Тема: Кристаллохимические особенности ювелирного кордиерита

Кордиерит впервые описал французский геолог Пьер Луи Антуан Кордьер, по имени которого минерал был назван. Широко используются названия: «иолит» (употребляется, возможно, чаще, чем «кордиерит» для обозначения ювелирных разновидностей), «дихроит». Название «иолит» происходит от греческого слова ion- фиолетовый, что указывает на окраску минерала, а «дихроит» - от греческого слова dixpoos (двуцветный), что подчеркивает замечательное свойство этого минерала изменять цвет в зависимости от направления.
В химическом отношении это магнезиальный (магнезиально-железистый) алюмосиликат. Формула кордиерита - (Mg,Fe)2Al3(AlSi5O18). Внутри каркаса кордиерита кольца кремне- алюмокислородных тетраэдров вдоль оси «с» формируют каналы, которые заполняются щелочными катионами (Na, К, Cs). В позициях Mg (Fe) могут размещаться атомы Mn, Li, Со. Позиции Al могут занимать атомы Fe3+, Be, Ti. Вдобавок к щелочным катионам, адсорбируются специальные молекулы, такие как Н2О и СO2, обычно находящиеся в каналах природных кордиеритов, а также другие летучие, такие как: He, Аг, СО, N2, O2, Ne, H2S и гидрокарбонат (рис. 1).
Этот минерал кристаллизуется в ромбической сингонии, ромбо-бипирамидальном классе симметрии. Встречается в виде псевдогексагональных или призматических кристаллов, но чаще в виде зерен неправильной формы, вкрапленных в породу, или сплошных масс.
Кордиерит — отчетливо плеохроичный минерал. Направлениям наименьшего, среднего и наибольшего показателей преломления соответствуют желтоватый, светло - синий и темно - синие цвета. В направлении, параллельном ребрам призмы, цвет темно - синий, а в поперечных направлениях он желтоватый или светло - синий.
Прозрачные участки кристаллов кордиерита редко бывают крупного размера, поэтому ограненные камни обычно имеют массу 1-10 карат. При огранке для получения наибольшей густоты цвета необходимо ориентировать площадку камня под прямым углом к ребрам призмы.
Значительный интерес представляет ювелирный кордиерит, месторождения которого известны в Финляндии, Гренландии, Шри-Ланке, Мьянме, Индии, на Мадагаскаре. Несколько проявлений и месторождений ювелирного кордиерита хорошего качества известно на Восточном Памире.
В нашей стране прозрачные кордиериты были открыты в 1856 году Н.И. Кокшаровым на Среднем Урале. Позже они были найдены в Забайкалье и ряде других мест.
В Вашингтоне экспонируются ограненные кордиериты из Шри-Ланка массой 15,6 и 10,2 карат и до 9 мм диаметром из месторождения Хаддам в США, штат Коннектикут. Из кордиерита месторождений Финляндии были изготовлены наборы украшений, подаренные датской королеве Маргарет и английской принцессе Диане. Наибольший из обработанных кордиеритов - уникальный кусок кристалла ювелирного качества массой 177 г (885 карат) экспонируется в Британском музее Лондона. Кордиерит использовали также для имитации сапфира, его светло-синие камни называли водяным сапфиром, темно-синие - рысим сапфиром.
Целью данной работы является изучение особенностей химического состава, кристаллической структуры и свойств ювелирных кордиеритов. В качестве рабочего материала были взяты ювелирные кордиериты из различных месторождений.
Главными объектами исследования стали ювелирные кордиериты из месторождений Восточного Памира, а также в коллекции представлены кордиериты из Танзании и Финляндии. В целом рабочая коллекция составила 15 ограненных камней различной формы и массы:
1. 2 образца из Танзании Т-1, Т-2;
2. 10 образцов из Восточного Памира П-1, П-2, П-3, П-4, П-5;
3. 3 образца из Финляндии Ф-1, Ф-2, Ф-3
Задачи исследования:
1. Установить корреляционные зависимости между составом, параметрами решетки и показателями преломления;
2. Показать взаимосвязь геммологических характеристик ювелирных кордиеритов с особенностями их химического состава и кристаллической структуры.
Для решения поставленных задач в ходе работы использовались геммологические и минералогические методы исследования.
Геммологичекие (неразрушающие) методы:
• На геммологическом рефрактометре были измерены показатели преломления кордиеритов;
• С использованием геммологического микроскопа и бинокуляра были изучены включения.
Минералогичекие методы:
1. С помощью микрозондового анализа определили химический состав образцов, на основе результатов анализа были рассчитаны коэффициенты в формулах кордиеритов;
2. С помощью рентгенофазового анализа измерили параметры элементарной решетки и индекс искажения Δ;
3. С помощью инфракрасной и рамановской спектроскопии были оценены содержания СО2 и Н2О в каналах структуры кордиерита.
Автор выражает благодарность научному руководителю Анатолию Александровичу Золотареву за помощь в написании этой работы и предоставлении материала, Владимиру Владимировичу Шиловских за помощь при проведении микрозондового анализа, Марие Михайловне Мачевариани за помощь при проведении и интерпретации результатов рамановской спектроскопии, Ольге Геннадьевне Бубновой за помощь при проведении ИК-спектроскопии и обработке результатов, Андрею Анатольевичу Золотареву за помощь при проведении и интерпретации результатов РФА.
Рисунок 1. Структура кордиерита
Т1 и Т2 – тетраэдрические позиции 4х и 6 членных колец Al-Si-O тетраэдров.
Рисунок.
Купить

В результате геммологического изучения ювелирных кордиеритов из главных источников их поступления на рынок драгоценных камней нам удалось сделать ряд выводов:
По химическому составу все изученные кордиериты являются маложелезистыми, для изученных образцов из месторождений Таджикистана коэффициент железистости равен 5-14 %, для образцов из Танзании – 8-11 %, кордиериты из Финляндии отличаются наибольшими значениями: 23-27 %. Так же нами отмечено невысокое содержание щелочей (в частности Na) в изученных образцах. Количество летучих компонентов в кордиеритах из разных месторождений не превышает 2,1%. При этом наибольшее количество воды обнаружено в кордиеритах из Танзании, а наибольшее количество углекислого газа в кордиеритах из Таджикистана.
В структурном плане все изученные кордиериты относятся к высокоупорядоченной ромбической модификации.
Метрика решетки хорошо коррелируется с железистостью. С увеличением железистости ао и bо возрастают, а со уменьшается.
Показатели преломления не сильно отличаются для разных образцов, лишь кордиериты Финляндии дают несколько большие значения.
Все изученные образцы ювелирных кордиеритов не отличаются безупречной чистотой. Нами были обнаружены минеральные и газово-жидкие включения. Кордиериты из Финляндии характеризуются присутствием различных включений. Особенность Памирских кордиеритов в том, что газово-жидкие включения создают в них эффект кошачьего глаза.
Купить