Кианит  - Дистен свойства

Английское название минерала Кианит - Kyanite

Происхождение названия

Название  минерала произошло от греческого кианос — темно-синий.

Синонимы:
 Дистен — disthene (широко применяемый синоним) — от греческого дис — двояко и стенос — твердый, сильный, так как твердость и электрические свойства не одинаковы по двум различным направлениям (Аюи, 1801); саппарэ (саппарэит) — sappare (Сосюр, 1789), ретицит — rhaetizite (Вернер, 1815), псевдоандалузит — pseudo-andalusite (по Честеру, 1896), мункрудит — munkrudite (Игельстрём, 1898); идентичность с кианитом установили Гайер и Габриелсон (Geijer Р., Gabrielson О. Arkiv min., geol.. 1963, 3, 413), радецит —rhadezite (Элен, по Хею, 1955), нилум (по Медоеву А. Г. Тр. ИГН АН КазССР, 1961, 4, 139), цианит.

Содержание

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

 

Формула

Al₂[SiO₄]O

Химический состав

Химический теоретический состав: Аl₂O₃ — 62,93, SiO₂ — 37,07. Методом парамагнитного резонанса установлено, что Fe³⁺ и Cr³⁺ замещают Аl в шестерной координации. Аl замещается также Ga, Cr, Mg, Ni, Mn, Ti, Nb, V⁵⁺ .  Si замещается S⁶⁺ и Ge. Спектроскопические исследования показали наличие небольших количеств; Be, Sc, Y, Zr, Li, Ca, Sr, Ba, Cu, Pb и др. Элементы-примеси наиболее легко входят в решетку кианита при сравнительно низких температурах и высоких давлениях, т. е. в ранние фазы метаморфизма.

Кианит из Больших Кейв, Кольский п-ов, содержит до 4,04% углерода. Якоб на основании химических анализов дистена из Тессина (Швейцария), содержащего Na₂O до 1,22%, К₂Oдо 1,15% и Н₂O⁺ до 1,66%, сделал вывод, что Na, К и Н₂O частично входят в решетку минерала. Хенрикуес спектроскопическим путем установил, что в кианите из Тессина (Швейцария) и Вермланда (Швеция) содержание Na₂O не превышает 0,03%, а К₂O — 0,02% . По Баричу, не содержит щелочей дистен из сланцев района Бобиште в Югославии.

Электроотрицательность дистена, равная 3,74, свидетельствует о том, что он является основной солью, оксисиликатом.

 

Разновидности

Хромкианит — chromcyanite зеленого цвета. Впервые под этим названием описан хромкианит из Чайнытского месторождения в Якутии (Россия), содержащий 1,81% Сг₂O₃; n_g= 1,734, n_p = 1,718. Обнаружен также в ксенолите гросспидита из кимберлитовой трубки «Загадочная» в Якутии. Содержит до 12,86% Сг₂O₃ и 0,96% Fe₂O₃ (включая FeO); n_g= 1,776, n_p = 1,760. Изоморфная примесь Cr³⁺ увеличивает параметры элементарной ячейки кианита.

Кристаллографическая характеристика

Сингония триклинная

Класс пинакоидальный

Кристаллическая структура

В плотнейшей кубической упаковке атомов кислорода 10% тетраэдрических пустот занято атомами Si, 40% октаэдрических пустот — атомами Аl. Половина АlO₆-октаэдров связана в одинарные цепочки, вытянутые параллельно оси с. Цепочки сочленены SiO₄-тетраэдрами и дополнительными АlO₆ - октаэдрами, образуют каналы, параллельные оси с. Параллельно оси b примыкающие друг к другу каналы разделяются только двумя атомами кислорода, с чем хорошо согласуется наличие совершенной спайности параллельно (100). Цепочки из АlO₆ - октаэдров имеют общие горизонтальные ребра; два атома кислорода каждого октаэдра являются общими с выше и ниже расположенными октаэдрами. В кианите ионные связи преобладают над ковалентными: в кремнекислородных тетраэдрах они преимущественно ковалентные, а в АlO₆ - октаэдрах — ионные.

 

Главные формы: Кристаллы удлиненные, столбчатые по оси с, таблитчатые по оси а, редко с головками. Длина кристаллов нередко достигает 30—40 см, в пегматитовой жиле у Село Майн в шт. Северная Каролина (США) — 91,5 см; самые крупные (до 1 м) встречены в кварцевых линзах в месторождении Кейвы (Мурманская обл.)  Грань (100) обычно покрыта горизонтальной штриховкой.

 

 

Форма нахождения в природе

 

Облик кристаллов. Столбчатые, дощатые, кристаллы, волокнистые, лучистые, листоватые выделения.

 

Двойники 

Распространены двойники по разным законам. Наиболее обычны двойники с двойниковой плоскостью (100) и с двойниковыми осями (100) или [001], часто полисинтетические; встречаются также двойники с двойниковыми осями [010],  [010], [001], [140]; редки крестообразные двойники прорастания с двойниковой осью (121).
Кристаллы иногда скручены или изогнуты; изгибу подвержены почти исключительно грани (100), причем при многократных изгибах оба конца кристалла в большинстве случаев остаются параллельными друг другу.

Срастания кристаллов

Известны параллельные срастания кристаллов по (100). Кианит образует закономерные срастания со ставролитом, в которых грань (100) кианита || (010) ставролита, что объясняется сходством в расположении атомов на плоских сетках, соответствующих этим граням. На гранях (100) кианита наблюдались иглы силлиманита; оси с обоих минералов параллельны; такие срастания объясняются тем, что вдоль оси с двух минералов цепочки октаэдров алюминия обладают практически равным периодом повторяемости. Наблюдались также закономерные срастания кианита с андалузитом, оси с минералов приблизительно параллельны (отклонение до 30°). Отмечены закономерные срастания кианита с иодеритом (ось b иодерита параллельна оси с кианита) и диабластовые структуры прорастания кианита моноклинным пироксеном. По плоскости пинакоида кианит образует сростки с мусковитом. В кианите часты включения кварца. Кроме того, встречаются включения слюды, рутила, ильменита, ставролита, силлиманита, турмалина, железного блеска, граната, сапфирина, графита, магнетита, сульфидов и др. Наиболее богат включениями кианит из сланцев; кианит из зон повторной перекристаллизации обладает наименьшим количеством включений. В кианите присутствуют также жидкие включения, детально изученные на материале из метаморфических пород и пегматитов Майского района Северо-Восточного Забайкалья. Жидкие включения располагаются по плоскости спайности и изредка по залеченным трещинам под углом к спайности. Форма включений плоская, вытянутая, иногда трубчатая или в виде отрицательных кристаллов кианита. По составу отмечаются включения двухфазовые (Ж_со2+Ж_Раст), однофазовые (включения жидкой углекислоты) и многофазовые (Ж_с02+Ж_раст+Т_соль).

 

Агрегаты. Кристаллы, зерна, жилковатые, сноповидные и радиально-лучистые агрегаты.

 

Физические свойства дистена

Оптические

Цвет синий, голубой, белый (иногда синий в средних частях кристалла и белый или бледно-голубой в краевых), серый, зеленый, желтый, буроватый, реже бесцветный, редко черный (примеси графита и магнетита). На кривых поглощения света голубого кианита имеются два максимума: один в видимой, другой на границе видимой и ультрафиолетовой областей спектра ; это характерно для соединений, окрашенных Cr³⁺. Высказано предположение, что причиной голубой окраски кианита может также быть содержание небольших количеств Fe²⁺ и Fe ³⁺ при соотношении FeO : Fe₂O₃=0,3—0,9 (при электронном обмене между ионами Fe²⁺ и Fe³⁺ происходит абсорбция желтого света). Прогревание голубого кианита при 900° в течение 1 часа вызывает исчезновение его окраски при сохранении кристаллической структуры; это дало основание считать, что окраска не зависит от кристаллического строения минерала.

Различие в составе темно-синего кианита, содержащего 0,04% TiO₂, и бледно-голубого, содержащего 0,02% TiO₂, при отсутствии в обеих разностях MnO, позволило связать окраску кианита с изоморфной примесью титана. Это подтверждается также определениями содержания титана с помощью электронного зонда в участках монокристальных зерен кианита, окрашенных в голубой цвет. В оптическом спектре поглощения голубого кианита отмечаются полосы в области 1600 и 33 000 см^-1, которые приписываются Ti³⁺ в сильно искаженных октаэдрах.

В кианите, окрашенном в сине-зеленый цвет, найдено значительное количество Сг и немного V. В зеленом хромкианите содержится 1,81 % Cr₂O₃. Псевдоморфозы белого кианита по андалузиту (с Кольского п-ова) в свежем изломе имеют интенсивную розовую окраску, быстро исчезающую под воздействием солнечного света и ультрафиолетовых лучей. Облучение радием окраску не восстанавливает. В темноте розовая окраска сохраняется неопределенно долго. Ее причиной считается неупорядоченность кристаллической решетки параморфоз кианита по андалузиту.

• Черта бесцветная.
• Блеск стеклянный, на плоскости спайности иногда перламутровый.
• Прозрачность Просвечивает, до прозрачного.

Механические

• Твердость 6 в поперечном и 4,5 в продольном направлении удлиненно-призматических кристаллов
• Плотность 3,52—3,68 (зависит от количества включений)
• Спайность по (100) совершенная, по (010) менее совершенная; отдельность по (001).
• Хрупок.
• Излом. Волокнистый.

Химические свойства

Стоек к действию кислот. Разлагается сплавлением с едкими щелочами и с карбонатами щелочей. С раствором азотнокислого кобальта дает реакцию на Аl.

Прочие свойства

В ультрафиолетовых лучах свечение красное средней или слабой интенсивности. В катодных лучах свечение слабое, красное или малиново-красное средней интенсивности. В рентгеновских лучах не люминесцирует.

Поведение при нагревании. Кианит при обжиге разлагается с образованием муллита и кремнеземистого стекла. Нагревание в течение 48 час. при 1000° и атмосферном давлении не сопровождалось разложением, а при нагревании в течение такого же времени при 1100° происходило чрезвычайно слабое разложение минерала с поверхности зерен; полное разложение кианита в зернах размером 4x10 мм при 1410° наступает при 15-минутном нагревании. На кривых нагревания имеется эндотермический прогиб, отвечающий поглощению тепла при превращении киан. в муллит. Нагревание при низких температурах сопровождается обесцвечиванием; в момент разложения объем увеличивается на 16—18%, а плотность уменьшается до 2,95—3,02. При 1500° и давлении 25 кбар кианит плавится с разложением на корунд и жидкость. Во вращающейся бомбе при температуре 350—450° и давлении водяных паров 138—690 атм достигнуто полное раз¬ложение кианита; при 400° продуктом разложения является каолинит.

Легко вступает в реакцию с содой при 800—850°. Линейное расширение уплотненного материала, нагретого до 1555°, колеблется от 12 (крупность 35 меш) до 2 % (200 меш).

 

Искусственное получение кианита

Впервые получен в 1955 г. Коусом при температуре 900° и давлении 20 000 атм и Кеннеди при 700° и 14 000 бар. Экспериментально поле устойчивости кианита изучали также Робертсон с сотрудниками в 1955 г. Позднее рядом исследователей установлена граница фаз кианит - силлиманит в интервале температуры 400—1500° и давления 5—25 кбар. По данным Слуцкого, полиморфное превращение кианит — силлиманит при температуре 1130° и давлении 19 000 кГ/см² сопровождается резким изменением электропроводности и энергии активации. Ричардсон с соавторами, Пугин и Хитаров установили границу фаз киан. — силлиманит в присутствии воды (первые — в интервале 700—800° и 7,2—15,5 кбар, вторые — при 500—700° и 7500—10 000 атм). Равновесие киан. — андалузит исследовано Ньютоном при температуре 750° и давлении 6,6 кбар. В 1963 г. впервые экспериментально установлено положение тройной точки киан. — андалузит — силлиманит Хитаровым с соавторами и Белом. Позднее тройная точка исследована Ньютоном, Альтхаузом, а также Пугиным и Хитаровым — в присутствии воды. Матшушима с соавторами исследовали фазовые равновесия пирофиллит + корунд--киан. + вода и пирофиллит - киан. + кварц + вода в интервале температуры 475—565° и давления 6—35 кбар. Совместно с коуситом кианит образуется за счет пирофиллита в интервале от 1000—1500 до 2000° и от 13 500—27 000 до 81 000 атм.

Диагностические признаки кианита

Сходные минералы. Силлиманит, дюмортьерит

Важнейшие диагностические признаки — голубая или синяя окраска и анизотропия твердости. Под микроскопом характерны высокий рельеф, многочисленные трещинки спайности, полисинтетические двойники, положительное удлинение, косое погасание на ряде разрезов и большей частью голубая окраска. От андалузита отличается положительным удлинением, высоким рельефом, цветом и наличием двойников. Более низкое двупреломление, наличие двойников и пересекающихся трещинок спайности позволяют отличать кианит от силлиманита.

Спутники.  Кварц, альмандин, полевой шпат, рутил ставролит, плагиоклаз, слюды, гранаты, кордиерит, корунд, андалузит, силлиманит, лазулит, дюмортьерит, турмалин, пирофиллит, сванбергит, оттрелит, диаспор, маргарит, мусковит, графит, хлоритоид, парагонит, биотит, цоизит.

 

 

Кианит изменение минерала

Описаны параморфозы по кианиту андалузита и силлиманита. Замещение кианита андалузитом, кордиеритом и мусковитом связывается с термальным метаморфизмом. При ретроградном метаморфизме происходило замещение кианита смесью корунда и олигоклаза (тонкие реакционные каймы) и частичное замещение р-цоизитом. Под влиянием высокотемпературных водных растворов кианит превращается в мусковит, серицит, реже по нему развиваются тальк, диаспор, пирофиллит, парагонит, диккит, ксантофиллит, каолинит, кварц, Маргарит, клиноцоизит, топаз.

Практическое применение

Является сырьем для огнеупорной и кислотоупорной промышленности, добавляется в стекло для увеличения содержания алюминия, используется при изготовлении эмалей, электрофарфора, огнеупорного цемента, пластмасс. Применение кианита основано на его способности давать при 1400° муллит и стекло. Минимальное содержание Аl₂O₃ в сырье 58% , максимальное содержание SiO₂ — 40% . Значительное изменение объема кианита при нагревании требует предварительного обжига. Из кианита получают кремнеалюминиевый сплав силумин (с 13% кремния). Предложен способ получения из кианита глинозема. Разработаны методы получения кианитового концентрата из сырья с Кольского п-ова (для огнеупорной промышленности — электромагнитная сепарация, для алюминиевой промышленности—флотация).
Прозрачные и красиво окрашенные разности кианита встречаются редко и используются в ювелирном деле; однако совершенная спайность и анизотропия твердости затрудняют огранку. Кианит как драгоценный камень был найден в ассоциации с сапфиром в Индии, Бирме, Швейцарии, в шт. Монтана (США), в Танзании. Кианит интенсивно синей окраски ошибочно принимался за сапфир, а голубовато-зеленый — за аквамарин.

 

Физические методы исследования

Старинные методы. Под паяльной трубкой минерал не плавится.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В шлифах обычно бесцветный, реже голубоватый. Иногда наблюдается плеохроизм: по Ng — синий, лазурно-синий, кобальтово-синий, по Nm — голубой, светло-синий, фиолетово-синий, по Np — бесцветный; Ng>Nm>Np. Двуосный (—).