Типоморфные и минералого-геохимические особенности гранатов месторождений Сюреньата и Ингичке

Общие сведения о минералах группы гранатов

К гранатам относится обширная группа минералов с общей формулой A₃B₂[SiO₄]₃, где A = Mg, Fe**, Мn**, Са и B=Al, Fe***, Мn*** [1]. Среди них особенно многочисленны минеральные виды двух изоморфных рядов:

1. Альмандиновый ряд (пиральспиты) Ї (Mg, Fe, Mn)3Al2 [SiO4]3:

Пироп — Mg₃Al₂ [SiO₄]₃

Альмандин — Fе₃ Al₂ [SiO₄]₃

Спессартин — Mn₃Al₂ [SiO₄]₃

2. Андрадитовый ряд (уграндиты) — Ca3(Al Fe, Cr)2[SiO4]3:

Гроссуляр — Ca₃Al₂ [SiO₄]₃

Андрадит — Ca₃Fe₂[SiO₄]₃

Уваровит — Ca₃Cr₂ [SiO₄]₃

Гипотетические члены ряда гранатов не встречаются в чистом виде, но могут слагать значительную часть в природных минералах.

Кноррингит Mg₃Cr₂(SiO₄)₃.

Кальдерит Mn₃Fe₂(SiO₄)₃.

Скиагит Fе₃Fe₂(SiO₄)₃.

Голдманит Са₃V₂(SiO₄)₃.

" Гранатус" по-латыни Ї подобный зернам. Название дано по сходству цвета первоначально изученных кристалликов граната с цветом зернышек в плодах гранатового дерева. «Вениса» — старое русское название гранатов. Происхождение названий отдельных минеральных видов различно.

Пироп Ї от греческого «пиропос» — подобный огню; назван за его тёмнокрасный цвет.

Альмандин Ї искаженное название местности Алабанда, где в старые времена гранили камни («алабандская вениса» Плиния).

Спессартин Ї по местности Спессарт в Баварии.

Гроссуляр Ї так была названа бледнозеленая разность (по ботаническому названию крыжовника); в 1790 г. она была открыта акад. Э. Лаксманом по р. Вилюю (Восточная Сибирь).

Эссонит (гессонит) Ї железистая разновидность гроссуляра коричневого цвета из Цейлона.

Андрадит Ї по имени португальского минералога д’Андрада, описавшего в 1800 г. марганцево-железистый гранат.

Демантоид Ї прозрачная зеленая разность андрадита (в россыпях р. Бобровки на Урале).

Уваровит Ї в честь министра Уварова; открыт на Урале (анализ был произведен академиком Г. И. Гессом в 1832 г.).

Шорломит является богатой титаном разновидностью андрадита.

Теоретический химический состав главных минеральных видов приведен в таблице 3.1.

Mg и Fe**, а также Fe** и Mn** в рассматриваемой группе минералов неограниченно заменяют друг друга, давая любые соотношения, но магнезиально-марганцовистый гранат редок. Что касается трехвалентных элементов, то они могут широко заменять один другой. Правда, хромсодержащие гранаты в природе встречаются очень редко.

Из примесей в незначительных количествах иногда присутствуют K₂O, Na₂O, а также P₂O₅, V₂O₅, ZrO₂, BeO и др.

Таблица 3.1.

Химический состав гранатов (в весовых %).

Рис. 3.1.1 Кристаллы граната (обычно распространенные)

Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. 3L44L366L29PC. Кристаллы вообще чрезвычайно характерны для гранатов. Облик кристаллов. Наиболее распространенной является форма ромбического додекаэдра (110) (рис. 3.1), реже в комбинации с тетрагон-триоктаэдром (211). Последняя форма может быть представлена и самостоятельно, причем грани бывают покрыты штрихами, параллельными длинной диагонали. Крайне редко встречаются грани куба или октаэдра. Двойники срастания по (210) представляют также большую редкость. Гранаты часто встречаются в виде сплошных зернистых масс.

Цвет гранатов варьирует весьма широко. Бесцветные прозрачные разности редки. Наиболее обычные цвета различных минералов приведены в таблице 3.2. Гранаты синего цвета не встречаются.

Хромсодержащие гранаты обычно окрашены в ярко-зеленый цвет, а иногда, при малом содержании хрома Ї в красный. В зеленый цвет иногда окрашены и некоторые прозрачные разности андрадита (демантоид). Вообще каких-либо строгих закономерностей окраски гранатов в зависимости от их состава не установлено. Черта белая или светло окрашенная в различные оттенки. Блеск жирный, стеклянный, иногда близкий к алмазному (андрадит) или алмазный (шорломит). Показатели преломления главных минеральных видов приведены в таблице 3.2. Они увеличиваются по мере увеличения содержания FeO, Fe₂O₃ и TiO₂. Твердость 6,5−7,5. Более высокой твердостью обладают альмандин, пироп и спессартин (7−7,5). Спайность несовершенная по (110), обычно отсутствует. Излом неровный. Удельный вес 3,5−4,2 (таблица 3.2).

Макроскопически легко узнаются по характерному облику кристаллов, жирному блеску, высокой твердости и сравнительно большому удельному весу.

Таблица 3.2.

Физические свойства гранатов.

В пламени паяльной трубке, за исключением хромовых гранатов, более или менее легко плавятся, особенно андрадит и близкие по составу к нему разновидности. При сплавлении дают шарики, окрашенные в различные цвета. Железистые разновидности при этом становятся магнитными. С бурой и фосфорной солью многие из них реагируют на Fe, Mn и Cr. В HCl лишь андрадит растворяется с большим трудом, выделяя студенистый кремнезем. Остальные разлагаются только после сплавления.

Оптические и рентгеновские параметры, а также плотность гранатов связаны между собой и изменяются линейно с изменением состава [5].

Гранат крайне феррофильный минерал; он проявляет наибольшее химическое сродство к железу относительно магния и имеет очень плотную структуру. В безводных железомагнезиальных минералах это сродство понижается по следующему ряду: гранат Ї ортопироксен (гиперстен) Ї сапфирин Ї клинопироксен (кальциевая разновидность) Ї кордиерит. Последний минерал — магнезиофильный и имеет очень большой молекулярный объем. В связи с возрастанием давления железистые кордиериты легко разрушаются, замещаясь альмандиновым гранатом. В отличие от них крайне магнезиальные кордиериты сохраняются до относительно высокого давления (более 108 Па). Далее они распадаются на глиноземистый энстатит и силлиманит или кианит. Пироповые (магнезиальные) гранаты устойчивы в условиях очень высокого давления.

В породах гранат-кордиеритовых минеральных ассоциаций с ростом давления происходит понижение железистости, что видно в гранати кордиеритсодержащих силлиманитовых (андалузитовых) гнейсах и роговиках.

Наибольшим распространением пользуются гранаты контактово-метасоматического происхождения, возникающие в результате реакций преимущественно кислых магм с карбонатными породами (известняками и доломитами) в условиях сравнительно высоких температур. Нередко встречаются в виде сплошных масс (гроссуляр и андрадит) или входят в состав скарнов, состоящих главным образом из известковистых силикатов: диопсида, геденбергита, эпидота, везувиана, иногда волластонита, актинолита, хлоритов, гельвина и др. Андрадитовые скарны содержат также рудные минералы.

Реже встречаются месторождения гранатов (главным образом альмандина), возникшие под воздействием кислых магм на основные метаморфические породы (амфиболиты, роговообманковые гнейсы, роговообманково-хлоритовые породы и др.), особенно если последние наблюдаются в виде ксенолитов среди изверженных пород.

Как новообразования гранаты широко распространены также в кристаллических сланцах: слюдяных, хлоритовых, тальковых, амфиболовых и др. Состав образующихся гранатов зависит от состава исходных горных пород. При метаморфизме пород, богатых Al и Fe, образуется альмандин, известковистых пород Ї гроссуляр, магнезиально-глиноземистых пород Ї пироп и т. д. В кристаллах гранатов, достигающих иногда значительных размеров (до 1 см и больше), нередко устанавливаются включения посторонних минералов, образующихся в сланцах. В парагенезисе с ними довольно часто наблюдаются мусковит, биотит, кварц, дистен, силлиманит, графит, рутил, магнетит и др.

Уваровит и другие богатые хромом гранаты довольно часто наблюдаются в виде хорошо образованных кристаллов в ассоциации с хромшпинелидами и хромовыми хлоритами в пустотах (главным образом в трещинах) среди месторождений хромистых железняков в ультраосновных изверженных горных породах (Сарановское месторождение на Урале).

В процессе выветривания гранаты, как относительно стойкие в химическом отношении минералы, переходят в россыпи. Однако железистые гранаты при интенсивных процессах выветривания разлагаются, образуя бурые железняки в виде железных шляп. Еще легче разрушаются марганцовистые гранаты с образованием гидроокислов марганца.

Прозрачные и полупрозрачные, красиво окрашенные гранаты используются в ювелирном деле. К драгоценным камням обычно относятся следующие (в порядке возрастания их ценности: альмандин, пироп, родолит, гессонит, гроссуляр, топазолит, демантоид. Хорошо оформленные кристаллы, щетки и друзы представляют собой прекрасный коллекционный материал. Наиболее популярны кристаллы непрозрачного и полупрозрачного альмандина однородного или зонального строения, окрашенные в темно-вишневые, буровато-коричневые и буровато-красные цвета. Источником таких кристаллов и штуфов чаще всего являются силлиманитсодержащие кварц-биотитовые сланцы (месторождения Китель в Карелии, Макзабак на Кольском полуострове, Россия; Форт Врангель, США и др.) И в меньшей степени мусковит-берилловые гранитные пегматиты (Украина, Россия, Мадагаскар, Бразилия).

Высокой декоративностью характеризуются сростки кристаллов и друзы андрадита и гессонита из месторождений в известковых скарнах (Дашкесан в Азербайджане и Синереченское месторождение коллекционного андрадита в Приморье). Красивые сростки альмандина встречаются в кристаллических сланцах некоторых месторождений Карелии.

Очень эффектно выглядят щётки мелких (1—5 мм) блестящих кристаллов граната, преимущественно андрадита. Повышенную ценность имеют щётки редких и красиво окрашенных разновидностей андрадита — зелёного демантоида и медово-жёлтого топазолита, покрывающие стенки минерализованных трещин в ультрамафитовых породах. Сравнительно редким и высоко ценимым декоративным коллекционным материалом являются щётки изумрудно-зеленого уваровита, развивающиеся в трещинах хромитовых руд. Размеры кристаллов уваровита в поперечнике обычно не превышают 1,0 мм, и щётки, содержащие индивиды размером 3 мм и более, относятся к уникальным. Основная масса коллекционных щеток уваровита добывается на Сарановском хромитовом месторождении на Урале. За рубежом проявления уваровита известны в Финляндии и Канаде.

Определенное коллекционное значение могут иметь гранаты кимберлитов, включенные в породу. Это главным образом пурпурно-красные, красные и оранжево-красные хромсодержащие пироп-перидотитового парагенезиса и оранжевые кальцийсодержащие пироп-альмандины эклогитового парагенезиса.

Гранаты, обладающие высокой твердостью (альмандин, пироп, спессартин), широко применяются в качестве абразивного материала. Для этой цели более пригодны гранаты, образовавшиеся в виде изолированных сравнительно крупных кристаллов, нежели гранаты из сплошных зернистых масс. Около 90% гранатов идет на изготовление так называемой гранатовой бумаги или полотна, употребляемых преимущественно для полировки твердых пород дерева (дуба, ореха, клена, красного дерева и др.), шлифования зеркальных стекол, полировки кожи, твердого каучука, целлулоидных и других изделий.

Для получения абразивных материалов гранатсодержащие породы подвергаются специальному обогащению. Промышленными считаются породы, содержащие более 10% хорошо образованных крупных кристаллов (более 1 см в поперечнике).

Наиболее широким развитием гранаты пользуются в скарнах. Они являются постоянными спутниками магнетитовых месторождений контактового происхождения: гора Магнитная, гора Высокая, гора Благодать (Урал), Дашкесан (Закавказье) и др. С гранатовыми скарнами бывают связаны также месторождения шеелита.