Pyrope

Pyrope
Granat, Madagaskar.JPG
Pyrope z Madagaskaru
Ogólne i klasyfikacja
inne nazwy

Granat czeski

wzór chemiczny Mg 3 Al 2 [SiO 4 ] 3
Klasa minerałów
(i prawdopodobnie dział) 		Krzemiany wyspowe (nezokrzemiany)
Nr systemu do Strunza
i do Dany 		9.AD.25 ( 8. wydanie : VIII / A.08)
51.04.03a.01
Podobne minerały inne granaty, spinel , rubin
Dane krystalograficzne
System kryształów sześcienny
Klasa kryształów ; symbol sześcienny heksakizoktaedryczny; 4 / m  3  2 / m
Grupa kosmiczna Ia 3 d (nr 230)Szablon: grupa pokoi / 230
Parametry kratowe a  = 11,459  Å
Jednostki formuły Z  = 8
Częste kryształowe twarze Dwunastościan rombowy {110}
Właściwości fizyczne
Twardość Mohsa 7 do 7,5
Gęstość (g / cm 3 ) zmierzone: 3,582; obliczono: 3,5591
Łupliwość Nie
Przerwa ; Wytrwałość podobny do muszli, drzazgowy
kolor czarno-czerwony, fioletowo-czerwony, krwistoczerwony, pomarańczowo-czerwony, różowy, bezbarwny
Kolor linii Biały
przezroczystość przezroczysty do półprzezroczystego
połysk Szklany połysk
Kryształowa optyka
Współczynnik załamania światła n  = 1,714
Dwójłomność brak, często słabo dwójłomny z niewykrywalnym wyginięciem

Mineralny pirop (od greckiego pyropos „ogniowej”) jest krzemian wyspy z grupy granatu i posiada skład chemiczny Mg 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 .

Minerał krystalizuje w sześciennym układzie kryształów , często w postaci (okrągłych) ziaren. Występuje również w agregatach. Pure Pyrope z. B. od białego łupków w masyw dora Maira jest bezbarwny. Dzięki włączeniu żelaza (Fe 2+ ) zamiast magnezu (Mg), kolor piropu waha się od różowego do krwistoczerwonego i czarno-czerwonego, często z odcieniem brązowym.

Etymologia i historia

Jedną z najwcześniejszych wzmianek o granatach jako kamieniu szlachetnym można znaleźć w Biblii w Księdze Wyjścia 28.18 UE jako kamień na napierśniku arcykapłana Aarona. W swojej pracy Naturalis historia w Księdze 35, Rozdział 25, Pliniusz Starszy podsumował szereg czerwonych minerałów pod terminem karbunkulus , w tym granaty. Dalszego rozróżnienia tej grupy na trzy podgrupy (rubin, spinel i granat) dokonał Albertus Magnus około 1250 r. W swojej pracy De mineralinus et rebus metallicus . Obecna nazwa Pyrop pochodzi od greckiego pyropos „o ognistym wyglądzie”, które nawiązuje do czerwonego koloru.

W XVIII wieku szeroką gamę minerałów określano mianem granatu ze względu na ich cechy zewnętrzne (głównie postać krystaliczną), w tym B. również leucyt . Zmieniło się to, gdy rozpoczęto systematyczne analizy chemiczne minerałów. W trakcie tych badań, w 1797 roku , Martin Heinrich Klaproth jako pierwszy określił skład pirropu znanego wówczas jako „czeski granat”.

Georg Menzer wyjaśnił strukturę kryształu granatu w 1929 roku, a Loring Coes junior zdołał zsyntetyzować czysty pirop pod ciśnieniem 30000 barów i 900 ° C w połowie lat pięćdziesiątych za pomocą nowo opracowanych pras wysokociśnieniowych firmy Norton Company ( Massachusetts , USA). Syntetyczne piropy z laboratorium Coe zostały użyte przez Skinnera w 1956 roku do określenia właściwości fizycznych (stała sieciowa, współczynnik załamania światła, gęstość) czystego piropu, a Anna i J. Zemann pięć lat później do pierwszego strukturalnego udoskonalenia piropu.

Klasyfikacja

Klasyfikacja strukturalna Międzynarodowego Stowarzyszenia Mineralogiczne (IMA) jest jednym z pirop do Garnet supergrupa, gdzie wraz z Almadine , andradyt , Calderit , Eringait , Goldmanit , Grossular , Knorringit , Morimotoit , majorité , Menzerit- (Y) , Momoiit , Rubinit , Spessartine i Uvarowit tworzą grupę granatów z 12 dodatnimi ładunkami w tetraedrycznie skoordynowanej pozycji sieci.

W międzyczasie przestarzała, ale wciąż w użyciu 8. edycja klasyfikacji minerałów Strunza z piropu należała do działu "krzemiany wyspowe (nezokrzemiany)", gdzie współpracował z almandynem, Andraditem, Calderitem, Goldmanitem, Grossularem, Henritermieritem , Hibschite , Holtstamit , Hydrougrandit , Katoit , Kimzeyit , Knorringit, Majorit, Morimotoit, Pyrope , Schorlomit , Spessartin, Uwarowit, Wadalit i Yamatoit (zdyskredytowane, ponieważ identyczne z Momoiite) to „Grupa Granatów” z systemem nr. VIII / A.08 .

Dziewiąta edycja systematyki minerałów Strunza , która obowiązuje od 2001 roku i jest stosowana przez Międzynarodowe Stowarzyszenie Mineralogiczne (IMA), również klasyfikuje pirop do kategorii „krzemiany wyspowe (nezokrzemiany)”. Jednak jest to dalej podzielone zgodnie z możliwą obecnością dalszych anionów i koordynacją zaangażowanych kationów , tak że minerał jest klasyfikowany zgodnie ze swoim składem w podsekcji „Krzemiany wyspowe bez dalszych anionów; Kationy w oktaedrycznym [6] i zwykle lepszej koordynacji „można znaleźć tam, gdzie występuje razem z almandynem, andradytem, ​​kalderytem, ​​goldmanitem, bruttoularem, henrytermierytem, ​​holtstamitem, katoitem, kimzytem, ​​knorringitem, majorytem, ​​mooyitem, morimotoitem, schorlomitem, spessartinem i uwarowite "grupa granatów" z systemem nr. 9.AD.25 formularzy. Do tej grupy zaliczono także związki granatu: bityt, hibszyt, hydroandradyt i skiagit, które nie są już uważane za minerały. W tym czasie, wadalite jeszcze zgrupowane z granatów, okazały się być strukturalnie różne i obecnie przypisany do oddzielnej grupie z chloromayenite i fluoromayenite . Granaty irinarasyt , hutcheonit , kerimasyt , toturyt , menzeryt (Y) i eringait opisane po 2001 r. Należałyby do grupy granatów.

Systematyka minerałów według Dany , która jest stosowana głównie na obszarze anglojęzycznym , również klasyfikuje pirop do kategorii „wyspiarskich minerałów krzemianowych”. Tutaj jest on razem z almandynem, spessartynem, knorringitem, majoritem i kalderytem w „grupie granatów (seria piralspitów)” z układem nr. 51.04.03a w podrozdziale „ Krzemiany wyspowe: grupy SiO 4 tylko z kationami w koordynacji [6] i> [6] ”.

Chemizm

Pirop o wyidealizowanym składzie [X] Mg 2+ 3 [Y] Al 3+ [Z] Si 3 O 12 to magnezowy analog almandyny ( [X] Fe 2+ 3 [Y] Al [Z] Si 3 O) 12 ) i tworzy mieszane kryształy z innymi granatami aluminiowymi almandynem, spessartynem i bruttoularem, zgodnie z reakcjami wymiany

  • [X] Mg 2+ = [X] Fe 2+ (almandyn)
  • [X] Mg 2+ = [X] Mn 2+ (Spessartine)
  • [X] Mg 2+ = [X] Ca 2+ (brutto)

Z jednym wyjątkiem istnieje nieograniczona mieszalność ze wszystkimi aluminiowymi ogniwami końcowymi z granatu, przynajmniej w temperaturach istotnych pod względem geologicznym. W mieszaninach serii Pyrope - Grossular występuje luka mieszalności w temperaturach poniżej około 600 ° C i 25-30% mol.

W oktaedrycznej pozycji Y, Al 3+ można zastąpić Cr 3+ zgodnie z reakcją wymiany

  • [Y] Al 3+ = [Y] Cr 3+ (knorringit)

Pod wpływem wysokich ciśnień i temperatur płaszcza ziemskiego, Al 3+ w pozycji Y zostaje zastąpiony przez magnez i krzem, zgodnie z reakcją wymiany

  • 2 [Y] Al 3+ = [Y] Mg 2+ + [Y] Si 4+ (większość)

Piropy z tej serii z większością ponad ~ 25% molowych są tetragonalne .

Struktura krystaliczna

Pyrope krystalizuje z symetrią sześcienną w grupie przestrzennej Ia 3 d (grupa przestrzenna nr 230) i 8 jednostek formuły na komórkę elementarną . Istnieje wiele przepisów dotyczących długości krawędzi sześciennej komórki elementarnej zarówno naturalnych kryształów mieszanych, jak i syntetycznych piropów. Dla terminala czystego piropu parametr sieci z. B. podane jako a  = 11,459 Å, a  = 11,452 Å lub a  = 11,450 Å dla naturalnego piropu z białego łupka z regionu Dora Meira (Włochy).Szablon: grupa pokoi / 230

Struktura jest taka, jak granat . Magnez (Mg 2+ ) zajmuje pozycję X , która jest otoczona dwunastościanem przez 8 jonów tlenu. Pozycja ta jest dość duża jak na mały jon magnezu, który wywołuje wyraźną, asymetryczną oscylację wokół środka pozycji. Glin (Al 3+ ) zajmuje pozycję Y, która jest otoczona oktaedrycznie przez 6 jonów tlenu , a pozycję Z , która jest otoczona przez 4 jony tlenu w sposób oktaedryczny, zajmuje wyłącznie krzem (Si 4+ ) .

nieruchomości

Uderzająca w porównaniu z innymi krzemianami magnezu jest stosunkowo wysoka twardość (7 - 7,5) i wysoki ciężar właściwy 3,5 - 3,6 g / cm 3 . Dla porównania: Forsteryt (Mg 2 SiO 4 ), również o twardości 7, ma gęstość 3,3 g / cm 3, a enstatyt (MgSiO 3 ) ma tylko twardość 5–6 i gęstość 3,2 g / cm 3 .

Naturalne piropy często wykazują słabą, nieregularnie mętną dwójłomność , którą przypisuje się naprężeniom sieciowym.

Chemicznie czysty pirop jest bezbarwny. Naturalne piropy są zwykle pomarańczowo-czerwone do fioletowo-czerwonych i fioletowo-czerwonych lub zielonych do niebieskich ze względu na niską zawartość żelaza (Fe 2+ ), manganu (Mn 2+ ) oraz chromu (Cr 3+ ) i wanadu ( V 3+ ).

Kolor powodowany przez chrom zależy w dużej mierze od zawartości chromu w granacie. Niska zawartość chromu prowadzi do winno-czerwonego koloru, który wraz ze wzrostem zawartości chromu zmienia się z szarego na ciemnozielony. Jest to spowodowane zmianą charakteru wiązań chrom-tlen. Część kowalencyjna wiązań maleje wraz ze wzrostem zawartości chromu, co prowadzi do zmiany długości fal pochłanianego światła, a ostatecznie do zmiany koloru. Ponadto piropy barwione chromem lub wanadem wykazują inne niezwykłe efekty kolorystyczne.

Efekt termochromatyczny

Bogaty w chrom pirop o fioletowo-czerwonym zabarwieniu z Koherab w Namibii zmienia swój kolor na zielony po podgrzaniu od ~ 400 ° C, co można zobaczyć w krótkich filmach na stronach mineralogicznych California Institute of Technology .

Efekt aleksandrytu : kolor zmienia się w zależności od oświetlenia

Piropy zawierające wagowo więcej niż 3% Cr 2 O 3 wykazują zmianę barwy ludzkiego oka z niebiesko-zielonego w świetle dziennym na winnoczerwony w świetle żarówek lub świec.

Mieszane kryształy Pyrope-Spessartine mogą wykazywać zmianę koloru nawet przy bardzo niskim poziomie chromu lub wanadu. Pyropy bogate w Spessartine z Tanzanii wykazują zmianę koloru z niebiesko-zielonego na czerwony. Niski poziom almandynu lub gruboziarnistego prowadzi do większej zmienności obserwowanych kolorów. Niebiesko-zielone piropy ze złoża w pobliżu Bekily na Madagaskarze wydają się niebiesko-zielone w świetle dziennym i różowe w świetle żarowym lub świecach.

Edukacja i lokalizacje

Pirop znajduje się w szczególności w skałach ultramaficznych , takich jak serpentynity , perydotyty lub kimberlity , a także wtórnie w piaskach, żwirze i mydłach .

Najważniejsze złoża piropu znajdują się w Europie w Czechach (Bohemian Central Mountains), w Afryce Południowej, szczególnie w pobliżu Kimberley oraz w Tanzanii, Australii i USA (Arizona). Innym ważnym miejscem jest miasto Martiniana Po we Włoszech .

posługiwać się

Pyrope był szczególnie ceniony jako kamień szlachetny w XVIII i XIX wieku („czeski granat”).

literatura

  • Jiří Kouřimský: Ogniste oko z czeskich wulkanów . W: granat. Minerały z grupy granatów: kamienie szlachetne, biżuteria i lasery (= Christian Weise [ hrsg . ]: ExtraLapis . Tom 9 ). Christian Weise Verlag, 1995, ISBN 3-921656-35-4 , ISSN  0945-8492 , s. 76-82 .
  • Jaroslav Bauer, Vladimír Bouška: Przewodnik po kamieniach szlachetnych . Verlag Werner Dausien, Hanau / Main 1993, ISBN 3-7684-2206-2 , s. 100-106 .
  • Walter Schumann: kamienie szlachetne i kamienie szlachetne. Wszystkie rodzaje i odmiany. 1900 unikalnych elementów . Wydanie poprawione 16. BLV Verlag, Monachium 2014, ISBN 978-3-8354-1171-5 , s. 120 .
  • Dana Stehlíková: Czeski granat (Carbunculus Granatus Zrnakoc) . Wydanie 2. Muzeum Muchy, Praga 2004.

linki internetowe

Commons : Pyrope  - zbiór zdjęć, filmów i plików audio

Indywidualne dowody

  1. ↑ a b GV Gibbs i JV Smith: DOSKONALENIE KRYSZTAŁOWEJ STRUKTURY PIROPEJU SYNTETYCZNEGO . W: The American Mineralogist . taśma 50 , 1965, s. 2023–2039 ( rruff.info [PDF; 1,2 MB ; dostęp 5 maja 2018]).
  2. ^ A b GA Novak i GV Gibbs: Chemia krystaliczna granatów krzemianowych . W: The American Mineralogist . taśma 56 , 1971, s. 791–825 ( rruff.info [PDF; 2 , 3 MB ; dostęp 4 maja 2018]).
  3. ↑ a b c d e BJ Skinner: Właściwości fizyczne końcowych członków grupy granatów . W: The American Mineralogist . taśma 41 , 1956, s. 428-436 ( minsocam.org [PDF; 522 kB ; dostęp 5 maja 2018]).
  4. ↑ a b c d DK Teertstra: Współczynnik załamania światła i ograniczenia komórek elementarnych dotyczące wartościowości kationów i wzoru porządku w minerałach z grupy granatów . W: The Canadian Mineralogist . taśma 44 , 2006, s. 341–346 ( rruff.info [PDF; 197 kB ; dostęp 5 maja 2018]).
  5. ^ A b Anne M. Hofmeister, Rand B. Schaal, Karla R. Campbell, Sandra L. Berry i Timothy J. Fagan: Występowanie i pochodzenie dwójłomności w 48 granatach z czwartorzędu pyrope-almandine-grossularite-spessartine . W: The American Mineralogist . taśma 83 , 1998, s. 1293–1301 ( minsocam.org [PDF; 105 kB ; dostęp 27 maja 2018]).
  6. ↑ Pliniusz Starszy: Naturalis historia. Książka 35, 25.
  7. ^ University of Karlsruhe, Wolfgang Wegner: Herzog Ernst ( Memento z 21 kwietnia 2009 w Internet Archive ).
  8. ^ MH Klaproth: Badanie chemiczne czeskiego granatu . W: Wkład do wiedzy chemicznej o ciałach mineralnych . taśma 2 , 1797, s. 16–21 ( rruff.info [PDF; 394 kB ; dostęp 5 czerwca 2018]).
  9. ↑ G. Menzer: Struktura kryształu granatu . W: Journal of Crystallography - Crystalline Materials . taśma 69 , 1929, s. 300-396 , doi : 10.1524 / zkri.1929.69.1.300 .
  10. ↑ Loring Coes Jr.: Minerały wysokociśnieniowe . W: Journal of the American Ceramic Society . taśma 38 , 1955, s. 298 , doi : 10.1111 / j.1151-2916.1955.tb14949.x .
  11. ↑ Anna Zemann, J. Zemann: Udoskonalenie struktury krystalicznej syntetycznego piropolu, Mg3Al2 (SiO4) 3 . W: Acta Crystallographica . taśma 14 , 1961, s. 835-837 , doi : 10.1107 / S0365110X61002436 .
  12. ^ A b Edward S. Grew, Andrew J. Locock, Stuart J. Mills, Irina O. Galuskina, Evgeny V. Galuskin i Ulf Hålenius: Raport IMA - Nomenklatura supergrupy granatów . W: American Mineralogist . taśma 98 , 2013, s. 785–811 ( rruff.info [PDF; 1.1 MB ; dostęp 28 kwietnia 2020 r.]).
  13. ↑ a b c Thomas Armbruster, Charles A. Geiger, George A. Stock: Badanie struktury monokryształów w promieniowaniu rentgenowskim syntetycznych granatów piropowo-almandynowych w temperaturze 100 i 293K . W: The American Mineralogist . taśma 77 , 1992, s. 512-521 ( rruff.info [PDF; 1, 2 MB ; dostęp 19 maja 2018]).
  14. ↑ Charles Geiger i Anne Feenstra: Molowe objętości mieszania granatów almandynowo-piropowych i almandynowo-spessartynowych oraz właściwości krystalochemiczne i termodynamiczne granatów glinokrzemianowych . W: The American Mineralogist . taśma 82 , 1997, s. 571-581 ( minsocam.org [PDF; 213 kB ; dostęp 21 maja 2018]).
  15. ^ Charles A. Geiger: Badanie spektroskopowe w podczerwieni proszku granatów podwójnych w układzie Mg3Al2Si30i2-Fe3Al2Si30i2-Mn3Al2Si30i2-Ca3Al2Si30i2 . W: European Journal of Mineralogy . taśma 10 , 1998, s. 407-422 ( researchgate.net [PDF; 4.0 MB ; dostęp 6 czerwca 2018]).
  16. ^ A b Karl Schmetzer i Heinz-Jürgen Bernhardt: GRANATY Z MADAGASKARU Z ZMIANĄ KOLORU Z NIEBIESKO-ZIELONEGO NA FIOLETOWY . W: GEMS & GEMOLOGY . 1999, s. 196–201 ( gia.edu [PDF; 245 kB ; dostęp 6 czerwca 2018]).
  17. ↑ Jibamitra Ganguly, Weiji Cheng, Hugh St. C. O'Neill: Syntezy, objętości i zmiany strukturalne granatów w połączeniu piropropropularnym: Implikacje dla stabilności i właściwości mieszania . W: American Mineralogist . taśma 78 , 1993, s. 583-593 ( rruff.info [PDF; 1,3 MB ; dostęp 4 czerwca 2018 r.]).
  18. ↑ a b Jibamitra Ganguly, Weiji Cheng, Massimiliano Tirone: Termodynamika roztworu stałego granatu alimokrzemianowego: nowe dane eksperymentalne, zoptymalizowany model i zastosowania termodynamiczne . W: Contributions to Mineralogy and Petrology . taśma 126 , 1996, s. 137-151 ( researchgate.net [PDF; 1.8 MB ; dostęp 22 maja 2018]).
  19. ↑ a b LIPING WANG, ERIC J. ESSENE I YOUXUE ZHANG: Bezpośrednia obserwacja niemieszalności w granacie piropo-almandynowo-gruboziarnistym . W: The American Mineralogist . taśma 85 , 2000, s. 41–46 ( researchgate.net [PDF; 344 kB ; dostęp 22 maja 2018]).
  20. ↑ Peter H. Nixon, Oleg von Knorring, Joan M. Rooke: Kimberlites i powiązane inkluzje Basutoland: A mineralogical and geochemical study . W: American Mineralogist . taśma 48 , 1963, s. 1090–1132 ( minsocam.org [PDF; 2.9 MB ; dostęp 7 lutego 2018 r.]).
  21. ↑ Peter H. Nixon, George Hornung: Nowy chromowany element końcowy granatu, knorringit, z Kimberlite . W: American Mineralogist . taśma 53 , nie. 11-12 , 1968, s. 1833–1840 ( minsocam.org [PDF; 516 kB ; dostęp 7 lutego 2018 r.]).
  22. ^ AE Ringwood: Synthesis of Pyrope-Knorringite Solid Solution Series . W: Earth and Planetary Science Letters . taśma 36 , 1977, s. 443–448 ( rruff.info [PDF; 457 kB ; dostęp 7 lutego 2018 r.]).
  23. ↑ S. Heinemann, TG Sharp, F. Seifert, DC Rubie: Przejście fazowe sześcienno-tetragonalne w systemie majorit (Mg4Si4O12) - pirop (Mg3Al2Si3O12) i symetria granatu w ziemskiej strefie przejściowej . W: Fizyka i Chemia Minerałów . taśma 24 , 1997, s. 206-221 , doi : 10.1007 / s002690050034 .
  24. ↑ AKIHIKO NAKATSUKA, AKIRA YOSHIASA, TAKAMITSU YAMANAKA, OSAMU OHTAKA, TOMOO KATSURA, ORAZ EIJI ITO: Zmiana symetrii głównego roztworu stałego w układzie Mg3Al2Si3O12-MgSiO3 . W: The American Mineralogist . taśma 84 , 1999, s. 1135–1143 ( minsocam.org [PDF; 102 kB ; dostęp 7 czerwca 2018 r.]).
  25. ↑ Gilberto Artioli Alessandro Pavese stali Kenny Richard K. McMullan: pojedynczego kryształu dyfrakcji neutronów BADANIE zakres temperatury pirop W 30-1173 K . W: The Canadian Mineralogist . taśma 35 , 1997, s. 1009-1019 ( rruff.info [PDF; 698 kB ; dostęp 4 czerwca 2018 r.]).
  26. ↑ Tetsuo Irifune, Yu Hariya: Zależności fazowe w układzie Mg3Al2Si3O12 - Mg 3 Cr 2 Si 3 O 12 pod wysokim ciśnieniem i niektóre właściwości mineralogiczne syntetycznych stałych roztworów granatu . W: Mineralogical Journal . taśma 11 , nie. 6 , 1983, s. 269–281 ( jst.go.jp [PDF; 1.1 MB ; dostęp 7 lutego 2018 r.]).
  27. ↑ MN Taran, K. Langer, Irmgard Abs-Wurmbach, DJ Frost, AN Platonov: Lokalna relaksacja wokół [6] Cr3 + w syntetycznym piropie - granatach knorringitowych, [8] Mg3 [6] (Al1 - X CrX3 +) 2 [ 4] Si3O12, z elektronowych widm absorpcyjnych . W: Fizyka i Chemia Minerałów . taśma 31 , nie. 9 , 2004, s. 650-657 , doi : 10.1007 / s00269-004-0424-9 .
  28. ^ Krótkie filmy przedstawiające zmiany kolorów na stronach mineralogicznych California Institute of Technology
  29. ↑ a b E. Gubelin i K. Schmetzer: KAMIENIE Z EFEKTEM ALEKSANDRYTU . W: GEMS & GEMOLOGY . 1982, s. 197–203 ( gia.edu [PDF; 245 kB ; dostęp 6 czerwca 2018]).