Минералогический Музей им. А.Е. Ферсмана
Москва, Ленинский проспект 18 корпус 2,
тел. (495) 954-39-00
  • Intro banner1.jpg
  • Intro banner2.jpg
  • Intro banner3.jpg
  • Intro banner1a.jpg
  • Intro banner2a.jpg
  • Intro banner3a.jpg
  • Intro banner4.jpg
  • Intro banner5.jpg
  • Intro banner6.jpg
  • Intro banner2b.jpg
  • Intro banner3b.jpg
  • Intro banner7.jpg
  • Intro banner8.jpg
  • Intro banner9.jpg
  • Intro banner10.jpg
  • Intro banner11.jpg

Категория:Надгруппа шпинели — различия между версиями

(Список литературы)
 
(не показаны 3 промежуточные версии этого же участника)
Строка 1: Строка 1:
 
К надгруппе шпинели относятся оксиды, а также сульфиды, селениды и редкие силикаты и германаты с общей формулой '''AD<sub>2</sub>X<sub>4</sub>''', где  
 
К надгруппе шпинели относятся оксиды, а также сульфиды, селениды и редкие силикаты и германаты с общей формулой '''AD<sub>2</sub>X<sub>4</sub>''', где  
* A = Fe, Mn, Mg, Mn, Si, Ge, Co, Cu, Sb, Zn, Ti, Ni;
+
* A = Fe, Mn, Mg, Mn, Si, Ge, Co, Cu, Sb, Cd, Zn, Ti, Ni;
* D = Fe, Cr, V, Mn, Al, Co, In, Ir, Rh, Pt, Ni;
+
* D = Fe, Cr, V, Mn, Al, Co, In, Ir, Rh, Pt, Re, Mo, Ni;
 
* X = O<sup>2-</sup>, S<sup>2-</sup>, Se<sup>2-</sup>.
 
* X = O<sup>2-</sup>, S<sup>2-</sup>, Se<sup>2-</sup>.
 
В зависимости от преобладающего аниона X выделяются три группы шпинелей:
 
В зависимости от преобладающего аниона X выделяются три группы шпинелей:
Строка 16: Строка 16:
 
2) структура минерала должна состоять из гетерополиэдрического каркаса, который слагается 4-вершинными полиэдрами (AX<sub>4</sub>), изолированными друг от друга и имеющими общие углы с соседними шестивершинными полиэдрами (DX<sub>6</sub>), которые, в свою очередь, связаны с соседними многогранниками DX<sub>6</sub> шестью рёбрами из 12. Независимо от пространственной группы, X-анионы образуют кубическую плотнейшую упаковку, и каждый анион связан с тремя D-катионами и одним A-катионом.
 
2) структура минерала должна состоять из гетерополиэдрического каркаса, который слагается 4-вершинными полиэдрами (AX<sub>4</sub>), изолированными друг от друга и имеющими общие углы с соседними шестивершинными полиэдрами (DX<sub>6</sub>), которые, в свою очередь, связаны с соседними многогранниками DX<sub>6</sub> шестью рёбрами из 12. Независимо от пространственной группы, X-анионы образуют кубическую плотнейшую упаковку, и каждый анион связан с тремя D-катионами и одним A-катионом.
 
==Кристаллическая структура==
 
==Кристаллическая структура==
Кристаллическая структура минералов семейства шпинели довольно сложная. В структурном типе нормальной шпинели (n-шпинель) двухвалентные катионы, (Mg<sup>2+</sup>, Fe<sup>2+</sup> и др.) окружены четырьмя ионами кислорода в тетраэдрическом расположении, в то время как трёхвалентные катионы (Al<sup>3+</sup>, Fe<sup>3+</sup>, Cr<sup>3+</sup> и др.) находятся в окружении шести ионов кислорода по вершинам октаэдра. При этом каждый ион кислорода связан с одним двухвалентным и тремя трехвалентными катионами. Структура характеризуется сочетанием изометрических «структурных единиц» — тетраэдров и октаэдров, причем каждая вершина является общей для одного тетраэдра и трех октаэдров. Особенности структуры этих минералов объясняют такие свойства шпинелидов, как оптическая изотропия, отсутствие спайности, химическая и термическая стойкость соединений, довольно высокая твердость. Структурный тип шпинели допускает вариации параметров упаковки анионов кислорода и размеров катионных позиций без нарушения симметрии, что дает возможность принимать в этих позициях катионы с различными размерными характеристиками, обеспечивая высокую изоморфную ёмкость минералов этого семейства.
+
Структура шпинелидов была впервые изучена Брэггом и Нишикава. Кристаллическая структура минералов семейства шпинели довольно сложная. В структурном типе нормальной шпинели (n-шпинель) двухвалентные катионы, (Mg<sup>2+</sup>, Fe<sup>2+</sup> и др.) окружены четырьмя ионами кислорода в тетраэдрическом расположении, в то время как трёхвалентные катионы (Al<sup>3+</sup>, Fe<sup>3+</sup>, Cr<sup>3+</sup> и др.) находятся в окружении шести ионов кислорода по вершинам октаэдра. При этом каждый ион кислорода связан с одним двухвалентным и тремя трехвалентными катионами. Структура характеризуется сочетанием изометрических «структурных единиц» — тетраэдров и октаэдров, причем каждая вершина является общей для одного тетраэдра и трех октаэдров. Особенности структуры этих минералов объясняют такие свойства шпинелидов, как оптическая изотропия, отсутствие спайности, химическая и термическая стойкость соединений, довольно высокая твердость. Структурный тип шпинели допускает вариации параметров упаковки анионов кислорода и размеров катионных позиций без нарушения симметрии, что дает возможность принимать в этих позициях катионы с различными размерными характеристиками, обеспечивая высокую изоморфную ёмкость минералов этого семейства.
 
[[Файл:Кристаллическая структура минералов надгруппы шпинели.jpg|мини|Кристаллическая структура минералов надгруппы шпинели]]
 
[[Файл:Кристаллическая структура минералов надгруппы шпинели.jpg|мини|Кристаллическая структура минералов надгруппы шпинели]]
 
==Природа окраски шпинелей==
 
==Природа окраски шпинелей==
Строка 22: Строка 22:
 
* Чистая шпинель с формулой MgAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub> - совершенно бесцветна, но такие камни в природе встречаются очень редко. Ионы Mg или Al в формуле MgAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub> могут замещаться ионами других элементов, придавая шпинели тот или иной цвет:
 
* Чистая шпинель с формулой MgAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub> - совершенно бесцветна, но такие камни в природе встречаются очень редко. Ионы Mg или Al в формуле MgAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub> могут замещаться ионами других элементов, придавая шпинели тот или иной цвет:
 
* оранжево-красная, коричневая окраска обусловлена примесью Fe;
 
* оранжево-красная, коричневая окраска обусловлена примесью Fe;
* бесцветная, лиловая, пурпурная, темно-синяя и темно-бурая, чёрная окраска обусловлена ионом Fe2+ замещающим Mg;
+
* бесцветная, лиловая, пурпурная, темно-синяя и темно-бурая, чёрная окраска обусловлена ионом Fe<sup>2+</sup> замещающим Mg;
 
* примесь Cr<sup>3+</sup> даёт рубиново-красный и розово-красный цвет,
 
* примесь Cr<sup>3+</sup> даёт рубиново-красный и розово-красный цвет,
 
* примесь Fe<sup>3+</sup> - синяя, голубая окраска;
 
* примесь Fe<sup>3+</sup> - синяя, голубая окраска;
Строка 34: Строка 34:
  
 
Богатые Fe камни имеют черный цвет и непрозрачны. Чёрная разновидность шпинели (с высоким содержанием железа) называется [[плеонаст]]ом. Известны разновидности шпинели с александритовым эффектом, а также с астеризмом.
 
Богатые Fe камни имеют черный цвет и непрозрачны. Чёрная разновидность шпинели (с высоким содержанием железа) называется [[плеонаст]]ом. Известны разновидности шпинели с александритовым эффектом, а также с астеризмом.
 +
 
==Генезис минералов==
 
==Генезис минералов==
 
Шпинели наиболее часто встречаются в контактово-метасоматических образованиях среди доломитов и магнезиальных известняков в результате воздействия на них магматических флюидов при высоких температурах. В парагенезисе с ними в образующихся богатых карбонатами Ca и Mg магнезиальных скарнах, кальцифирах, наблюдаются различные минералы того же происхождения: форстерит, пироксены (обычно [[диопсид]] или [[энстатит]]), амфиболы ([[тремолит]]), [[флогопит]], фторсодержащие силикаты (группы [[гумит]]а) и т.д. Изредка шпинелиды встречаются в пегматитах и магматических горных породах. Также находки этих минералов известны в глубинных сильно метаморфизованных породах: гнейсах и кристаллических сланцах. В поверхностных условиях шпинель очень устойчива, т.к. она не плавится и не растворяется ни в воде, ни в кислотах, и потому часто встречается в россыпях. Значительные месторождения благородной шпинели в России пока не установлены.  
 
Шпинели наиболее часто встречаются в контактово-метасоматических образованиях среди доломитов и магнезиальных известняков в результате воздействия на них магматических флюидов при высоких температурах. В парагенезисе с ними в образующихся богатых карбонатами Ca и Mg магнезиальных скарнах, кальцифирах, наблюдаются различные минералы того же происхождения: форстерит, пироксены (обычно [[диопсид]] или [[энстатит]]), амфиболы ([[тремолит]]), [[флогопит]], фторсодержащие силикаты (группы [[гумит]]а) и т.д. Изредка шпинелиды встречаются в пегматитах и магматических горных породах. Также находки этих минералов известны в глубинных сильно метаморфизованных породах: гнейсах и кристаллических сланцах. В поверхностных условиях шпинель очень устойчива, т.к. она не плавится и не растворяется ни в воде, ни в кислотах, и потому часто встречается в россыпях. Значительные месторождения благородной шпинели в России пока не установлены.  
Строка 45: Строка 46:
 
* Biagioni, C., Pasero, M. (2014) [[Media:Biagioni2014g.pdf|The systematics of the spinel-type minerals: an overview]] // American Mineralogist, 99 (7) 1254-1264.
 
* Biagioni, C., Pasero, M. (2014) [[Media:Biagioni2014g.pdf|The systematics of the spinel-type minerals: an overview]] // American Mineralogist, 99 (7) 1254-1264.
 
* Bosi, F., Biagioni, C., Pasero, M. (2019) [[Media:Bosi2016.pdf|Nomenclature and classification of the spinel supergroup]] // European Journal of Mineralogy, 31 (1) 183-192.
 
* Bosi, F., Biagioni, C., Pasero, M. (2019) [[Media:Bosi2016.pdf|Nomenclature and classification of the spinel supergroup]] // European Journal of Mineralogy, 31 (1) 183-192.
 +
* Hålenius, U., Hatert, F., Pasero, M., & Mills, S. J. (2018). [[Media:Halenius2018g.pdf|IMA Commission on new minerals, nomenclature and classification (CNMNC) Newsletter 42]] // European Journal of Mineralogy, 30(2), 403–408.
 
[[Категория:Минералы]]
 
[[Категория:Минералы]]
 
[[Категория:Оксиды]]
 
[[Категория:Оксиды]]

Текущая версия на 19:22, 18 февраля 2024

К надгруппе шпинели относятся оксиды, а также сульфиды, селениды и редкие силикаты и германаты с общей формулой AD2X4, где

  • A = Fe, Mn, Mg, Mn, Si, Ge, Co, Cu, Sb, Cd, Zn, Ti, Ni;
  • D = Fe, Cr, V, Mn, Al, Co, In, Ir, Rh, Pt, Re, Mo, Ni;
  • X = O2-, S2-, Se2-.

В зависимости от преобладающего аниона X выделяются три группы шпинелей:

  • O2-: группа оксишпинелей.
  • S2-: группа тиошпинелей.
  • Se2-: группа селениошпинелей.

Шпинели представляют собой системы твёрдых растворов с широко развитым изоморфизмом катионов А и D. В качестве трёхвалентных металлов, замещающих друг друга, принимают участие Fe3+, Аl3+, Сr3+, V3+, Аl3+ и Mn3+, а в качестве двухвалентных — главным образом Mg2+, Fe2+, иногда Zn2+, Мn2+ и изредка, обычно в небольших количествах, Cu2+, Ni2+ и Со2+. Кроме того, в составе шпинелидов может при сутствовать Ti4+. При этом двухвалентные катионы с большими радиусами, такие как Pb, Sr, Ca, Ba, а также одновалентные, Na и K, совершенно не участвуют в составе минералов этой группы. В зависимости от преобладания катиона, каждая группа разделена на подгруппы в соответствии с доминирующей валентностью катиона, а затем доминирующей составляющей (или гетеровалентной парой составляющих).

Минералы, относящиеся к надгруппе шпинели, должны соответствовать двум главным критериям:

1) отношение катионов к анионам должно быть равным 3:4, что обычно обозначается общей формулой AD2X4, где A и D представляют собой катионы (включая вакансии), а X представляет собой анионы;

2) структура минерала должна состоять из гетерополиэдрического каркаса, который слагается 4-вершинными полиэдрами (AX4), изолированными друг от друга и имеющими общие углы с соседними шестивершинными полиэдрами (DX6), которые, в свою очередь, связаны с соседними многогранниками DX6 шестью рёбрами из 12. Независимо от пространственной группы, X-анионы образуют кубическую плотнейшую упаковку, и каждый анион связан с тремя D-катионами и одним A-катионом.

Кристаллическая структура

Структура шпинелидов была впервые изучена Брэггом и Нишикава. Кристаллическая структура минералов семейства шпинели довольно сложная. В структурном типе нормальной шпинели (n-шпинель) двухвалентные катионы, (Mg2+, Fe2+ и др.) окружены четырьмя ионами кислорода в тетраэдрическом расположении, в то время как трёхвалентные катионы (Al3+, Fe3+, Cr3+ и др.) находятся в окружении шести ионов кислорода по вершинам октаэдра. При этом каждый ион кислорода связан с одним двухвалентным и тремя трехвалентными катионами. Структура характеризуется сочетанием изометрических «структурных единиц» — тетраэдров и октаэдров, причем каждая вершина является общей для одного тетраэдра и трех октаэдров. Особенности структуры этих минералов объясняют такие свойства шпинелидов, как оптическая изотропия, отсутствие спайности, химическая и термическая стойкость соединений, довольно высокая твердость. Структурный тип шпинели допускает вариации параметров упаковки анионов кислорода и размеров катионных позиций без нарушения симметрии, что дает возможность принимать в этих позициях катионы с различными размерными характеристиками, обеспечивая высокую изоморфную ёмкость минералов этого семейства.

Кристаллическая структура минералов надгруппы шпинели

Природа окраски шпинелей

Бесцветные разности наблюдаются редко, большей частью шпинель окрашена в различные цвета, преимущественно розово-красных и сине-зелёных тонов. В геммологии рассматривают шпинель благородную - ювелирные разности группы шпинели.

  • Чистая шпинель с формулой MgAl2O4 - совершенно бесцветна, но такие камни в природе встречаются очень редко. Ионы Mg или Al в формуле MgAl2O4 могут замещаться ионами других элементов, придавая шпинели тот или иной цвет:
  • оранжево-красная, коричневая окраска обусловлена примесью Fe;
  • бесцветная, лиловая, пурпурная, темно-синяя и темно-бурая, чёрная окраска обусловлена ионом Fe2+ замещающим Mg;
  • примесь Cr3+ даёт рубиново-красный и розово-красный цвет,
  • примесь Fe3+ - синяя, голубая окраска;
  • примесь Cr3+ и Fe3+ - фиолетовая до фиолетово-красного цвета.

Также к благородной шпинели иногда причисляют другие минералы (как правило, очень тёмные до чёрных), входящий в изоморфный ряд минералов, которые составляют подгруппу шпинели: - ганит (примесь Zn или Zn, Sn) - от серо-зелёной до чёрной; а также синий цвет, обусловленный присутствием Со2+; - галаксит - (примесь Mn) - от темно-красной до чёрной; - герцинит - (примесь Fe2+) - черный; - пикотит - (герцинит с Cr вместо Al) - от тёмно-зелёного и тёмно-коричневого до чёрного.

Богатые Fe камни имеют черный цвет и непрозрачны. Чёрная разновидность шпинели (с высоким содержанием железа) называется плеонастом. Известны разновидности шпинели с александритовым эффектом, а также с астеризмом.

Генезис минералов

Шпинели наиболее часто встречаются в контактово-метасоматических образованиях среди доломитов и магнезиальных известняков в результате воздействия на них магматических флюидов при высоких температурах. В парагенезисе с ними в образующихся богатых карбонатами Ca и Mg магнезиальных скарнах, кальцифирах, наблюдаются различные минералы того же происхождения: форстерит, пироксены (обычно диопсид или энстатит), амфиболы (тремолит), флогопит, фторсодержащие силикаты (группы гумита) и т.д. Изредка шпинелиды встречаются в пегматитах и магматических горных породах. Также находки этих минералов известны в глубинных сильно метаморфизованных породах: гнейсах и кристаллических сланцах. В поверхностных условиях шпинель очень устойчива, т.к. она не плавится и не растворяется ни в воде, ни в кислотах, и потому часто встречается в россыпях. Значительные месторождения благородной шпинели в России пока не установлены.

Ссылки

Список литературы

Подкатегории

В этой категории отображается 3 подкатегории из имеющихся 3.