Шпинели

Благородная шпинель с клиногумитом в кальците, Вьетнам

Чёрная шпинель (плеонаст) и диопсид в мраморе. Алдан, Якутия

Шпине’ли (назв. от нем. "Spinell"), син.: шпинелиды, - группа минералов класса сложных окислов с общей формулой АВ₂О₄ [или А (А, В) О₄], где A - Mg²⁺, Fe²⁺ иногда Zn²⁺, Mn²⁺, Be²⁺ (возможны также Co, Ni; B - Al, Fe³⁺, Cr, Mn, Ti⁴⁺,V³⁺), а B - Fe³⁺, Al³⁺, Cr³⁺, Mn³⁺, реже Ti⁴⁺,V³⁺. Минералы группы шпинели имеют некоторые общие свойства. Большинство из них кристаллизуется в кубической сингонии и образуют хорошо огранённые кристаллы октаэдрического габитуса.

Минералы группы шпинели

Серия Шпинели	Серия Магнетита	Серия хромита
Шпинель MgAl₂O₄ Герцинит FeAl₂O₄ Галаксит MnAl₂O₄ Ганит ZnAl₂O₄	Магнезиоферрит MgFe³⁺₂O₄ Магнетит FeFe³⁺₂O₄ Якобсит MnFe³⁺₂O₄ Франклинит ZnFe³⁺₂O₄ Треворит NiFe³⁺₂O₄	Магнезиохромит MgCr₂O₄ Хромит FeCr₂O₄

Кроме этого, к группе шпинели относят маггемит (γ-Fe₂O₃) и ульвёшпинель (Fe₂TiO₄).

Некоторые разновидности шпинелей хорошо люминесцируют в УФ лучах

Крупный кристалл черной шпинели (плеонаста) из месторождения Гон, Якутия . В ассоциации с диопсидом и кальцитом. Размер 10*10*15 см

Кристаллохимическая характеристика

Шпинели представляют собой системы твёрдых растворов с широко развитым изоморфизмом катионов А и В. В зависимости от преобладания катиона В различают: алюмошпинели (собственно Шпинель MgAl₂O₄, герцинит FeAl₂O₄, галаксит (Mn, Fe) Al₂O₄, ганит ZnFe₂O₄), ферришпинели (магнезиоферрит MgAl₂O₄, магнетит, якобсит MnFe₂O₄, франклинит ZnFe₂O₄, треворит), хромшпинелиды, титаношпинели (ульвешпинель, магнезиальный аналог ульвешпинели MgTiO₄ и др.) и ванадиошпинели (кульсонит FeV₂O₄). В пределах каждого изоморфного ряда смесимость минералов полная, а между членами различных рядов - ограниченная. Кристаллизуясь в кубической сингонии, образует в основном октаэдрические кристаллы. В элементарной ячейке структуры шпинели - 32 аниона кислорода образуют плотнейшую кубическую упаковку с 64 тетраэдрическими пустотами (катионами занято 8) и 32 октаэдрическими (катионами занято 16). По характеру распределения катионов в занятых тетраэдрических и октаэдрических позициях структуры выделяют: нормальные (8 тетраэдров занято катионами A²⁺, 16 октаэдров - катионами B³⁺), обращенные (8 тетраэдров занято B³⁺, 16 октаэдров- 8 B³⁺ и 8 A²⁺, причём катионы B³⁺ и A²⁺ в октаэдрических пустотах могут распределяться как статистически, так и упорядоченно) и промежуточные шпинели. Нормальная структура свойственна Mg₂O₄, ZnFe₂O₄, FeAl₂O₄, (Mn, Fe) A1₂O₄ и др. Обращенная структура характерна для FeFe₂O₄, MgFe₂O₄, Fe₂TiO₄ и др. Известно большое число минералов с промежуточным типом структуры. К структурному типу шпинели относятся структуры некоторых сульфидов состава RX₂S₄, где R²⁺ - Сo, Ni, Fe, Cu, а X³⁺ - Сo, Ni, Cr. Искажённую структуру шпинели имеет маггемит (g-Fe₂O₃).

Общие свойства

Для всех минералов характерны высокая твердость (5-8 по шкале Мооса), отсутствие спайности, химическая и термическая устойчивость.

Шпинели - основные носители магнитных свойств горных пород. Плотность, отражательная способность, твёрдость, параметр элементарной ячейки, магнитные и электрические свойства существенно зависят от состава и характера распределения катионов и заметно колеблются в пределах каждой группы. Для всех шпинелидов характерны высокотемпературные условия образования, а в поверхностных условиях они устойчивы к выветриванию и сохраняются в россыпях.

Минералогически наиболее значимыми среди разнообразия шпинелидов являются:

Плеонаст , или обыкновенная шпинель, (син. - цейлонит) - шпинель с большим содержанием железа, - тёмно-бурого, чёрного или тёмно-зелёного цвета. Встречается часто, иногда в очень больших кристаллах. В России самые крупные кристаллы плеонаста в ассоциации с диопсидом и форстеритом известны из м-ния Эмельджак, Алдан; много плеонаста на Урале, в Шишимских и Назямских горах.
Благородная шпинель - прозрачные кристаллы шпинели, окрашенные в красивые цвета (густой красный называют "рубиновая шпинель", розовый - "рубин-балэ" или "лал"). Главные месторождения благородной шпинели - острова Цейлон (Шри-Ланка), Борнео, Индия. Вместе с рубином добывается на высокогорном месторождении Кухилал (Памир, Таджикистан).
Пикотит - хромовая шпинель чёрного цвета. Часть алюминия замещена хромом.
Ганит - цинковая шпинель, магний замещён железом и(или) цинком.

Местонахождения

Ипанко, Махенге, Морогоро, Танзания \ Ipanko, Mahenge, Morogoro Region, Tanzania \\ кристалл 30x30x25 см, весом ~25 кг, фото

Применение и синтез

Многие шпинели - важные руды хрома, железа, марганца, титана, цинка; применяются при производстве керамики, огнеупоров, термоустойчивых красок.

Известно также большое число искусственных шпинелей, которые, кроме катионов, характерных для природных шпинелей, могут содержать ионы Li, In, Са, Cd, Cu, W, Ga, Ag, Sb, Nb, Ge. Будучи разновидностью ферритов (шпинелевые ферриты), искусственные шпинели лежат в основе многих магнитных материалов и широко используются в приборостроении, радиотехнической и керамической промышленности.

Синтетическую шпинель получают подобно рубину и сапфиру методом Вернейля. Ей придают обычно голубую (сапфировую), зеленовато-голубую (аквамариновую) или зелёную окраску. Искусственный александрит тоже, как правило, представляет собой шпинель. В отличие от природной синтетическая шпинель имеет спайность, аномальное двупреломление и ярко люминесцирует в рентгеновских лучах.

Фотографии шпинелей

Синяя шпинель ~2cм., Тасмания. rusmineral.ru

Шпинель, двойник ~2,7 см., Бирма. rusmineral.ru

Плеонаст на диопсиде, Алдан. www.pegmatite.ru

Октаэдры до 0.6 см. голубой шпинели в кварце. Кения

Литература

Бляссе Ж., Кристаллохимия феррошпинелей, пер. с англ., М., 1968
Буданова К.Т., Буданов В.И. Новая находка благородной шпинели на ЮЗ Памире. – ДАН ТаджССР, 1978, 21, №6, 43-45.(б-н р. Ямчин, Таджикистан)
Буканов В.В. и др. Окраска ювелирных шпинелей из месторождения Кухилал. – ЗВМО, 1977, ч.106, вып.5, с.565-571
Калачев В.Н, Дорохова Г.И. Кристаллы и двойники шпинели из месторождения Кухилал (Юго-Западный Памир). // В сб. Новые данные о минералах. Вып. 37. М .: Наука. 1991. С. 153-158.
Калинин П.В. Шпинели Южного Прибайкалья. Труды МГРИ, 1955, том 28, стр. 39-.
Колесникова Т. А. Благородная шпинель, клиногумит и манассеит месторождения Кухилал (Памир). В сб.: Драгоценные и цветные камни. М.: Наука, 1980, с. 181-199.
Литвиненко А.К. Генетическая позиция благородной шпинели в магнезиальных скарнах Юго-Западного Памира. - ЗРМО, 2003, №4. 123, с. 76-81
Лицарев М.А. и др. Фиолетовая шпинель ЮЗ Памира. – Драгоценные и цветные камни. – М.: Наука, 1980, с.199-210. (Горондаринское проявление)
Мазуров М.П., Титов А.Т. Состав, особенности кристаллизации и преобразования шпинелей в контактах долеритов с доломитами и каменной солью // Геология и геофизика. 2001. Т. 42. № 7. С. 1100-1109.
Минералы. Справочник, т. 2, в. 3, М., 1967
Орлова М.П., Багдасаров Э.А., Соседко Т.А. Шпинель и перовскит из пород экзоскарновой зоны Кондерского массива (Хабаровский край) // Зап. ВМО. 1979. Ч. 108. Вып. 5. С. 590-595.
Трухин В.И. Введение в магнетизм горных пород. М., 1973
У.А. Дир, Р.А. Хауи, Дж. Зусман. Породообразующие минералы. Том 5. Несиликатные минералы. Группа Шпинели

Ссылки