Корунд

Происхождение названия

Название предположительно происходит от индийского названия минерала Kauruntaka, введено в минералогию Гревиллем (1798).

Синонимы: Адамас — adanias (Плиний; под названием адамас в древности упоминался и алмаз), демантшпат — Demantspat (Клапрот, 1786), соймонит — soimonite (Фукс, 1823), гармофан — harmophane (по Честеру, 1896), корундувит — korunduvite (Асцензо, 1945).

Английское название минерала Корунд - Corundum

Группа

 

Содержание

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

 

Формула корунда

Аl₂O₃

Химический состав

Теоретический состав: Аl₂O₃ — 100 (Аl — 52,91). Обычно содержит примеси: Cr, Fe, также Ti, Mn, Ni, V и др. Содержание Fe в корундах обычно незначительное (до 2% Fe₂O₃ в ильменском); при высоких температурах Fe₂O₃ содержится в Аl₂O₃ в виде твердого раствора. В наждаках наличие Fe обычно обусловлено присутствием механических примесей. Со-держание Cr₂O₃ обычно не превышает 1 %, но в корунде с р. Чайныт (Якутия) установлено 1,96% Cr₂O₃.

Разновидности

Наждак - сплошная зернистая корундовая порода серовато-черного цвета, содержащая тонкую примесь гематита, магнетита и других минералов.

Рубин — ruby и сапфир — sapphire — прозрачные: рубин — красный, сапфир — синий разных оттенков.
Название рубин от латинского ruber — красный (Валериус, 1747), происхождение названия сапфира твердо не установлено, возможно, оно заимствовано из персидского или древнееврейского языка; в древности сапфиром обозначался лазурит, для прозрачного синего корунда название введено Валериусом (1747). Якут, яхонт, богус — старые обозначения рубина, сапфира и других драгоценных камней, телези telesie (Аюи, 1801) от греческого "телеиос" — совершенный — драгоценный корунд (рубин и сапфир). Смирне — smiris (Боэтиус де Бодт, 1609), заламштейн — Salamstein (Вернер—Хофман, 1811) и саппарит — sapparite — синонимы сапфира.

В зависимости от окраски, прозрачности и строения выделены многочисленные разновидности рубина и особенно сапфира: карбункул (carbunculus), лихнис (lychnis, Плиний), восточный рубин (oriental ruby) — красивый красный (Валериус, 1747), восточный аквамарин (oriental aquamarine) — зеленовато-голубой, индигосапфир (in- digosapphire) — темно-синий, звездчатый сапфир (asteriated sapphire, Sternsapphir) и звездчатый рубин (asteriated ruby, Sternrubin), acтepит (asterite)—с лучистым строением, барклиит (barklyite, Милнер и Стефан, 1854) — красный малопрозрачный из шт. Виктория и Новый Южный Уэльс в Австралии, сапфир — кошачий глаз, кошачий сапфир или восточный или сапфировый джиразоль (Sapphirgirasol) — опалесцирующий сапфир, соответственно рубиновый кошачий глаз, рубиновый джиразоль — опалесцирующий рубин, пурпурный сапфир (Purpursapphir) — фиолетовый, восточный изумруд (oriental emerald) — зеленый, восточный хризолит (oriental chrysolite) — желто-зеленый, восточный топаз (oriental topaz) — желтый, королевский топаз — оранжевый, восточный гиацинт (oriental hyacinth) — желтоватый, восточный аметист (oriental amethyst) или аметист-сапфир — фиолетовый, белый сапфир (white sapphire), восточный алмаз и лейкосапфир (leucosapphire) — бесцветный, хлоросапфир (chlorosapphire, Полиг, 1888) — темно-зеленый, александрит -сапфир — алоксандритоподобный, изменяющий окраску в зависимости от источника света, балангус — древнее название бледно-красного рубина (Ферсман), тауеннный камень — древнерусское обозначение сапфира (также лабрадора) с отливом типа павлиньего пера (Ферсман). Падпарадшах (padparadschah) и падмарагайя (padmara- ,gaya) — торговые названия желто-розовых корундов ювелирного качества (по обзору Спенсера, Min. Mag., 1937, 24, No 158, 620).

Коренные месторождения рубина известны в Бирме и Воcточном Афганистане, где рубин встречается в кристаллических известняках; сопровождается шпинелью, флогопитом, доломитом, кальцитом. Основная масса рубина добывается из россыпей Бирмы (вес кристаллов достигает 700 г), Таиланда, Афганистана и Цейлона. В России в небольшом количестве встречался в россыпях в окрестностях дер. Косой Брод и Колташи (Свердловская обл.).
Коренные месторождения сапфира: Кашмир, Индия, где сапфир встречается в корундовых сиенитах и корундовых пегматитах; шт. Монтана, США — в андезитовых жилах; Анаки, Австралия — в базальтах. В основном добывается из россыпей, обычно вместе с рубином, в Таиланде, на Цейлоне, в Кашмире, в Монтане, в Анаки и др. В России встречался на Урале в россыпях в окрестностях дер. Колташи и Косого Брода. Рубин и сапфир ювелирного качества обнаружены в Танганьике.

Алмазный шпат (адамантин) — adamantine spar (Блэк, 1780), корунд с весьма хорошо выраженной отдельностью по базопинакоиду (делится на очень тонкие пластинки). Встречен в районе Кыштыма на Урале и в Китае.

 

Кристаллографическая характеристика

Сингония тригональная L₃3L₂3РС.

Класс дитригонально-скаленоэдрический.

Кристаллическая структура

Атомы Аl располагаются в октаэдрических пустотах гексагональной плотнейшей упаковки атомов О по «корундовому» мотиву

1. атомы Al заполняют 2/3 октаэдрических пустот). Октаэдрические слои наложены один на другой таким образом, что в вытянутых вдоль оси с колонках из октаэдров.
2. чередуются два заполненных октаэдра с незаполненными.

 Является единственной природной модификацией глинозема. По структуре отвечает искусственному α -Аl₂O₃. Среди искусственных соединений установлен ряд неустойчивых модификаций Аl₂O₃, получающихся в результате нагревания гиббсита, байерита и бёмита и представляющих промежуточные продукты при переходе тригидратов и бёмита в корунд (α -Аl₂O₃).

Главные формы:  с (0001), r(1011), n (2243), а (1120) (отвечают плоским граням F, по Хартману), также z (2241).

Форма нахождения в природе

 

Облик кристаллов. Кристаллы очень часты и типичны по облику дипирамидальные, часто боченко-образные, призматические, реже таблитчатые, иногда ромбоэдрического развития.

Двойники по (1011) обычно полисинтетические, проявляющиеся в виде штриховатости на базопинакоиде, реже — двойники срастания, редко наблюдаются двойники по (0001). Двойники по (1011) и по (0001) могут образоваться под действием давления.
Часто содержит включения рутила, гематита, ильменита, иногда граната, шпинели и др. Ильменит, имеющий структуру типа корунда и близкие параметры кристаллической решетки, обнаруживается в некоторых кристаллах корунда в отдельных участках в виде мельчайших вростков и придает им синюю окраску. Ориентированные микроскопические вростки рутила  вызывают астеризм на плоскости базопинакоида в форме шестилучевой или двенадцатилучевой звезды (звездчатые сапфиры и звездчатые рубины). Астеризм может быть также вызван коллоидальным веществом в ориентированных капиллярах. Гематит в корунде наблюдается в виде зерен и иголочек, обычно ориентированных осью с параллельно оси с корунда. Отмечалось ориентированное нарастание диаспора на кристаллы корунда. Известны закономерные срастания корунда с гранатом. Также отмечены срастания корунда с силлиманитом, слюдой, полевым шпатом, шпинелью.

Агрегаты. Кристаллы различного облика, мелкозернистые агрегаты.

Физические свойства корунда

Оптические

Цвет разнообразный; наиболее обычен синевато- или желтовато-серый (для непрозрачных и полупрозрачных разностей); также белый до бесцветного, желтый, фиолетовый, красный, зеленый, индигово-синий, коричневый, черный. Иногда при дневном свете синий или зеленый становится красноватым, фиолетовым при искусственном освещении; в некоторых случаях синие корунды при искусственном освещении темнеют. Цвет — один из основных признаков, по которым выделяются разновидности корунда. Известны кристаллы с зональной окраской с чередующимися зонами красного, синего или другого цвета; отмечались зоны, параллельные призме, пирамиде. На основании изучения искусственных кристаллов установлено, что при отсутствии примесей корунд бесцветен. Примесь Cr придает корунду фиолетово-красную окраску, Ni — желтую, V — зеленовато-серую, Ti и Fe — фиолетово-синюю, V и Cr — фиолетово-розовую, сходную с цветом аметиста.

• Черта. Цвет порошка белый.
• Блеск алмазный до стеклянного, на (0001) иногда перламутровый.
• Прозрачность  Обычно просвечивает только в тонких осколках; драгоценные разновидности прозрачны.

Показатели преломления

 Nm = 1,767 и Np = 1,759.

Механические

• Твердость 9. Микротвердость 2108 кГ/мм²; у булек искусственного корунда микротвердость наименьшая на базопинакоиде.
• Хрупок, в тонкозернистых массах очень вязок.
• Степень износа корунда (сапфира, рубина) различна на разных гранях и существенно зависит от направления.
• Плотность. 3,95—4,4
• Спайность отсутствует; отдельность по (0001) и по (1011) иногда хорошая, изредка — отдельность по призме.
• Излом неровный до раковистого.
• Довольно легко раскалывается по плоскостям отдельности.

 

 

Химические свойства

Нерастворим в кислотах; в растворимое состояние переводится сплавлением с бисульфатом калия. В алюминатных растворах растворяется (в %) при 105° — 0,56; при 190° — 78,7; при 230° — 79,0.

 

Прочие свойства

Прозрачные и полупрозрачные корунды люминесцируют красным цветом в ультрафиолетовых лучах. Искусственные корунды с примесью Cr и Mn люминесцируют ярко-красным цветом, с примесью Ti — розовым, V — желтым.  Облучение рентгеновскими лучами вызывает изменение окраски природного корунда: бесцветные и голубовато-серые звездчатые сапфиры Цейлона становятся янтарными, синие — темно-зелеными; под влиянием солнечного света природная окраска корунда восстанавливается. Под действием лучей радия синий корунд желтеет.

Поведение при нагревании.

Температура плавления синтетического α-Аl₂O₃ - 2050° (по Винчелу), несколько варьирует в зависимости от чистоты материала; температура плавления природного корунда 2021° + 4°. Пластически деформируется около 900°. Рубин при нагревании изменяет окраску сначала на зеленую, затем обесцвечивается, при охлаждении цвет его восстанавливается. Сапфир при нагревании до 1300° становится бледно-желтым, при охлаждении — зеленовато-синим. Теплота образования (—) 399,4 ккал/моль. Удельная теплота образования в пределах 20—300° 0,2322 (Тронов и Швите). Теплоемкость в ккал/молъ-град: 16,92 при 0°; 22,47 при 100°; 26,60 при 300°; 29,97 при 800°; 31,54 при 1200° (Шомэт и Нэйлор; Ченцова). Удельное теплосодержание корунда в пределах от 1100 до 1400° изменяется от 297,89 до 395,99 кал/г (Родигина и Гомельский).

Искусственное получение минерала.

Выращивание кристаллов корунда может производиться по методу Вернейля. Как исходный продукт для получения корунда применяются аммонийные квасцы. При нагревании квасцов до 1000° получается химически чистая Аl₂O₃ в виде пудры, к которой добавляются другие окислы для получения окраски. В результате обработки порошка пламенем гремучего газа при температуре выше 2000° Аl₂O₃ расплавляется и в виде капель падает на дно печи, в которое вставлена тугоплавкая свечка с затравкой корунда. Постепенно вырастает монокристалл корунда в виде «бульки» (ее форма напоминает опрокинутую бутылку). Камни для часов получают из стержней корунда диаметром 2 —3 мм по методу, разработанному С. К. Поповым. Для получения красного корунда к окиси Аl₂O₃ добавляют Cr₂O₃, добавка 1 % TiO₂ и 2% Fe₂O₃ дает синий, добавка окислов V и Со — зеленый, только V₂O₅ (0,1 %) александритоподобный, окислов Fe и Mg—оранжевый, Ni—желтый, V и Cr—сиреневый корунд. В виде таблитчатых кристаллов получается по методу Фреми и Фрейля при нагревании Аl₂O₃ в расплаве фторида свинца; рост кристаллов имеет место в области температуры 1200—1300° и зависит от величины сосуда, объема смеси, скорости нагревания и охлаждения. Синтезируется корунд и гидротермальным путем.

При плавлении боксита в электрических печах получается электрокорунд или алунд, применяемый как абразивный и огнеупорный материал. Корунд получен также в виде пластинчатых кристаллов вместе со шпинелью из газовой фазы при 1200—1300° — на стенках тигля над прокаленной шихтой, состоящей из эквимолекулярных количеств Аl₂O₃, SiO₂, KF и MgF₂. Установлен в качестве новообразования в шамотных огнеупорах доменных печей. Является главной составной частью корундовой керамики. Встречается в шлаках, получаемых при алюмотермическом производстве специальных сплавов.

Диагностические признаки

От сходных минералов отличается высокой твердостью, формой кристаллов, штриховкой на гранях. От кианита отличается отсутствием спайности и твердостью; рубин — от красной шпинели по форме кристаллов или под микроскопом.

Сопутствующие минералы. Калиевый полевой шпат, кислые плагиоклазы, биотит, мусковит, гранат, андалузит, дюмортьерит, кварц, диаспор, гематит, рутил, шпинель, магнетит, ильменит, силлиманит,  хлориты,  кальцит, доломит, пирит.

Происхождение и нахождение

Иногда встречается в богатых глиноземом и бедных кремнеземом глубинных магматических породах — корундовых сиенитах и анортозитах в ассоциации с полевыми штатами, изредка в других породах (андезитах, базальтах и др.). Известны также корундсодержащие сиенитовые пегматиты, имеющие промышленное значение.

Контактово-метасоматические месторождения корунда образуются в превращенных в кальцифиры известняках по соседству с изверженны ми породами. Здесь он часто бывает представлен драгоценными разновидностями (рубином, сапфиром и др.). В ряде случаев (вторичные кварциты) месторождения его возникают в связи с резким воздействием кислых флюидов на глиноземистые осадочные и изверженные породы. Корунд в этих случаях ассоциирует с такими минералами, как андалузит, силлиманит, а также рутил, диаспор и др.

Корундовые породы могут образоваться также в результате регионального метаморфизма за счет богатых глиноземом осадков (бокситов), вне прямой связи с изверженными породами. Породы при этом превращаются обычно в кристаллические сланцы.

Являясь химически очень устойчивым минералом, он часто устанавливается в россыпях.

При гидротермальных процессах ранее образовавшийся корунд иногда подвергается гидратации, т. е. превращению в диаспор (НАlО₂). В поверхностных условиях это явление не наблюдается за редкими сомнительны ми исключениями.

Изменение минерала.

Под действием гидротермальных процессов  корунд переходит в диаспор, цоизит, силлиманит, кианит, мусковит, гиббсит, андалузит, шпинель и др.
 

 

 

Практическое применение

Обычные корунды и наждаки имеют широкое применение как абразивный и отчасти как огнеупорный материал. Прозрачные окрашенные разновидности применяются при изготовлении точных приборов (электросчетчики, электроизмерительные и аэронавигационные приборы, часовые камни и т. д.), а также в ювелирном деле.

 

Физические методы исследования 

 

Старинные методы. Под паяльной трубкой не изменяется. Не сплавляется с содой, медленно сплавляется с бурой и с фосфорной солью, образуя светлое стекло.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В шлифах в проходящем свете бесцветен или почти бесцветен (обыкновенный сероватый корунд), розовый, синий, зеленоватый. Интенсивно окрашенные кристаллы плеохроируют (особенно в утолщенных шлифах): в зависимости от окраски по No индигово-синий, синий, темно-пурпурный, по Ne — светло-синий, изумрудный, до желто-зеленого, светло-желтого;  Одноосный (—), но часто аномально двуосный с 2Е = 10—12° (в одном случае 58°); аномальная двуосность проявляется во всем кристалле или в отдельных участках. Двупреломление рубинов возрастает с увеличением густоты окраски. У искусственного корунда с повышением примеси Cr₂O₃ показатель преломления повышается. Спектр поглощения Аl₂O₃ с примесью Cr₂O₃