Гранаты

ГРАНАТЫ (от лат. granatum — гранат, по сходству с цветом зёрен плодов гранатового дерева * а. garnets; н. Granate; ф. grenats; и. granate) — группа минералов, ортосиликаты сложного состава.

Свойства граната камня

Гранаты издавна были известны на Руси. Описание камня можно было встретить уже в русской товароведческой энциклопедии "Книжка описательная, како молодым людям торг вести и знати всему цену" (1575-1610). Старое русское название граната — "вениса". Зелёные гранаты с Урала были известны как "уральские изумруды", или "хризолиты", а красные гранаты, найденные вместе с алмазами на рудниках в Кимберли (Южная Африка), — "капский рубин". Однако эти термины давно применяются для минералов, совершенно отличных от граната по химическому составу.

Общая формула:

А₃²⁺ В₂³⁺ SiO₄₃, где А²⁺ — Mg, Fe, Ca, Mn; В³⁺ — Al, Fe, Cr, V, Mn, Ti⁴⁺, Zr⁴⁺ и др.

Группа минералов

Группа включает 15 изоструктурных минералов — конечных членов изоморфных рядов. По химическому составу подразделяют на 5 подгрупп. Наиболее распространены алюминиевые гранаты (пиральспиты — пироп Mg₃Al₂SiO₄₃, альмандин Fe₃Al₂SiO₄₃, спессартин Mn₃Al₂SiO₄₃) и кальциевые гранаты (уграндиты) — уваровит Ca₃Cr₂SiO₄₃, гроссуляр Ca₃Al₂SiO₄₃, андрадит Ca₃Fe₂SiO₄₃, образующие непрерывные изоморфные ряды. Разновидности с органическим изоморфизмом: кноррингит (Cr — пироп), гессонит (Fe — гроссуляр), меланит и шорломит (Fe — Ti — андрадиты), кимцеит (Zr — Ti — гранат), голдманит и яматоит (V — гранат), гидрогранаты — часть SiO₄ замещена OH₄ и др. Ювелирные разновидности граната: демантоид — зелёный и cepo-зелёный андрадит с алмазным блеском, топазолит — жёлто-зелёный андрадит, цейлонский рубин — ювелирный альмандин, изумрудно-зелёный уваровит.

Химический состав

Кристаллизуется в кубической сингонии, параметр элементарной ячейки варьирует от 11,46 до 12,46 Е. Основой структуры является каркасный мотив из изолированных кремнекислородных SiO₄-тетраэдров и кислородных BO₆-октаэдров; AO₈-полиэдры располагаются в полостях каркаса. Для граната характерны ромбододекаэдрические и тетрагон-триоктаэдрические кристаллы. Обычны также сплошные зернистые агрегаты.

В зависимости от состава цвет граната меняется: бесцветный (гроссуляр и пироп с минимальным содержанием Fe и Cr), травяно-зелёный (Fe — гроссуляр, кимцеит), изумрудно-зелёный (голдманит и уваровит), сине-зелёный (кноррингит), коричневый и чёрный (андрадит, меланит и шорломит), жёлтый (спессартин и некоторые пироп-гроссуляровые гранаты), розовый, буровато-красный (альмандин), оранжево-красный, тёмно-красный, лиловый (пироп). Пиропы, обогащенные Ca и Cr, дихроичны — розовые при электрическом освещении и зелёные или голубые при дневном. Блеск стеклянный, усиливается до алмазного (Mg-Cr-разновидности). Спайность практически отсутствует, отмечается отдельность. Твердость 6-7,5, микротвёрдость 920-1560 кг/мм². Плотность (кг/м³) у гроссуляра и пиропа 3570-3598, уваровита и андрадита 3826-3870, спессартина и альмандина 4194-4298.

Гранаты в основном оптически изотропны, кальциевые гранаты часто оптически аномальны — секториально одноосны или двуосны. Показатель преломления колеблется от 1,705 до 2,01, минимальные значения характерны для гранатов пироп-гроссулярового ряда, более высокие — для гранатов, содержащих Fe, Cr, Mn и Ti. Гранаты — гипогенные минералы. Алюминиевые гранаты — пиральспиты — обычно магматического или метаморфического происхождения. Пироп характерен для ультраосновных пород и кимберлитов, альмандин и спессартин — для гранитов и гранитных пегматитов, альмандин — типоморфный минерал кристаллических сланцев и гнейсов, образовавшихся при региональном метаморфизме глинистых пород. По мере развития метаморфизма в гранатах увеличивается содержание пиропового компонента за счёт альмандинового (состав гранатов является показателем ступени метаморфизма).

Гранаты в природе

Кальциевые гранаты — уграндиты — характерны для контактово-метасоматических образований (скарнов). Ассоциируются с сульфидами, Mg-Ca- силикатами. Уваровит более редок и образуется в контактах с хромоносными ультрабазитами. В верхней мантии Земли гранаты (пиропы) устойчивы до температуры 1200-1400°С и при давлении (80-90)•10⁸ Н/м²; ассоциируются с оливином, орто- и клинопироксенами, реже с ильменитом, шпинелидами, алмазом. Обломки пиропсодержащих алмазоносных пород выносятся в кимберлитовые диатремы; присутствие пиропа в кимберлитах и россыпях используется в качестве поискового признака на алмаз.

Применение граната

Изменение физико-химических условий приводит к замещению гранатов хлоритом, пироксеном, амфиболами, эпидотом, биотитом, скаполитом, полевыми шпатами, карбонатами. Высокая плотность и значительная механическая прочность способствуют накоплению гранатов (главным образом пиропа, альмандина) в аллювиальных, озёрных и прибрежно-морских россыпях. Благодаря высокой твёрдости гранаты (пиропальмандинового и альмандин-спессартинового рядов) используются в качестве абразивного материала, главным образом в деревообрабатывающей промышленности. Из гранатовых порошков изготавливаются различные точильные и шлифовальные инструменты и материалы, а также наждачная бумага. Прозрачные и полупрозрачные гранаты — драгоценные камни главным образом IV порядка. Наиболее популярны красные пиропы из кимберлитов и базальтоидных диатрем (в ЧССР, ЮАР; в CCCP в Якутии), розовый родолит и малиновый до коричнево-красного альмандина из кристаллических сланцев (в Шри-Ланке, Индии, на Мадагаскаре, в Бразилии, США; в CCCP в Карелии), ярко-зелёный тсаворит (Cr-гроссуляр) и медово-оранжевый гессонит из скарнированных мраморов (в Пакистане, Кении, Танзании), изумрудно-зелёный демантоид из ультраосновных массивов (в Италии; в CCCP на Среднем Урале и Камчатке). Добыча гранатов ведётся из россыпей и коренных месторождений.

Основной метод обогащения — гравитационный и флотация с олеатом Na (pH — 11,5 и выше), мылом дистиллированного талового масла, окисленным петролатумом (pH — 3,5). Эффективны электромагнитные, электростатические и фотоэлектронные методы сепарации.