石榴石概述

石榴石概述石榴石是一种化学成分复杂的岛状硅酸盐矿物，其化学通式A3B2[SiO4]3。A和B位置都可以出现几种主要离子，而且每个位置上的离子可以互相替代形成类质同象混晶，也可称固溶体。矿物学中，将石榴石分成两个系列：即：铝榴石系列，B位置为Al。①镁铝榴石-铁铝榴石-锰铝榴石；钙榴石系列，A位置为Ca。②钙铝榴石-钙铁榴石-钙铬榴石。自然界产出的石榴石基本都不会是上述6个端员组分，而是它们之间的混合。石榴石族矿物内的Mg2＋、Fe2＋、Mn2＋三者离子半径相近，可以彼此置换构成上节所述的铝榴石系或钙榴石系内此三组份之间的类质同像混晶。另外，铝榴石系和钙榴石系之间，也有不同程度的离子之间不完全取代。因此，严格地说，要准确区分石榴石的种属并不容易，需精确测定化学组分和作晶体结构研究.[SiO4]四面体为B组阳离子的八面体[AlO6]、FeO6]、[CrO6]所连接。其间形成较大的十二面体空腔，可视为畸变的立方体，其中心位置为A组阳离子Ca2+、Fe2+、Mg2+等占据，配位数为8。以钙铝榴石为例，晶体结构中１个[AlO6]八面体与周围6个[SiO4]四面体以共角顶相连接；而与Ca的畸变立方体以共棱方式相连，每个Ｏ与１个Al和１个Si相连，并与2个稍远的Ca相连。因而石榴子石结构比较紧密，其中以沿L3轴方向最紧密，也是化学键最强的方向。类质同像代替可引起晶格常数a0的变化。当Al3+、Mg2+、Fe2+升高时，a0减小；Ca2+、Fe3+含量升高，a0明显增大。六八面体晶类，Oh-m3m（3L44L36L29PC）。常呈完好晶形。常见单形：菱形十二面体d{110}，四角三八面体n{211}及二者的聚形，晶面上常有平行四边形长对角线的聚形纹，歪晶较常见。**体常为致密粒状或致密块状。石榴石族矿物特点1.等轴晶系。2.结晶形态常为菱形十二面体、四角三八面体以及这二者之间的聚形。自然产出除发育完全的晶体外，常呈浑圆柱状或不完整晶体出现。3.均质体。但常在镁铝榴石和铁铝榴石中可见异常双折射现象。4.强玻璃光泽，贝壳状断口，断口处可显油脂光泽，无解理，脆性较高。5.宝石级品种常为完全透明，少数半透明，具特殊光学效应，极少数品种以块状、多晶**体形式出现。6.除极少数品种（无色至浅色的钙铝榴石）具弱荧光外，其他品种在长、短波紫外光下均无荧光反应。常见的品种有：（一）镁铝榴石（Pyrope）镁铝榴石的商业名为红榴石，镁铝榴石的成分中总含有铁铝榴石和锰铝榴石组分。铁铝榴石组分用光谱方法很容易地检测出来，大而纯净，颜色漂亮的镁铝榴石，价值昂贵，也非常罕见。（1）成分:Mg3Al2(SiO4)3，镁和铝的硅酸盐,其中常见少量的Fe、Mn代替Mg，自然界中几乎没有纯净的镁铝榴石，当Fe2+、Mn2+原子数之和小于Mg2+原子数时都定名为镁铝榴石。（2）摩氏硬度:7.25。（3）相对密度:3.7-3.8。（4）颜色:红、黄红、紫红色。为他色性宝石，颜色由Fe致色，常有Cr的参与。成分纯净的镁铝榴石应为无色。（5）光泽:玻璃光泽。（6）透明度:透明-微透明。（7）折射率:单折射,1.74—1.76。（8）色散:0.027,中等。（9）吸收光谱:由Fe、Cr共同致色,红区4条弱吸收线,黄绿区为中心宽吸收带，紫区普遍吸收。（10）包裹体:内部干净,包体少,有时可见针状晶体。浑圆状的磷灰石，细小的片状钛铁矿等。（11）产状产地：镁铝榴石主要产于各种超基性岩，如金伯利岩、橄榄岩和蛇纹岩及其风化而成的砂砾层中，其中产于金伯利岩中的镁铝榴石与钻石伴生，颜色好，但颗粒太小，使用价值不高。镁铝榴石的吸收光谱(12)特殊光学效应：有些镁铝榴石具变色效应.东非翁巴谷的镁铝榴石是与锰铝榴石成固溶体，在日光下呈带绿的蓝色，在灯光下呈酱红色。我们见过的变色石榴石见照片。（二）铁铝榴石（Almandine）铁铝榴石是一种最常见的石榴石，又称为贵榴石。颜色以深色、暗色居多。由于光泽较强，硬度大，常用作拼合石的顶层。1）成分:Fe3Al2(SiO4)3，成分越纯，颜色越深，反射光常呈暗红色。大多数宝石成分中总含有镁铝榴石和锰铝榴石组分，使其颜色变浅。（2）摩氏硬度:7.5。（3）相对密度:3.8-4.2。（4）颜色:常为褐色、褐红色、紫红色、深紫红色、紫色、深红色，Fe2+致色,因颜色较深导致透明度降低。（5）光泽:玻璃光泽至亮玻璃光泽。（6）透明度:透明-微透明。（7）折射率:单折射,1.76—1.81。（8）色散:0.024,中等。（9）吸收光谱:具典型的铁的吸收光谱，黄绿区有三条强吸收窄带，分别为576nm、527nm和505nm被形象地称为“铁窗”。另外，橙区617nm和紫区425nm有弱吸收。铁铝榴石的吸收光谱（10）包裹体：常含针状金红石晶体包体,三组包体互相垂直，形容为手脚架状包裹体。此外还有磷灰石、锆石等,呈不规则状和浑圆状,锆石晶体常带有应力晕。11）特殊光学效应：有四射和六射等星光效应。四射星光是由于金红石针按菱形十二面体的棱线以70度和110度排列，而六射星光是在这个基础上多出一组定向排列的管柱状液态包裹体，从而构成了石榴石的六射星光。具有星光效应的石榴石大多是铁铝榴石，以及镁铝榴石与铁铝榴石的变种铁镁铝榴石。（12）产状及产地:铁铝榴石是一种常见的变质矿物，产于片麻岩云母岩和接触变质岩中，砂矿是铁铝榴石的重要来源。(三)玫瑰榴石（Rhodolite）玫瑰榴石一名起因于1989年来自美国科罗拉多州Mason矿山的一种漂亮的玫瑰红色的石榴石，其折光率1.75-1.76，密度3.84g/cm3，是镁铝榴石(57%)与铁铝榴石（37%）的固溶体。现在，玫瑰榴石成为含有一定铁铝榴石成分的镁铝榴石的宝石学通用名称，成为石榴石族宝石的一个品种。但是，对玫瑰榴石所代表的范围，还没有一致的看法，一种观点认为，玫瑰榴石应代表铁镁比为1：2的含铁镁铝榴石，另一种观点认为，具有贵榴石吸收光谱特征，折射率在1.75到1.78，密度为3.80到3.95的含铁镁铝榴石为玫瑰榴石。主要性质如下：（1）化学成分：铁铝榴石组成的含量在20%-40%之间。（2）折光率：1.75-1.78。（3）密度：3.79-3.89g/cm3。（4）颜色：几乎总是紫红色。（5）吸收光谱：“铁窗”图式，但清晰程度可能略差。4.锰铝榴石（Spessartine，）1）成分:Mn3Al2(SiO4)3锰铝硅酸盐Fe2+和Mg2+常部分取代,Mn2+,Fe3+取代部分Al3+。（2）摩氏硬度:7.25。（3）相对密度:4.2。（4）颜色:黄橙、红、褐红,自色性,由锰致色。（5）光泽:亮玻璃光泽。（6）透明度:透明-半透明。（7）折射率:单折射,1.80—1.82。（8）色散:0.027,中等。（9）吸收光谱:紫区432nm和420nm处强的吸收窄带，具鉴定意义，有时有铁铝榴石的吸收带伴随。锰铝榴石的吸收光谱（10）包裹体:大量液态包体组成的波纹状羽状体,常具有特征的花边状或切碎状外观。（11）产状、产地:锰铝榴石主要产于花岗岩、伟晶岩以及砂矿中。伟晶岩型的锰铝榴石通常可有很大的晶体，是宝石级锰铝榴石的重要来源。（五）钙铝榴石（Grossulor）（1）钙铝榴石的物化性质：①成分:Ca3Al2(SiO4)3钙铝硅酸盐。②摩氏硬度:7.25。③相对密度:3.6-3.7。④光泽:玻璃光泽。⑤透明度:透明-半透明。⑥折射率:单折射1.74—1.75。⑦色散:0.028中等,常被体色掩盖。（2）主要品种:①铁钙铝榴石商业上也称桂榴石,是含有少量铁铝榴石组分的钙铝榴石，常见浅褐黄、浅褐红色、橙红色。含有大量圆形晶体，圆形晶体主要是磷灰石、方解石和锆石，造成独特的糖浆状效应。产地有斯里兰卡、巴西、马达加斯加、加拿大、坦桑尼亚等。②绿色钙铝榴石(铬钒钙铝榴石，又称沙佛莱石）沙佛莱石是一种绿色含有铬或钒的钙铝石榴石，1967年，苏格兰宝石学家布里奇斯在坦桑尼亚东北部的Lelatema山Komolo村附近勘探时首次发现了这种绿色的宝石。但是由于坦桑尼亚政府的限制，在该地发展商业采矿的希望破灭了他继续在周边地质情况相似的区域勘探，他的坚毅最终获得了回报——他在肯尼亚和坦桑尼亚的边境，靠近肯尼亚Tsavo国家公园的位置发现了第二个具有开采价值的矿床。这种宝石就是以此地名命名的。这种宝石黄绿到蓝绿色,由钒和铬致色。针状、棒状、纤维状晶体包体。查尔斯滤色镜下呈粉红-红色。主要产地是肯尼亚、坦桑尼亚、赞比亚和加拿大。沙弗来石的折射率为1.73－1.75.（六）钙铁榴石（Andradite）钙铁榴石[Ca3Fe2(SiO4)3]是根据葡萄牙的一个矿物学家的名字命名的。这类石榴石包括含钛丰富的黑榴石，精美绝伦的翠榴石(Demantoid)以及黄色钙铁榴石等品种。翠榴石是石榴石之王，呈浓郁、亮丽的黄味绿，非常近于祖母绿，价格昂贵。翠榴石有钻石之光泽而无钻石之坚硬，这就是demantoid词的含义。俄罗斯乌拉尔山是翠榴石的主要产地，近段时间，我国新发现的翠榴石矿床，是具有变色效应的翠榴石，在日光灯下是绿色或黄色的，在乌丝灯下呈橙红色或深亮红色。（1）钙铁榴石的物化性质①成分:Ca3Fe2(SiO4)3钙铁硅酸盐。②摩氏硬度:6.5。③相对密度3.85。④折射率:1.89。⑤光泽:亮玻璃光泽-亚金刚光泽。⑥色散:高0.057,虽然常被体色掩盖.但透明品种的火彩可使宝石具有生动的外观.（2）翠榴石翠榴石呈绿色、由Cr致色，查尔斯滤色镜下粉红色。绿色翠榴石具有典型铬的吸收光谱，红光区有701和693nm两条吸收线，橙黄区伴有两条横糊带，紫区强吸收形成443nm截止边。含有称“马尾丝状包体”的放射状纤维状包体。翠榴石多见于蚀变的超基性岩的蛇纹石脉。俄罗斯乌拉尔山脉为优质翠榴石的产出地，其他还有意大利、纳米比亚、朝鲜、赞比亚、美国加州，我国四川等。（七）钙铬榴石（Uvarovite）钙铬榴石是一种罕见矿物，与铬铁矿及蛇纹石共生，颜色呈深绿、翠绿色，似祖母绿色。常呈菱形十二面体小晶体，由于颗粒太小，难以琢磨成宝石，一般以晶簇标本为主，主要用作观赏、装饰和收藏品。