Гранат: мінерал, самоцвіт, абразив, фільтр та інше!

Зміст

• Що таке гранат?
• Фізичні та хімічні властивості граната
• Як формується гранат?
• Використання гранату
• Гранат як промисловий мінерал
• Гранат як геологічний показник мінералу
• Гранати як дорогоцінні камені

Гранатні камені: Більшість людей вважає, що гранат - це червоний дорогоцінний камінь. Однак гранат зустрічається в найрізноманітніших кольорах. За годинниковою стрілкою вгорі зліва: червоний альмандін (Мадагаскар), зелений цаворит (Танзанія), жовтий малі (Малі), сперантит помаранчевий (Мозамбік), рожева малая (Танзанія), зелена мялані (м. Танзанія), червоний піроп (Кот-д'Івуар), зелений демантоїд (Намібія), родоліт фіолетовий (Мозамбік) і гельсоніт помаранчевий (Шрі-Ланка). Сім з восьми гранат вище, - з Африки, відносно нове джерело вражаючих гранат.

Що таке гранат?

Гранат - це назва, що використовується для великої групи скелеутворюючих мінералів. Ці мінерали мають загальну кристалічну структуру та узагальнений хімічний склад X₃Y₂(SiO₄)₃. У цьому складі "X" може бути Ca, Mg, Fe²⁺ або Mn²⁺, і "Y" може бути Al, Fe³⁺, Мн³⁺, V³⁺ або Cr³⁺.

Ці мінерали зустрічаються у всьому світі в метаморфічних, магматичних та осадових породах. Більшість гранат, виявлених поблизу поверхні Землі, утворюється, коли осадова гірська порода з високим вмістом алюмінію, наприклад, сланців, піддається нагріванню та тиску, досить інтенсивним для створення сланців або гнейсів. Гранат знаходиться також у гірських породах контактного метаморфізму, підземних магматичних камерах, потоках лави, вулканічних виверженнях з глибокими джерелами, а також у ґрунтах та осадах, що утворюються при вивітрюванні та ерозії гранатоносних порід.

Більшість людей пов'язують слово "гранат" з червоним дорогоцінним каменем; однак, вони часто дивуються, дізнавшись, що гранат зустрічається в багатьох інших кольорах і має багато інших цілей. У Сполучених Штатах найбільшим промисловим використанням гранату в 2012 році були різання водяними струменями (35%), абразивні засоби для підривання (30%), гранули фільтрації води (20%) та абразивні порошки (10%).

Група гранат: Ця діаграма підсумовує членів гранатової групи, які є найважливішими як дорогоцінні камені. Алюмінієві гранати, як правило, червоного кольору з більшою питомою вагою і твердістю. Член кальцію зазвичай зеленого кольору і має меншу твердість.

Фізичні та хімічні властивості граната

Найбільш часто зустрічаються мінерали групи гранат включають альмандін, піроп, спессартин, андрадіт, грубовато і уваровіт. Всі вони мають склоподібний блиск, прозору до напівпрозорої двоякості, крихку стійкість і недолік розщеплення. Їх можна знайти як окремі кристали, струменінні камінчики, зернисті агрегати та масивні залягання. Їх хімічний склад, питома вага, твердість та кольори перераховані нижче.

Як видно вище, існує безліч різних типів граната, і кожен має різний хімічний склад. Існують також тверді серії розчинів між більшістю гранатних мінералів. Ця широка різниця в хімії визначає багато їх фізичних властивостей. Наприклад, гранати кальцію, як правило, мають нижчу питому вагу, меншу твердість і, як правило, зеленого кольору. На противагу цьому гранати із заліза та марганцю мають більш високу питому вагу, більшу твердість і, як правило, червоного кольору.

Альмандінський гранат: Відмінні кубічні кристали гранату альмандину в тонкозернистій слюдяній слюді з гори Гранатенкогель, Австрія. Зразок та фото Arkenstone / www.iRocks.com.

Андрадітний гранат: Гранат зелений андраїд сорту демантоїд на матриці з мармуру. Цей екземпляр розміром приблизно 8,9 х 6,5 х 4,8 сантиметра був зібраний в провінції Анціранана, Мадагаскар. Гранати, утворені в мармурі, часто мають відмінну кристалічну форму і мають дуже високу якість. Зразок та фото Arkenstone / www.iRocks.com.

Гранат гнейс: Грубозернистий гнейс, що складається з головного рогу (чорний), плагіоклазу (білий) та гранату (червоний) з Норвегії. Фото в публічному доступі від Woudloper.

Алювіальні кристали граната: Ці альмандін-спессартинові гранати походять з алювіального родовища в штаті Айдахо. Їх транспортували на невеликій відстані від своєї гірської породи, а деякі досі зберігають свідчення про свою кристалічну додекаедральну форму. Вони мають розмір приблизно від чотирьох до п’яти міліметрів і важать близько 0,6 до 0,8 карата кожен.

Як формується гранат?

Гранат у метаморфічних скелях

Більшість гранат утворюється на межі збіжних плит, де на сланці діє регіональний метаморфізм. Теплота і тиск метаморфізму розривають хімічні зв’язки і викликають перекристалізацію мінералів у структури, стабільні в новому середовищі температурного тиску. У цьому середовищі зазвичай утворюється алюмінієвий гранат, альмандин.

У міру метаморфозу цих гірських порід гранати починаються як крихітні зерна і повільно розростаються в міру прогресування метаморфізму. У міру зростання вони витісняють, замінюють і включають навколишні гірські матеріали. На фото нижче показано мікроскопічний вигляд гранатового зерна, яке виросло в матриці сланців. Вона включала ряд господарів порід мінеральних зерен, коли вона росла. Це пояснює, чому так багато гранат, утворених регіональним метаморфізмом, сильно включаються.

Гранат слюдяний сланцевий тонкий переріз: Це мікроскопічний вигляд гранатового зерна, яке виросло в схилі. Велике чорне зерно - це гранат, червоні подовжені зерна - це лушпиння слюди. Чорні, сірі та білі зерна - це переважно мулові або менші за розміром зерна кварцу та польового шпату. Гранат виріс заміною, витісненням і включенням мінеральних зерен навколишньої породи. Ви можете бачити багато цих зерен як включення в гранат. З цього фото легко зрозуміти, чому чисті гранатові якісні гранати без включень дуже важко знайти. Важко також зрозуміти, як гранат може перерости в приємні кристали еуедра в цих умовах. Фото Jackdann88, тут використовується ліцензія Creative Commons.

Гранати кальцію зазвичай утворюються, коли глинистий вапняк перетворюється на мармур контактним метаморфізмом по краях магматичних інтрузій. Це андрадітові, гронулярні та уваровітові, дещо м'якіші, типово зелені гранати із меншою питомою вагою. Два гранати кальцію високо цінуються в торгівлі дорогоцінними каменями; вони - цаворит (яскраво-зелений громуляр) і демантоїдний (золотисто-зелений андрадіт).

Гранат в магнітних скелях

Гранат часто зустрічається як допоміжний мінерал у магматичних породах, таких як граніт. Багатьом людям знайомий альмандіновий гранат, оскільки його іноді можна побачити як темно-червоні кристали у магматичних скелях, що використовуються як гранітні стільниці. Спессартин - це помаранчевий гранат, який знаходиться у вигляді кристалів у гранітних пегматитах. Піроп - це червоний гранат, який виноситься на поверхню Землі у шматочках перидотиту, які були вирвані з мантії під час виверження вулканів з глибокими джерелами. Гранат також зустрічається в базальтових потоках лави.

Гранат в осадових скелях і відкладах

Гранати - відносно міцні корисні копалини. Вони часто виявляються зосередженими у ґрунтах та відкладах, що утворюються при вивітрюванні та розмиванні гранатоносних порід. Ці алювіальні гранати часто є об'єктом гірничих робіт, оскільки їх легко видобувати та витягти з осаду / ґрунту механічною обробкою.

Використання гранату: Ця діаграма показує найбільш поширені промислові використання гранатних мінералів. Альмандин - це різновид граната, яка найчастіше використовується в промисловості.

Використання гранату

Гранат використовується як дорогоцінний камінь тисячі років. За останні 150 років він побачив багато додаткових застосувань як промисловий мінерал. На графіку нижче показано останні виробничі використання гранати в США. Гранат також використовується як індикаторний мінерал під час розвідки корисних копалин та геологічних оцінок.

Гранат абразивний: На цій фотографії представлені гранатові гранули, які були подрібнені та оцінені за розмірами для використання як абразивних, ріжучих та фільтруючих середовищ. Вони застосовуються при гідроструминній різанні, піскоструминному обробці, наждачному папері, фільтрації води та ряді інших цілей. Альмандін - найтвердіший гранат, а також найпоширеніший. Це гранат для більшості абразивних застосувань. Фото Геологічної служби США.

Гранат як промисловий мінерал

Гранатові абразиви

Перше промислове використання гранату було як абразив. Гранат - відносно твердий мінерал, твердість якого становить від 6,5 до 7,5 за шкалою Мооса. Це дозволяє використовувати його як ефективний абразив у багатьох видах виготовлення. При подрібненні він розпадається на кутові шматки, які забезпечують гострі краї для різання та шліфування. Невеликі гранули однакового розміру скріплюються з папером для отримання наждачного паперу червонуватого кольору, який широко використовується в деревообробних цехах. Гранат також подрібнюється, відсівається до конкретних розмірів і продається у вигляді абразивних гранул і порошків. У Сполучених Штатах, Нью-Йорку та Айдахо були важливими джерелами граната для абразивів.

Гранатовий наждачний папір: Подрібнені гранатові гранули використовують для виготовлення гранатового наждачного паперу. Гранат служить відмінним абразивом, особливо для шліфування деревини. Подрібнені гранатові гранули дуже гострі, і при використанні паперу гранул руйнується, щоб відкрити нові гострі поверхні. Якщо ви бачите наждачний папір, покриту червонувато-коричневими гранулами, подивіться на задню сторону, щоб побачити, чи це гранатовий папір.

Кристалічний гранат: Альмандін, різновид граната з долини річки, Онтаріо, Канада. Цей екземпляр - прекрасний еуедральний кристал розміром приблизно 2 дюйма (5 сантиметрів). Ці типи кристалів часто вивітрюються з гранатового слюдяного слюди і транспортуються потоками.

Різка гідрострумом

Найбільше в США промислове використання граната - це різання гідрострумом. Машина, відома як гідрореактивний різак, виробляє струмінь води високого тиску із захопленими абразивними гранулами. Якщо вони спрямовані на шматок металу, кераміки або каменю, може відбутися різання, яке виробляє дуже мало пилу і ріже при низькій температурі. Гідрорізальні фрези застосовуються у виробництві та видобутку.

Альмандінський гранат: Альмандін, сорт гранату з міста Лаунт, Онтаріо, Канада. Це зернистий зразок розміром приблизно 11,4 сантиметра.

Абразивне підривання

Гранатові гранули також застосовуються при абразивному підриванні (загальновідоме як "піскоструминне підривання"). У цих процесах інструмент притискає потік абразивних гранул (також відомих як "носії") до поверхні, використовуючи рідину з високим тиском (зазвичай повітря або воду) в якості пропелента. Абразивне підривання проводиться з метою згладжування, очищення або видалення продуктів окислення з металів, цегли, каменю та інших матеріалів. Зазвичай це набагато швидше, ніж шліфування вручну або за допомогою шліфувальної машини. Він може очищати невеликі і хитромудрі поверхні, які б пропустили інші методи очищення. Абразиви різної твердості можна використовувати для очищення поверхні більшої твердості, не пошкоджуючи поверхню.

Фільтрація

Гранатові гранули часто використовують як фільтруючий засіб. Дрібні гранатові частинки використовуються для заповнення ємності, через яку тече рідина. Проміжки часу граната досить малі, щоб забезпечити проходження рідини, але занадто малі, щоб дозволити проходження деяких забруднюючих частинок, які фільтруються з потоку. Гранат підходить для цього використання, оскільки він є відносно інертним і має відносно високу питому вагу. Гранатові гранули, подрібнені та розміщені приблизно до 0,3 міліметрів, можуть бути використані для фільтрації забруднюючих частинок розміром до декількох мікронів. Гранати з високою питомою вагою та високою твердістю зменшують розширення шару та стирання частинок під час промивання.

Гранатовий перидотит: Гранатовий перидотит з Альпи-Арамі, поблизу міста Беллінцона, Швейцарія. Матеріал цієї скелі зародився в межах мантії Землі і був доставлений на поверхню вулканічною трубою під час виверження вулкана з глибокими джерелами. Гранати - це червонувато-фіолетові зерна всередині скелі. Гранати, вивітрювані з таких труб, часто виконуються як корисні копалини при дослідженні вулканічних труб, які можуть містити алмаз. Фото в публічному доступі від Woudloper.

Найкращий спосіб дізнатися про корисні копалини - це вивчити колекцію невеликих зразків, з якими можна обробляти, досліджувати та спостерігати за їх властивостями. У Магазині є недорогі колекції мінералів.

Гранат як геологічний показник мінералу

Хоча більшість гранат, виявлених на поверхні Землі, утворилися всередині земної кори, деякі гранати виводяться з мантії під час глибоких джерел вивержень вулканів. Ці виверження захоплюють шматки скелі мантії, відомі як "ксеноліти" і доставляють їх на поверхню в структурі, відомій як "труба". Ці ксеноліти є джерелом більшості алмазів, знайдених на поверхні Землі або біля неї.

Алмазна труба: Спрощений перетин алмазної труби та залишкового ґрунтового родовища, що показує взаємозв'язок ксенолітів та алмазів з трубою та залишковим ґрунтом.

Хоча ксеноліти містять алмази, вони часто містять величезну кількість гранатів на кожен алмаз, і ці гранати, як правило, більшого розміру. Ці гранатові глибинні джерела сильно відрізняються від гранатів, які утворюються в корі на невеликій глибині. Отже, хороший спосіб розробити алмази - шукати ці унікальні гранати. Гранати служать "корисними мінералами" для геологів, що вивчають родовища алмазів. У міру погоди ксенолітів їх гранати звільняються у великій кількості. Ці незвичайні гранати потім рухаються вниз по грунтах і потоках. Геологи, які їх знайдуть, можуть слідувати гранатовим шляхом до вихідного родовища. Деякі алмазні труби в Канаді були знайдені шляхом гранатового сліду, що утворюється при переміщенні льоду.

Африканські гранати: Африканські гранати різних кольорів: помаранчевий спессартин (Мозамбік), жовтий малі (Малі), червоний альмандін (Мадагаскар), зелений цаворит (Танзанія) та родоліт фіолетовий (Мозамбік). За останні два десятиліття Африка стала головним джерелом прекрасних гарних гранат із великим кольором та чіткістю.

Меланітовий гранат: Меланіт - це непрозорий чорний гранат, який сьогодні незвично можна знайти в ювелірних виробах. Поряд із струменем, чорним халцедоном та іншими чорними дорогоцінними каменями, меланіт часто використовувався в ювелірних виробах в епоху Вікторії. Ці два кружечки з розрізаного троянди меланіту мають ширину близько 9 міліметрів.

Гранати як дорогоцінні камені

Гранат використовується як дорогоцінний камінь понад 5000 років. Він був знайдений в ювелірних прикрасах багатьох єгипетських поховань і був найпопулярнішим дорогоцінним каменем Стародавнього Риму. Це прекрасний дорогоцінний камінь, який зазвичай продається без будь-якого лікування. Він також довговічний і досить поширений, що його можна використовувати в ювелірних виробах за відносно низьку вартість.

Гранат продовжується як популярний сьогодні дорогоцінний камінь. Він служить наріжним каменем для січня місяця і є традиційним дорогоцінним каменем, подарованим на другу річницю. Більшість людей подумають про червоний дорогоцінний камінь, коли почують назву "гранат", оскільки вони не знають, що гранат зустрічається в самих різних кольорах. Однак гранати якісної якості є у будь-якому кольорі - червоний колір є найпоширенішим, а синій гранат - особливо рідкісним.

Червоний алмандин - це червоний гранат, який найчастіше зустрічається в ювелірних виробах, оскільки він рясний і недорогий. Піроп і спессартин - це червонуваті гранати, які часто зустрічаються в ювелірних виробах з тієї ж причини. В останні десятиліття зелений демантоїдний гранат набув популярності. Він має дисперсію 0,057, що дає йому "вогонь", який перевищує показник алмазів на 0,044. Зелений цаворит має яскравий насичений колір, який дуже схожий на смарагдовий. Його зазвичай використовують як альтернативний камінь смарагду. Обидві ці зелені гранати стають все більш популярними, але ціна їх набагато вища, ніж альмандина.