 1,60% в эльбаите и до 1,86% в бюргерите. В турмалинах из флюорит-касситеритовых прожилков определено до 3,90% F (возможна примесь флюорита). В турмалинах из гранитов Юго-Западной Англии содержится 0,024—0,102% Сl. Количество хлора в газово-жидких включениях специально не изучено. Содержание Не (в мм³/г), по Хлопину, достигает 0,007 в черном турмалине из Северной Карелии, 0,061—в турмалине Урала (Нижне-Исетская дача), 0,015 — с Туркестанского хребта. (Киргизия).