Корунд

минерал Корунд

Английское название: Corundum

Ассоциации: Андалузит Бёмит Биотит Гиббсит Диаспор Кианит Магнетит Мусковит Рутил Серпентин Силлиманит Топаз Хлорит Шпинель и др.

Корунд - минерал, кристаллический α- оксид алюминия (Al2O3). Название древнее, происходит от древнеиндийского каурунтака. Устаревшие син.: гармофан, наждак, шпат алмазный, смиргель.

Для Al2O3 известны следующие полиморфные модификации: 1) α-Al2O3 (корунд) - тригональная, наиболее устойчивая в природных условиях; образуется в широком температурном интервале (500-1500°С); 2) β-Al2O3 гексагональная, устойчивая при очень высоких температурах; превращение α-Al2O3 в β-Al2O3 происходит при температурах 1500-1800°С; эта модификация образуется при очень медленном охлаждении расплава Al2O3; 3) γ-Al2O3 - кубическая, с кристаллической структурой типа шпинели (так же как и в случае маггемита); получается искусственно при прокаливании гидрата окиси алюминия (бёмита) до температур ниже 950°С; при более высоких температурах неустойчива - переходит в α-Al2O3.

Химический состав

Аl - 53,2 %. Отмечаются незначительные примеси Cr, Fe, Mn, Ti. Кристаллические разности связанные с корундом исключительно чисты по составу. Ничтожные примеси Сr обусловливают красную, Fe3+ - коричневую (в смеси с Мn) и розовую, Тi4+ - синюю, смесь Fe2+ и Fe3+ - чёрную окраску.

Кристаллическая структура

Кристаллическая структура Al2O3 изображается в виде групп Al2O3 по углам двух ромбоэдров, слагающих элементарную ячейку. Несмотря на кажущуюся сложность, структура образованная корундами, имеет довольно простую структурную схему. Ионы кислорода находятся в плотнейшей гексагональной упаковке и располагаются слоями перпендикулярно тройной оси, наложенными один на другой. Катионы А1 располагаются между двумя такими слоями в виде гексагональной сетки, заполняя две трети октаэдрических пустот (т. е. пустот между шестью анионами кислорода, три из которых принадлежат одному, а три других, повернутых относительно первых на 180°, - другому слою ионов кислорода). При этом группы каждых трех ионов кислорода образуют общую грань для двух смежных октаэдров в соседних слоях. Характерно, что катионные слои наложены друг на друга таким образом, что в каждой вертикальной колонке из октаэдров, так же как и в слое, чередуются два заселённых с одним незаселённым, причём пары заселённых октаэдров по вертикали образуют винтовые тройные оси. Характерна мнимая, похожая на спайность, горизонтальная отдельность по пинакоиду и косая - по основному ромбоэдру, обусловленная полисинтетическим двойникованием.

Дихроичен. Иногда наблюдается иризация на сколах.
В некоторых случаях благодаря закономерно расположенным включениям тончайших рутиловых иголочек, ориентированных по его главным кристаллографическим направлениям, наблюдается эффект астеризма. В этих случаях говорят о "звёздчатых" корундах (рубинах, сапфирах). Химически стоек, нерастворим в кислотах.

Разновидности

Рубин, «красный яхонт» - красного цвета; - драгоценный камень первой категории, цена прозрачных хорошоокрашенных экземпляров бывает больше, чем у алмазов.
Сапфир, «синий яхонт» - синего цвета разной интенсивности. При умеренно-интенсивной васильково-синей окраске - драгоценный камень первой категории, но ценится значительно ниже рубина. Слишком тёмные или слишком светлые сапфиры довольно дёшевы. Родственность сапфира и рубина была открыта в Европе только в 1800г.

Звёздчатый рубин - экзотический драгоценный камень с эффектом астеризма, обрабатывается в виде кабошона, - на любителя.
Звёздчатый сапфир - экзотический драгоценный камень с эффектом астеризма, обрабатывается в виде кабошона, - на любителя.
Лейкосапфир или «Восточный алмаз» - бесцветный и совершенно прозрачный корунд; недорогой драгоценный камень.
Падпараджа - оранжево-розовая ювелирная разновидность.

В Средневековье самые лучшие драгоценные камни попадали в Европу с Востока, и поэтому, чтобы отличить их от сходных с ними по окраске европейских камней, к более твердым разновидностям добавляли приставку "восточный". Так, название "восточный топаз" использовалось для обозначения желтой, "восточный хризолит" - желтовато-зеленой, "восточный изумруд" - зеленой, "восточный аквамарин" - голубовато-зеленой, "восточный аметист", - фиолетовой и "восточный гиацинт" - корундами розовой разновидностей. В настоящее время такие термины не имеют смысла и вводят в заблуждение, и в дальнейшем их не следует применять.

Обыкновенно, корунд - непрозрачный, крупно- или мелкозернистый, сероватого цвета. Иногда в крупных непрозрачных кристаллах. Чистый корунд бесцветен. Чудные цвета, характерные корундом, составляющие славу этого минерала, обязаны своим происхождением мельчайшим следам других минералов. Давно предполагалось, что хром является причиной окраски рубина, и это подтвердилось опытах по синтезу этого драгоценного камня, проводившихся "с применением окиси хрома в качестве окрашивающего агента.

Следует, однако, отметить, что в искусственных камнях содержание окиси хрома значительно больше, чем в природных. Разнообразие окраски последних можно объяснить присутствием в корунде незначительных количеств других окрашивающих агентов, особенно окиси железа. Одним из наиболее высоко ценимых оттенков красного цвета является так называемая "голубиная кровь" - красный цвет со слегка лиловатым оттенком.

Глубина окраски красных камней сильно варьирует. Светло-красные разновидности называются розовыми сапфирами, но между ними и рубинами наблюдается постепенный неощутимый переход, и нельзя резко разграничивать эти разновидности. То, что синий цвет сапфира обусловлен присутствием в нем титана, установлено при синтезе сапфиров с применением этого элемента в качестве окрашивающего материала. Окись хрома изоморфна с глиноземом, и поэтому можно ожидать, что хром гармонично входит в кристаллическую структуру глинозема, но ионы хрома превышают по размерам ионы алюминия, которые он замещает, и поэтому они деформируют кристаллическую структуру, сдвигая поглощенный свет в красную область спектра. Трехвалентный титан также может замещать алюминий.

Ранее полагали, что титан присутствует в форме TiFeO3 (ильменита), но спектр поглощения синтетического синего корунда не указывает даже на следы железа. Обычная желтая окраска связана с присутствием окиси железа. Часто встречаются и многоцветные камни: синие и красные зоны иногда чередуются и вызывают явную лиловую или фиолетовую окраску. В некоторых камнях могут присутствовать желтые и синие участки. Совершенно бесцветные камни в природе почти не встречаются. Спрос на такие образцы у ювелиров невелик, потому что они не дают отблеска и поэтому мало интересны в ограненном виде.

Типичный гипогенный минерал. Встречается в магматических породах, бедных кремнезёмом (типа сиенитов, нефелиновых сиенитов). Крупные кристаллы находятся в пегматитах, генетически связанных с указанными горными породами. Зерна и метакристаллы достигающие до 10 см. в диаметре, характерны для метаморфических пород глубокой стадии метаморфизма - гнейсов, эклогитов, гранатовых амфиболитов, гранулитов. Также образуется при контактово-метаморфических изменениях осадочных пород, богатых глинозёмом - наждак. Основную массу драгоценных разновидностей находят в россыпях, где они хорошо сохраняется благодаря высокой твердости и химической инертности.

Не может сосуществовать вмете с кварцем, так как минералы реагируют с образованием одного из полиморфов силиката алюминия (кианит, андалузит, силлиманит).

Месторождения

Месторождения: Занскар (шт. Каш-мир), Индия; близ Балангоды, Ракваны и Ратнапуры - Шри-Ланка; Адамов Мост - цепь скал, балок и песчаных отмелей между Индией и о. Шри-Ланка; Амбуситра, о.Мадагаскар; мраморы Могок, Бирма; Тайланд; о. Наксос, Греция; Банкрофт, Крейгмонт, Ренфру (шт. Онтарио) - Канада; Норвегия; Кортланд (шт. Нью- йорк), США. В России: Сигангойское (Красноярский край), Ильменские горы и Вишнёвые горы (Челябинская обл., Урал), массив Рай-Из, Приполярный Урал, "Косой Брод", Средний Урал, Хит-Остров в Северной Карелии.

Применение

Зернистые массы корунда (наждак) применяются как абразивный материал. Из-за высокой температуры плавления используется как огнеупорный материал. Прозрачные разновидности корунда (сапфир, рубин) являются драгоценными камнями и широко используются в ювелирном деле.

Крупные хорошо образованные кристаллы добываются как коллекционные экспонаты. Высококачественные корунды применяют при изготовлении точных механизмов, лазеров и других оптических устройств.

Свойства минерала

Происхождение названия: Вероятно, происходит от санскритского kuruvinda что означает рубин.
Год открытия: известен с древних времён
Термические свойства: Температура плавления - 2050 °C. П. тр. не изменяется. Не сплавляется с содой, медленно сплавляется с бурой и фосфорной солью образуя светлое стекло
IMA статус: действителен, описан впервые до 1959 (до IMA)
Типичные примеси: Cr,Fe,V,Ti
Strunz (8-ое издание): 4/C.04-10
Hey's CIM Ref.: 7.6.1
Dana (7-ое издание): 4.3.1.1
Dana (8-ое издание): 4.3.1.1
Молекулярный вес: 101.96
Параметры ячейки: a = 4.75Å, c = 12.982Å
Отношение: a:c = 1 : 2.733
Число формульных единиц (Z): 6
Объем элементарной ячейки: V 253.54 Å³
Точечная группа: 3m (3 2/m) - Hexagonal Scalenohedral
Пространственная группа: R3c (R3 2/c)
Отдельность: Весьма характерна, по (0001) и по (1011).
Плотность (расчетная): 3.997
Плотность (измеренная): 3.98 - 4.1
Удельный вес: 4
Плеохроизм: невидимый
Показатели преломления: nω = 1.767 - 1.772 nε = 1.759 - 1.763
Максимальное двулучепреломление: δ = 0.008 - 0.009
Двулучепреломление: низкое, в первую очередь, серое и белое
Тип: одноосный (-)
угол 2V: измеренный: 58°
Оптический рельеф: высокий
Цвет в отраженном свете: бесцветный
Форма выделения: встречается в виде кристаллов бочонковидного, дипирамидального, призматического, пластинчатого облика. Главные простые формы: (0001), (1010), (1120), (1011), (2241), (2243) и др. Часто наблюдаются полисинтетические двойники по (1011) и (0001). Кристаллы во многих случаях деформированы. Грани призм, дипирамид и пинакоида покрыты косой штриховкой. Иногда отмечаются горизонтальная отдельность и штриховка вследствие двойникования по пинакоиду. Часто корунд образует плотные мелкозернистые массы, зернистые агрегаты, округлые вкрапленники.
Классы по систематике СССР: Оксиды
Классы по IMA: Оксиды
Химическая формула: Аl₂О₃
Сингония: тригональная
Цвет: Бесцветный, жёлтый, розовый, красный, коричневый, синий, лиловый, зелёный, серый
Цвет черты: белый
Блеск: стеклянный перламутровый алмазный
Прозрачность: прозрачный полупрозрачный просвечивает непрозрачный
Спайность: не наблюдается
Излом: раковистый неровный
Твердость: 9
Хрупкость: Да
Литература: Бушева Н.Л. Генетические особенности месторождения корунда в Северной Карелии. // Изв. вузов. Геол. разв., 1983, N 12, с. 90 Громов А.В. Розовый корунд из Хитостровского проявления в Северной Карелии. Мир камня, 1993, №2 С. 1-3 (World of Stones, 199 Меньшиков Ю.П. Корундовая минерализация в Хибинском щелочном массиве. - Доклады АН СССР, 1978, Т. 243, №5, С. 1247-1249. Минералы. Справочник (под ред. Ф.В.Чухрова и Э.М.Бонштедт-Куплетской). Т. II, вып. 2. Простые окислы. М., Наука, 1965, 342 с.