钙铁榴石(作为研磨材料等的矿物) - 知青百科zhiqingwang.shzq.org

钙铁榴石

作为研磨材料等的矿物

钙铁榴石，英文名称Andradite，是为纪念巴西的矿物学家J.B.d'AndradaeSilva而命名。颜色以黄、绿、褐、黑为主，其中含钛呈黑色者称为黑榴石（Melanite）；黄色者称为黄榴石（Topazolite）；绿色者称翠榴石（Demantoid）。如果颜色美丽且透明者，则可作为宝石之用，可惜并不多见，其中带有亮丽绿色的翠榴石，因微量的铬取代了铁，颜色近似祖母绿，最具价值。钙铁榴石多产在接触变质的石灰岩和大理石中，由含铁的溶液，将岩石中的钙置换而成；部份也产于正长岩、蛇纹岩和绿泥石片岩中。

物理性质

晶系：立方晶系

晶体：单晶呈十二面体，偏方锥面体、六八面体及其混合型

硬度：6.6 ~ 7.5

解理/断口：无解理；{110}有良好裂理；贝壳状断口

光泽：玻璃光泽、油脂光泽到金刚光泽

颜色：以黄色、绿色、褐色和黑色为主

条痕：白色

密度：3.7 ~ 4.1g/cm3

其他：透明到半透明；具脆性；熔化后略带磁性。

化学特性

化学成分：Ca3Fe2（SiO4）3

化学分类：硅酸盐

化学性质：（1）石榴石群矿物的成份，以X3Y2(SiO4)3的化学式来表示；其中X可以为Mg、Ca、Fe2+和Mn2+；Y则为Al3+、Fe3+和Cr3+。不过由于离子普遍有置换情形而产生固溶体，因此成份通常很难纯净。（2）烧熔后，可溶于沸盐酸；将溶液蒸发后，可残留下氧化硅的胶质。

野外产状

（1）产于接触变质的石灰岩和大理石中，由含铁的溶液，将岩石中的钙置换而成。

（2）产于正长岩、蛇纹岩和绿泥石片岩中，和长石、霞石、白榴石、绿帘石和磁铁矿共生。

分布概述

产于俄罗斯的乌拉尔，和含金的矿砂及变质岩共生。别的产地还有意大利北部、扎伊尔和肯尼亚。黄榴石晶体分布在瑞士和意大利的阿尔卑斯山的变质岩中。黑榴石产生于变质岩和火山熔岩中，质优的晶体分布在意大利的厄尔巴岛、法国和德国境内。（晶体结构—等轴；成分—硅酸钙铁；硬度—6.5；比重—3.85；折射率—1.85—1.89；双折射—无；光泽—玻璃至金刚般的）

重要产地

中国河北省世界其他地区：

（1）美国New Jersey的Franklin、Arkansus的Magnet Cove、Colorado的Crested Butte、Arizona的Stanley Butte and Siera Ancha、Nevada的sonama Range、加利福尼亚州的Garnet Hill、Alabama的王子 of Wales Is,

（2）加拿大魁北克省的Ice R. alkalic complex、Ontario的Marmora

（3）法国Hautes Pyrénées的Barèges的Pic d'Espada和Erslios

（4）挪威的Dramnen、Feiringen、Arendal、Augst-Agder、Stoko

（5）瑞典Värmland的Långban、Sala

（6）芬兰Lake Lagoda的Pitkaranta

（7）意大利Piedmont的Ala Valley

（8）瑞士Valais的Zermatt

（9）奥地利Salzburg的Untersuizbachtal、Tyrol的Pfitschtal

（10）德国的Schwarzenberg、Saxony、Wurlitz、Rieden am Laacher See、Kaiserstuhl

（11）意大利Umbria的Terni、Trentino的Pfirschtal、罗马的Albanhius、FRASCATI的Val Malenco

（12）斯洛伐克的Dobsiná

（13）罗马尼亚的Dognascska和Moravicza

（14）希腊Serifas的Mega Xhorid、Otjosondu、Namibia、Andros Is.

（15）俄罗斯central Ural Mts.的Nizhni Tagil、Chutosky Pen.的Chutosky Mts.

（16）墨西哥吉娃娃的Lazaro Cardenas、Colima的Trapichillos

（17）南非共和国的Black Rock

主要用途

（1）钙铁榴石中以颜色近似祖母绿的翠榴石最具宝石价值

（2）硬度高，可以作为研磨材料

鉴定特征

（1）利用特殊的晶形及其颜色

（2）利用产状、比重及折射率的不同来鉴定

（3）钙铁榴石熔化后带有磁性

（4）烧熔后可溶于沸盐酸；将溶液蒸发后，可残留下氧化硅的胶质

名石比较

晶体化学：化学通式A3B2[SiO4]3。类质同像极为广泛，化学成分复杂。其中，A=Mg2+、Fe2+、Mn2+、ca(clo)2+及Y、K、Na等；B=Al3+、Fe3+、Cr3+、Ti4+、V3+、Zr4+等。三价阳离子半径相近，彼此间易发生类质同像代替。二价离子则不同，Ca2+较之Mg2+、Fe2+、Mn2+的离子半径大，故难于与之发生类质同像替代。故通常将石榴子石族矿物划分为两个系列：

铁铝榴石系列：（Mg，Fe，Mn）3Al2[SiO4]3

镁铝榴石pyropeMg3Al2[SiO4]3

铁铝榴石almanditeFe3Al2[SiO4]3

锰铝榴石spessartiteMn3Al2[SiO4]3

钙铁榴石系列：Ca3（Al，Fe，Cr，Ti，V，Zr）2[SiO4]3

钙铝榴石grossulariteCa3Al2[SiO4]3

钙铁榴石andraditeCa3Fe2[SiO4]3

钙铬榴石uvaroviteCa3Cr2[SiO4]3

钙钒榴石goldmaniteCa3V2[SiO4]3

钙锆榴石kimzeyiteCa3Zr2[SiO4]3

此外还有锰榴石（blythite，Mn3Mn2[SiO4]3）、锰铁榴石（calderite，Mn3Fe2[SiO4]3）、铁榴石（skiagite，Fe3Fe2[SiO4]3）、镁铁榴石（khoharite，Mg3Fe2[SiO4]3）、镁铬榴石（knorringite，Mg3Cr2[SiO4]3）、锰钒榴石（yamatoite，Mn3V2[SiO4]3）等。

结构与形态：立方晶系，a0=1.1459~1.248nm；Z=8。单位晶胞较大。[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ca(clo)2+、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。集合体常为致密粒状或致密块状。

物理性能：颜色多样且随成分而变化。如钙铬榴石因含Cr3+而呈绿色，镁铝榴石则随Cr3+含量的增高由浅变深，由橙色调变为红、紫红色调。玻璃光泽居多，有时近于金刚光泽，如钙铁榴石。在日光下铬镁铝榴石呈蓝色或绿色，而在灯光下呈紫红色及鲜红色。硬度6.5~7.5，含OH-者则硬度可降低至5，相对密度3.5~4.2，且随成分而变化。钙钒榴石具弱电磁性。

偏光镜下：高正突起，淡粉红或淡褐色，个别呈浓褐色、深红褐色，均质性，钙铝－钙铁榴石显明显的非均质性。折射率受成分、结构影响。一般随a0增大，Fe、Mg、Al含量降低，而Ca、Fe、Zr含量升高，折射率则增大。在水中的稳定性良好。含OH-者易溶于酸。水钙榴石在705℃脱去结构水，在440℃、900℃有两个放热峰，即440℃时，Fe2+→Fe3+；900℃时发生相变。因此，石榴石含铁等变价元素时热稳定性不高。

产状与组合：广泛形成于各种地质作用中。

鉴定特征：根据其特征的晶形、颜色及油脂光泽、高硬度等易于辨认。准确鉴定矿物种则需精确测定成分、密度、折射率，或进行Ｘ射线衍射分析等。

工业应用：主要用作磨料、水质滤料、装饰材料和宝石原料等。

质量要求

关键在于颜色和透明度。对于红色品种要求浓艳而透明，颜色则坏依次为纯红、浓红、淡红、紫红，最佳者为血红色。绿色品种达到祖母绿一样者极为珍贵，颜色好坏依次为深绿、黄绿、浅绿。透明度要高，不透明品种要注意是否有管状平行包裹体。此外，要求原石裂纹少，晶体内无黑心或无颜色不纯的带状构造。晶体越大越好，最低要求在3mm以上。

重要变种

翠榴石（demantoid）

钙铁榴石的重要变种，色泽非常好，翠绿中稍微闪黄，非常像祖母绿。翠榴石的名字来源于德文的Demant，意为金刚石，这是由于翠榴石有较高的色散和光泽，好的翠榴石质地清澈，色泽鲜明。同样是铬致色。但是翠榴石最让人失望的是，没有大颗粒的，上一克拉的就比较少见了，10克拉以上的就只有在某某拍卖会，某某博物馆才能看见了。除了被切割成祖母绿型，翠榴石也常被切割成圆钻型以突出它的高色散，翠榴石的高色散和其中的“马尾巴”包裹体是其重要识别标志。

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