Рутил

Рутил, двойники на кварце. Армения, гора Капуджух.

Рутил, гематит (сросток кристаллов). Бразилия. Коллекция геологического музея г.Лозанны, Швейцария. Фото: Д.Тонкачеев

Рутил - минерал ТiO₂ (60 % титана и 40 % кислорода); почти всегда содержит небольшие примеси Fe, Nb, Ta, Sn. Является наиболее устойчивой полиморфной модификацией ТiO₂ как при высоких, так и при низких температурах.
Название происходит от лат. rutilus - красноватый.

Химический состав

Химические анализы показывают, что в рутиле часто присутствуют примеси других элементов: Fe в виде закиси или окиси, изредка Sn⁴⁺ (до 1,5%), изредка Cr³⁺, V³⁺, Nb, Ta и некоторые другие. Богатая FeТiO₃ (в виде твердого раствора) разность называется нигрином. Разновидности рутила, сохраняющие неупорядоченный структурный тип рутила и содержащие Nb⁵⁺ или Та⁵⁺ одновременно с Fe²⁺ (или Fе³⁺) в количестве, превосходящем Тi, называются ильменорутилом и стрюверитом соответственно.

Кристаллическая структура

Тетрагональная сингония, дитетрагонально-дипирамидальный вид симметрии.

Кристаллическая структура рутила типична, она отличается некоторым и особенностями от плотноупакованных структур оксидов, таких как корунд. Если в кристаллической структуре типа корунда листы плотнейшей упаковки ионов кислорода располагаются перпендикулярно тройной оси, а в структуре типа шпинели - параллельно граням октаэдра (т.е. также перпендикулярно тройным осям), то в кристаллической структуре типа рутила, как показал Н.В. Белов, направления плотнейшей упаковки в виде колонок параллельны главной (четверной) оси кристаллов рутила. Каждый ион Тi окружается шестью нонами кислорода, располагающимися по углам почти правильного октаэдра.
Такие октаэдры в кристаллической структуре рутила вытянуты вдоль оси "с" в виде прямолинейных колонок, чем и обусловливается игольчатый или шестоватый облик кристаллов с направлениями плоскостей спайности параллельно вытянутости индивидов. Характерно, что в структуре рутила, в отличие от других модификаций ТiO₂, каждый октаэдр ТiO₆ имеет по два ребра, общих с соседними октаэдрами. Поскольку колонки плотно упакованных ионов кислорода, вытянутых вдоль чстверной оси рутила, в сущности отвечают одному из трёх возможных направлений в плоскости гексагональной плотнейшей упаковки, то не случайно, что для минералов группы рутила мы имеем коленчатой формы двойвики н тройники срастания с углом, образуемым отдельными индивидами, близким к 120° (т. е. соответственно направлениям гексагональной сетки). Таким путём могут возникнуть даже кольцеобразные шестерники. Это же обстоятельство лежит в основе закономерных (под углом 120°) нарастаний тончайших иголочек или призматических кристалликов рутила на базальном пинаконде {0001} гематита, ильменита, слюд и других минералов, грани которых представлены плоскостями плотнейшей упаковки ионов кислорода.

Кристаллическая структура рутила принята за структурный тип для целого ряда соединений с общей формулой АХ₂. Состоит из октаэдров (ТiО₆), связанных между собой двумя общими ребрами, при этом образуются цепочки, параллельные оси "с" ; последняя лежит в плоскости, соответствующей слоям плотнейшей гексагональной упаковки. Этим объясняется частое двойникование по плоскости (011) под углом 120°. Благодаря сходству структур и размеров элементарных ячеек часто встречаются ориентированые нарастания рутила на гематит, магнетит, ильменит, слюды и другие минералы.

Кристалломорфология

Облик кристаллов рутила чрезвычайно характерен: призматический, столбчатый до игольчатого. Обычные формы: {100}, {110}, {101}, {111}, изредка {001}. Кристаллы имеют большей частью призматический вид, вследствие развития призм 1-го и 2-го рода. На концах кристаллов располагаются плоскости пирамид 1-го и 2-го рода. К этим формам иногда присоединяются ещё восьмигранные призмы; иногда тонкоигольчатый до волосовидного. Для рутила характерны закономерные срастания кристаллов в двойниковом положении с плоскостью срастания (011). Плоские сетчатые (под 60°) сростки двойников игольчатого рутила называют сагенитом. Распространены закономерные срастания кристалликов рутила с кристаллами гематита, причем четверная ось рутила совпадает с одной из горизонтальных двойных осей гематита.
Часто наблюдается штриховка на гранях вдоль удлинения по главной оси с. Характерны также тройники, сетчатые сростки двойников игольчатого рутила (сагениты). Кристаллы нередко изогнуты или уплощены.

Свойства

Твердость 6 -6,5. Цвет от чёрного или бурого (в крупных кристаллах) до красновато-рыжего, кровяно-красного. В тонких кристаллах жёлтый и жёлто-бурый, в тонких сколах, пластинках и игольчатых кристаллах до белого или бесцветного. Кристаллы имеют среднюю спайность по призме первого рода {110} и несовершенную по призме второго рода {100}. Излом раковистый до неровного. Прозрачность большей частью незначительная, просвечивает в краях. Плотность 4,2 -4,3. Под паяльной трубкой не плавится, в кислотах не растворяется.

Разновидности

• Нигрин - разновидность рутила "радикально черного" цвета, богатая железом.
• Стрюверит - рутил, содержащий примесь ниобия и тантала.
• Сагенит - сетчатые сростки игольчатых кристаллов рутила, находящихся в двойниковом взаимном положении. Обычно являются результатом эпитаксического нарастания либо своеобразными полными или частичными псевдоморфозами по пластинкам ильменита или слюд.

Происхождение

Распространен как акцессорный минерал магматических (основных и кислых), и метаморфических горных пород(эклогитов, амфиболитов, филлитов и др.) Встречается в гранитах, гранитных и габбровых пегматитах, обычен для хрусталеносных гидротермальных жил альпийского типа. Также в различных осадочных породах - глинистых сланцах, алевролитах. Обычны включения рутила в кварце, корунде, слюдах. Игольчатые включения рутила в кварце известны под названием "волосатик". Устойчив к выветриванию, поэтому накапливается в россыпях разного генезиса, где находится в тяжёлой фракции, обычно в виде окатанных зёрен, часто рядом с ильменитом, золотом и др.

Местонахождения

Имеет промышленное значение как полезный компонент в комплексных титано-циркониевых россыпях. Главный промышленный тип месторождений - прибрежно-морские россыпи ("черные пески").
В России в виде крупных кристаллов рутил известен в ряде месторождений: в слюдяных сланцах в Слюдоруднике, в Вишневых горах, в пегматитовых жилах Ильменских гор, на Приполярном Урале (гора Неройка, Пуйва, Парнук) в жилах альпийского типа и в других местах. Кроме того, он часто встречается в россыпях, особенно на Среднем Урале, в Тиманском крае и в Центральной России. В ближнем зарубежье отмечается в месторождении наждака Семиз-Бугу (Центральный Казахстан) с корундом и в виде прекрасно образованных кристаллов в пустотах кварцевых жил Капуджука (Зангезурский хребет, Армения).
Из иностранных месторождений: м-ния Северной Каролины, где встречаются замечательные кристаллы рутила различного облика; лучшие экземпляры, отличающиеся блеском и совершенной формой, поступают из Грейвс-Маунтин (Graves Mount, штат Джорджия) и Уайт-Маунтинз (штат Калифорния) - США. В некоторых местах в Норвегии (Крагерё) рутил в изобилии представлен в жилах, богатых апатитом. Очень чистый от примесей рутил присутствует в некоторых породах, обогащенных роговой обманкой в шт. Виргиния (Роузленд). Хорошими кристаллами рутила известны месторождения Бинненталь и Кавради в Швейцарии (Гриджиони), где встречены кристаллы в виде правильных срастаний с пластинками гематита. Отличные кристаллические образования известны в жилах белого кварца вблизи Кастионе (кантон Тичино). В Австрии хорошие образцы обнаружены в Модриахе (Штирия). В Бразилии найдены игольчатые кристаллы жёлтого цвета, включённые в кварц. Рутил широко распространён в Италии - красивые кристаллы найдены в Альпе-Деверо и в доломитах Кревалодоссола (провинция Вербания), в кварцитах Оропа (провинция Биелла), в Валь-Маленко (провинция Сондрио) и разных местах в области Альто-Адидже.

Применение

Добывается гл. образом из комплексных титан-циркониевых россыпей. Природный рутил используют для выплавки ферротитана, применяемого в производстве некоторых стойких при ударе сортов стали, для изготовления титановых белил, изделий с высокой диэлектрической проницаемостью, в керамике. Кристаллы искусственного рутила могут быть применены для изготовления выпрямителей, работающих при высокой температуре. Чистые кристаллы рутила с определенными примесями, подобно рубину, могут использоваться в квантовых генераторах света. Pутил получен искусственно различными способами.

Фотографии рутила

Рутил, сросток кристаллов 20см., США. rusmineral.ru

Одиночный и двойниковый кристаллы рутила, США. rusmineral.ru

Рутил в кварце, тройниковое срастание игольчатых кристаллов на ильмените. Бразилия

Рутил с кварцем, тройниковое срастание игольчатых кристаллов на гематите.Бразилия

Уникальный двойник рутила

Сросток кристаллов рутила. Фото Д.Тонкачеев

Рутил (англ. RUTILE) - TiO₂

КЛАССИФИКАЦИЯ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Перевод на другие языки

Ссылки

• www.mindat.org
• www.webmineral.com
• ATHENA Mineralogy
• www.mineralienatlas.de
• Включения рутила в кварце
• MinCryst
• geo.web.ru/druza

Список литературы

• Бетехтин А.Г. "Курс минералогии", под научн. ред. Б.И. Пирогова и Б.Б. Шкурского. М., 2008
• Вертушков Г.Н. Рутил с речки Сухой Сугомак из окрестностей г. Кыштыма. - ЗВМО, 1949, ч. 78, в.1, 19-25
• Miller (1840), Phil. Mag.: 17: 268.
• Hidden (1888), American Journal of Science: 36: 272 (as edisonite).
• Prior and Zambonini (1908), Mineralogical Magazine: 15: 78.
• Lacroix (1912), Bull. soc. min.: 35: 185.
• Ungemach (1916), Bull. soc. min.: 39: 5.
• Gliszczynski (1940), Zbl. Min.: 181.
• Palache, Charles, Harry Berman & Clifford Frondel (1944), The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana Yale University 1837-1892, Volume I: Elements, Sulfides, Sulfosalts, Oxides. John Wiley and Sons, Inc., New York. 7th edition, revised and enlarged: 554-561.
• Canadian Mineralogist (1979): 17: 77.
• Foord, E.E., Chirnside, W., Davis, A.M., Lichte, F.E., Esposito, K.J. (1995): A new U–Ti–Ca–HREE hydrated oxide and associated niobian rutile from Topaz Valley, Utah. Mineralogical Record, 26, 122-128.
• Smith, D.C. and Perseil, E.-A. (1997) Sb-rich rutile in the manganese concentrations at St. Marcel-Praborna, Aosta Valley, Italy: petrology and crystal-chemistry. Mineralogical Magazine: 61: 655-669.
• Maldener, J., Rauch, F., Gavranic, M., and Beran, A. (2001) OH absorption coefficients of rutile and cassiterite deduced from nuclear reaction analysis and FTIR spectroscopy. Mineralogy and Petrology: 71: 21-29.
• Withers, Anthony C., Eric J. Essene, and Youxue Zhang (2003), Rutile/TiO2 II phase equilibria: Contributions to Mineralogy and Petrology: 145: 199-204.