Гранат

Гранат се група силикатни минерали кои се користат уште од бронзеното доба како скапоцени камења и абразиви.
Сите видови гранати поседуваат слични физички својства и кристални форми, но се разликуваат по хемиски состав. Различните видови се пироп, алмандин, спесартин, гросулар (сорти од кои се хесонит или цимет-камен и цаворит ), уваровит и андрадит . Гранатите сочинуваат две серии на цврсти раствори: пироп-алмандин-спесартин (пиралспит), со опсег на составот; и уваровит-гросулар-андрадит (уграндит), со опсег на составот .
1 Етимологија
Зборот ''гранат'' доаѓа од средноанглискиот збор ''gernet'' од 14 век, што значи „темно црвено“. Позајмено е од старофранцуската ''граната'' од латинскиот ''granatus,'' од ''granum'' („жито, семе“). Хесонитскиот гранат е исто така наречен „гомед“ во индиската литература и е еден од деветте скапоцени камења во ведската астрологија што ја сочинуваат Наваратна.
2 Физички својства
2.1 Својства
Видовите гранат се наоѓаат во секоја боја, а најчести се црвеникавите нијанси. Сините гранати се најретките и првпат биле пријавени во 1990-тите.
Својствата за пренос на светлина на видовите гранетите може да варираат од проѕирни примероци со квалитет на скапоцени камења до непроѕирните сорти што се користат за индустриски цели како абразиви. Сјајот на минералот е категоризиран како стаклестест (како стакло) или смолест (како килибар).
2.2 Кристална структура
Гранатите се силикатни минерали со општа формула ''X''<sub>3</sub>''Y''<sub>2</sub> ( ) <sub>3</sub> . Местото ''X'' обично е окупирано од двовалентни катјони ( Ca, Mg, Fe, Mn)<sup>2+</sup> и местото ''Y'' од тривалентни катјони (Al<sup>3+</sup>, Fe<sup>3+</sup>, Cr3<sup>+</sup>) во октаедрална / тетраедрална рамка со [SiO<sub>4</sub>]<sup>4−</sup> тетрахедрација. Гранатите најчесто се наоѓаат во навиката на додекаедарските кристали, но најчесто се среќаваат и во навиката на трапезоедар, како и во хексоктаедралната навика. Тие се кристализираат во кубниот систем, со три оски кои се со еднаква должина и нормални една на друга, но никогаш не се кубни бидејќи, и покрај тоа што се изометриски, фамилиите {100} и {111} на рамнините се исцрпени. Гранетите немаат никакви рамнини за расцепување, така што, кога ќе се скршат под стрес, се формираат остри, неправилни (конхоидни) парчиња.
2.3 Цврстина
Бидејќи хемискиот состав на гранат варира, атомските врски кај некои видови се посилни отколку кај другите. Како резултат на тоа, оваа минерална група покажува опсег на цврстина на Мохсовата скала од околу 6,0 до 7,5. Потврдите видови како алмандин често се користат за абразивни цели.
2.4 Магнетици кои се користат во идентификацијата на сериите на граннат
За целите на идентификација на скапоцените камења, одговорот за прибирање на силен неодимиумски магнет го одвојува гранатот од сите други проѕирни скапоцени камења што вообичаено се користат во трговија со накит. Мерењата на магнетната подложност во врска со индексот на рефракцијаможе да се користат за да се разликуваат видовите и сортите на гранат и да се одреди составот на гранатите во однос на процентите на видовите на крајниот член во поединечен скапоцен камен.
3 Вид на краен член на групата гранат
3.1 Пиралспит гранети – алуминиум во Y локацијата
* Алмандин: Fe<sub>3</sub>Al<sub>2</sub>(SiO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>* Пироп: Mg<sub>3</sub>Al<sub>2</sub>(SiO<sub>4</sub>) <sub>3</sub>* Спесартин: Mn<sub>3</sub>Al<sub>2</sub> (SiO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>
3.1.1 Алмандин
Алмандин, понекогаш погрешно наречен алмандит, е модерен скапоцен камен познат како карбункул (иако првично речиси секој црвен скапоцен камен бил познат по ова име). Терминот „карбункул“ е изведен од латинскиот што значи „жив јаглен“ или запален јаглен. Името ''Алмандин'' е расипување на Алабанда, регион во Мала Азија каде што овие камења биле исечени во античко време. Хемиски, алмандинот е железо-алуминиумски гранат со формулата Fe<sub>3</sub>Al<sub>2</sub>(SiO<sub>4</sub> )<sub>3</sub>; длабоко црвените проѕирни камења често се нарекуваат скапоцен гранат и се користат како скапоцени камења (што се најчести од скапоцените гранети). Алмандинот се јавува во метаморфни карпи како што се мика шкрилци, поврзани со минерали како што се ставролит, кианит, андалузит и други. Алмандин има прекари на ориентален гранат, алмандин рубин и карбункул.
3.1.2 Пироп
Пиропот (од грчкиот ''pyropós'' што значи „огнен“) е со црвена боја и хемиски е алуминиумски силикат со формулата Mg<sub>3</sub>Al<sub>2</sub>(SiO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>, иако магнезиумот може делумно да се замени со калциум и железо. Бојата на пиропот варира од длабоко црвена до црна. Скапоцените камења од пироп и спесартин се пронајдени од дијамантните кимберлити Слоан во Колорадо, од Бишоп конгломерат и во лампрофир од терцијар на планината Кедар во Вајоминг.
Различни пиропи од округот Мејкон, Северна Каролина имаат виолетово-црвена нијанса и се нарекуваат ''родолит'', грчки значи „роза“. Во хемискиот состав може да се смета како суштински изоморфна мешавина од пироп и алмандин, во сооднос од два дела пироп на еден дел алмандин. PПиропот има трговски имиња од кои некои се погрешни имиња ; ''Рубин од рт'', ''рубин од Аризона'', ''рубин од Калифорнија'', ''рубин на Карпестите планини'' и ''боемски рубин'' од Чешката Република.
Пиропот е индикатор за карпите под висок притисок. Карпите добиени од земјин плашт (перидотити и еклогити) најчесто содржат пиропска сорта.
3.1.3 Спесартин
Спесартин или спесартит е манган алуминиумски гранат, Mn<sub>3</sub>Al<sub>2</sub> (SiO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>. Неговото име е изведено од Spessart во Баварија. Најчесто се јавува кај скарни, гранит пегматит и сродни карпи, и кај одредени метаморфни филити со низок степен. Спесартин од портокалово - жолта боја се наоѓа во Мадагаскар. Виолетово-црвените спесартини се наоѓаат во риолитите во Колорадо и Мејн.
3.1.4 Пироп-спесартин (син гранат или гранат што ја менува бојата)
Сините пиропе-спесартински гранети беа откриени кон крајот 1990-тите во Бекили, Мадагаскар. Овој тип е пронајден и во делови од САД, Русија, Кенија, Танзанија и Турција . Ја менува бојата од сино-зелена во виолетова во зависност од температурата на бојата на светлината за гледање, како резултат на релативно високите количини на ванадиум (околу 1 wt.% V<sub>2</sub>O<sub>3</sub>).
Постојат и други сорти на гранати кои ја менуваат бојата. На дневна светлина, нивната боја се движи од нијанси на зелена, беж, кафеава, сива и сина, но при блескаво светло, тие се појавуваат црвеникава или виолетова/розова боја.
Ова е најреткиот вид гранат. Поради неговиот квалитет што ја менува бојата, овој вид гранат наликува на хризоберил.
3.2 Уграндитска група – калциум во местото X
* Андрадит: Ca<sub>3</sub>Fe<sub>2</sub>(SiO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>* Гросул: Ca<sub>3</sub>Al<sub>2</sub>(SiO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>* Уваровит: Ca<sub>3</sub>Cr<sub>2</sub> (SiO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>
3.2.1 Андрадит
Андрадитот е калциум-железен гранат, Ca<sub>3</sub>Fe<sub>2</sub> (SiO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>, има променлив состав и може да биде црвен, жолт, кафеав, зелен или црн. Препознатливите сорти се демантоидни (зелени), меланит (црни), и топазолит (жолти или зелени). Црвено-кафеавата проѕирна разновидност на колофонит е препознаена како делумно застарено име. Андрадитот се наоѓа во скарните и во длабоко вкоренетите магматски карпи како сиенитот како и серпентините и зелените шкрилци. Демантоид е една од најценетите видови на гранат.
Гросулар е калциум-алуминиумски гранат со формулата Ca <sub>3</sub> Al <sub>2</sub> (SiO <sub>4</sub> ) <sub>3</sub>, иако калциумот делумно може да се замени со црно железо а алуминиумот со железо. Името гросулар е изведено од ботаничкото име за цариградско грозде, ''grossularia'', во однос на зелениот гранат од оваа композиција што се наоѓа во Сибир. Други нијанси вклучуваат циметно кафеава (вид на цимет камен), црвена и жолта. Поради неговата помала цврстина во однос на цирконот, на кој личат жолтите кристали, тие се нарекуваат и ''хесонит'' од грчки што значи инфериорен. Гросулар се наоѓа во скарните, во контактите на метаморфозирани варовници со везувианит, диопсид, воластонит и вернерит.
Гросуларниот гранат од Кенија и Танзанија е наречен цаворит. Цаворит првпат бил опишан во 1960'тите во областа Цаво во Кенија, од каде што скапоцениот камен го добил името.
3.2.2 Уваровит
Уваровитот е гранат со калциум хром со формулата Ca<sub>3</sub>Cr<sub>2</sub> (SiO<sub>4</sub>)<sub>3</sub> . Ова е прилично редок гранат, со светло зелена боја, кој обично се среќава како мали кристали поврзани со хромит во перидотит, серпентинит и кимберлити. Се наоѓа во кристални мермери и шкрилци на планините Урал во Русија и Оутокумпу, Финска. Уваровит е именуван по грофот Уваро, руски царски државник.
3.3 Поретки видови
* Калциум во местото ''X''** Голдманит:
** Кимзеите:
** Моримотоит:
** Шорломит:
* Лежиште на хидроксид – калциум во местото ''X''** Хидрогросуларно:
*** Хибшит: (каде што x е помеѓу 0,2 и 1,5)
*** Катоита: (каде што x е поголем од 1,5)
* Магнезиум или манган во местото ''X''** Кнорингит:
** Мажорит:
** Калдерит:
3.3.1 Кнорингит
Кнорингит е вид на магнезиум-хром гранат со формулата Mg<sub>3</sub>Cr<sub>2</sub>(SiO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>. Чистиот краен крорингит никогаш не се појавува во природата. Пиропот богат со компонентата на норингит се формира само под висок притисок и често се наоѓа во кимберлитите. Се користи како индикаторски минерал во потрагата по дијаманти.
4 Гранат структурна група
* Формула: X<sub>3</sub>Z<sub>2</sub> (TO<sub>4</sub>)<sub>3</sub> (X = Ca, Fe, итн., Z = Al, Cr, итн., T = Si, As, V, Fe, Al)
** Сите се кубни или силно псевдокубни.
IMA/CNMNC, Минерално име, Формула, Кристал систем, Точка на група, Вселенска група
04 Oxide, Bitikleite-(SnAl), Ca<sub>3</sub>SnSb(AlO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>, isometric, mm, Iad
04 Oxide, Bitikleite-(SnFe), Ca<sub>3</sub>(SnSb<sup>5+</sup>)(Fe<sup>3+</sup>O<sub>4</sub>)<sub>3</sub>, isometric, mm, Iad
04 Oxide, Bitikleite-(ZrFe), Ca<sub>3</sub>SbZr(Fe<sup>3+</sup>O<sub>4</sub>)<sub>3</sub>, isometric, mm, Iad
04 Tellurate, Yafsoanite, Ca<sub>3</sub>Zn<sub>3</sub>(Te<sup>6+</sup>O<sub>6</sub>)<sub>2</sub>, isometric, mm or 432, Iad or I4<sub>1</sub>32
08 Arsenate, Berzeliite, NaCa<sub>2</sub>Mg<sub>2</sub>(AsO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>, isometric, mm, Iad
08 Vanadate, Palenzonaite, NaCa<sub>2</sub>Mn<sup>2+</sup><sub>2</sub>(VO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>, isometric, mm, Iad
08 Vanadate, Schäferite, NaCa<sub>2</sub>Mg<sub>2</sub>(VO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>, isometric, mm, Iad
* IMA/CNMNC – Никел-Струнц – Подкласа на минерали: 09. Несосиликат
** Никел-Штрунц класификација: 09. АД.25
* Користена литература: Mindat.org; име на минерали, хемиска формула и вселенска група (American Mineralogist Crystal Structure Database) на IMA Database of Mineral Properties/ RRUFF Project, Univ. од Аризона, бил претпочитан поголемиот дел од времето. Помалите компоненти во формулите се изоставени за да се потенцира доминантниот хемиски краен член што го дефинира секој вид.
5 Синтетички гранети
Познати и како гранети од ретки земји.
Кристалографската структура на гранатите е проширена од прототипот за да вклучи хемикалии со општата формула ''A''<sub>3</sub>''B''<sub>2</sub> ( ''C'' O<sub>4</sub>)<sub>3</sub>. Покрај силициумот, на локацијата ''C'' се поставени и голем број елементи, вклучувајќи германиум, галиум, алуминиум, ванадиум и железо.
Итриум алуминиумски гранат (YAG), Y<sub>3</sub>Al<sub>2</sub>(AlO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>, се користи за синтетички скапоцени камења. Поради неговиот прилично висок индекс на рефракција, YAG се користел како дијамантски симулант во 1970-тите додека не биле развиени методите за производство на понапредниот симулант кубен цирконски во комерцијални количини. Кога се допингува со неодимиум (Nd<sup>3+</sup> ), ербиум или гадолиниум YAG може да се користи како средство за ласирање во Nd:YAG ласерите, Er:YAG ласерите и Gd:YAG ласерите соодветно. Овие допирани YAG ласери се користат во медицински процедури, вклучувајќи ласерско обновување на кожата, стоматологија и офталмологија.
Интереи магнетни својства се јавуваат кога се користат соодветните елементи. Во итриум железо гранат (ЈИГ), И<sub>3</sub>Фе<sub>2</sub>(Фео<sub>4</sub>)<sub>3</sub> петте железни јони зафаќаат два октаедар и три тетраедар сајтови, со итриум(III) јони координирани од осум кислородни јони во неправилна коцка. Железните јони на двете места за координација покажуваат различни врти што резултира со магнетни однесување. ЈИГ е фермагнетни материјал кој има Кириева температура од 550K. Итриум железо гранат може да се направи во ЈИГ сфери кои служат како магнетно нагодување филтри и резонатори за фреквенции на микробранова печка.
Лутетиум алуминиумски гранат (LuAG),, е неорганско соединение со уникатна кристална структура првенствено позната по неговата употреба во високоефикасни ласерски уреди. LuAG е исто така корисен во синтезата на проѕирна керамика. LuAG е особено фаворизиран во однос на другите кристали поради неговата висока густина и топлинска спроводливост. Има релативно мала решетаста константа во споредба со другите гранати од ретки земји, што резултира со поголема густина што создава кристално поле со потесни широчини на линии и поголемо енергетско ниво расцепување во апсорпција и емисија.
Тербиум галиум гранат (TGG) ,, е ротирачки материјал од Фарадеј со одлични својства на транспарентност и е многу отпорен на ласерско оштетување. TGG може да се користи во оптички изолатори за ласерски системи, во оптички циркулатори за системи со оптички влакна, во оптички модулатори и во сензори за струја и магнетно поле.
Друг пример е гадолиниум галиум гранат (GGG) , кој се синтетизира за употреба како подлога за течна фаза епитаксија на магнетни гранат филмови за меур меморија и магнето-оптички апликации.
6 Геолошко значење
Минералниот гранат најчесто се наоѓа во метаморфните и во помала мера магматските карпи. Повеќето природни гранати се композициски зонирани и содржат подмножества. Нејзината структура на кристална решетка е стабилна при високи притисоци и температури и затоа се наоѓа во метаморфните карпи на зелено-шкрист фација вклучувајќи ги гнајс, роговиден шкрилци и мика шкрилци. Составот што е стабилен на условите за притисок и температура на земјината обвивка е пиропот, кој често се наоѓа кај перидотите и кимберлитите, како и кај серпентините што се формираат од нив. Гранетите се уникатни по тоа што можат да ги снимаат притисоците и температурите на врвниот метаморфизам и се користат како геобарометри и геотермометри во проучувањето на геотермобарометријата која ги одредува „PT Paths“, Патеки за притисок-температура. Гранетите се користат како индексен минерал при разграничувањето на изоградите во метаморфните карпи. Композициското зонирање и инклузии може да ја означат промената од растот на кристалите при ниски температури до повисоки температури. Гранетите кои не се композициски зонирани повеќе од веројатно доживеале ултра високи температури (над 700 °C) што довело до дифузија на главните елементи во кристалната решетка, ефективно хомогенизирајќи го кристалот или тие никогаш не биле зонирани. Гранатите, исто така, можат да формираат метаморфни текстури кои можат да помогнат во толкувањето на структурните иистории.
Покрај тоа што се користат за пренесување услови на метаморфизам, гранатите може да се користат и за датира одредени геолошки настани. Гранатот е развиен како геохронометар U-Pb, до датумот на староста на кристализација , како и термохронометар во (U-Th)/He системот до датумот на ладење под температурата на затворање.
Гранетите можат да бидат хемиски изменети и најчесто се менуваат во серпентин, талк и хлорит.
6.1 Најголем гранат кристал
Отворениот рудник Бартон Гарнет, кој се наоѓа на планината Гор во планините Адирондак, ги дава најголемите единечни кристали од гранат во светот; дијаметрите се движат од 5 до 35 см и обично просечни 10–18см.
7 Употреба
7.1 Скапоцени камења
Црвените гранати биле најчесто користените скапоцени камења во доцноантичкиот римски свет и уметноста од периодот на миграција на „ варварските “ народи кои ја презеле територијата на Западното Римско Царство. Илјадници тамрапарниски пратки со злато, сребро и црвен гранат биле направени во стариот свет, вклучително и во Рим, Грција, Блискиот Исток, Серика и Англосаксонците; Неодамнешните наоди, како што се „ Стафордшир“ и приврзокот на скелетот на жената Винфартинг од Норфолк, потврдуваат воспоставен трговски пат со скапоцени камења со Јужна Индија и Тамрапарни (древна Шри Ланка), познат уште од антиката по производство на скапоцени камења.
Алмандинскиот гранат е државниот минерал на Конектикат, ѕвездениот гранат е државниот скапоцен камент на Ајдахо, гранатот е државниот скапоцен камен на Њујорк, и гросуларниот гранат е државниот скапоцен камен на Вермонт.
7.2 Индустриски употреби
Гранат песокот е добар абразив и вообичаена замена за силициумски песок при песочно минирање. Алувијалните зрна од гранат кои се позаоблени се посоодветни за такви третмани со минирање. Помешан со вода со многу висок пристисок, гранат се користи за сечење челик и други материјали во млазовите на вода . За сечење воден млаз, гранат извлечен од тврди карпи е погоден бидејќи е поаголен во форма, па затоа е поефикасен во сечењето.
Гранет хартијата е омилена как шкафарите за доработка на голо дрво.
Гранат песок се користи и за медиуми за филтрирање на вода.
''Речниот гранат'' е особено застапен во Австралија. Речниот песочен гранат се јавува како таложно место.
8 Поврзано
* Абразивно минирање