石榴石族矿物分述

石榴石族矿物分述_结晶矿物学

三、石榴石族矿物分述

石榴石为石榴石族矿物的统称，因矿物晶体形状似石榴籽而得名。这一族矿物的化学成分可用通式A₃B₂［SiO₄］₃来表述，式中A主要代表二价阳离子，离子种类有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺及Y、Na、K等；B主要代表三价阳离子，离子种类有Al³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、V³⁺及Ti⁴⁺、Zr⁴⁺等。B类离子间的类质同象替换比较容易，也就比较发育；A类离子由于Ca²⁺半径较大，难以与其它离子发生类质同象代替。而其他A、B类离子间可发生有限或无限的类质同象代替，形成许多种石榴石族矿物，如锰石榴石、锰铁榴石、铁石榴石、镁铁榴石、镁铬榴石、锰钒榴石、黑榴石、钙钛榴石、水钙铝榴石、水钙铁榴石等。

石榴石族矿物以成分中的Ca与Al为依据，划分为两个系列，即铝质榴石系列与钙质榴石系列。

（一）铝质榴石系列叙述

这一系列包括的矿物种主要有镁铝榴石、铁铝榴石、锰铝榴石，这三种矿物的主要特征见表18－1－2，其他特征如下：

1.化学成分

镁铝榴石：成分中含有Fe、Mn少量代替Mg，产于金伯利岩中的镁铝榴石常有Cr代替Al，且含Cr高者呈紫红色，低者呈橙色。

铁铝榴石：成分中含有Mg、Mn少量代替Fe。

锰铝榴石：成分中含有Mg、Fe少量代替Mn。

2.晶体结构

石榴石族的所有矿物的晶体结构均相同，差异在于充填的A、B的离子种类不同，晶体结构为石榴石型。如图18－1－6所示，在结构中，六个孤立的［SiO₄］四面体被一个由B类离子构成［BO₆］以共角顶方式联结，其间形成较大的畸变立方十二面体空隙，空隙中间位置被A类离子占领，其配位数为8。这个［AO₈］配位多面体与［BO₆］以共棱方式联结。每个O与一个A类离子、一个Si和2个B类离子联结。这一结构方式导致石榴石中各方向化学键一致，使得其晶体对称性高，为等轴晶系。晶体形态呈三向等长，无解理，密度大，抗风化能力特强。

3.成因产状与矿物共生组合

镁铝榴石为高压环境下形成的矿物，主要形成于超基性岩及一些变质岩中。在超基性的金伯利岩中，镁铝榴石与橄榄石、金云母、铬透辉石、镁钛铁矿、铬铁矿、铬尖晶石、钙钛矿、磷灰石、金刚石等矿物共生；在超基性的煌斑岩及二辉橄榄岩中，镁铝榴石与橄榄石、斜方辉石、单斜辉石等矿物共生；在变质的榴辉岩中，镁铝榴石与绿辉石等矿物共生。外生条件下，镁铝榴石可形成砂矿。

图18－1－6　石榴石晶体结构

铁铝榴石为区域变质作用下形成的主要典型矿物。常产于各种变质的片岩、片麻岩、角闪岩等岩石中，主要与角闪石、斜长石、石英、黑云母、榍石、锆石等矿物共生。个别接触变质岩中也少量形成。在外生条件下，铁铝榴石可形成砂矿。

锰铝榴石主要产于伟晶岩、花岗岩和锰矿床中，为含锰沉积岩与岩浆反应的产物。在花岗岩中，锰铝榴石常与白云母、黑云母、斜长石、石英、绿柱石、电气石、锆石、磷灰石、金红石等矿物共生。此外，锰铝榴石也有少量产于片岩、石英岩中。

表18－1－2　镁铝榴石、铁铝榴石、锰铝榴石的主要特征

4.鉴定特征

镁铝榴石：具有石榴籽形态，高硬度，呈紫红色颜色。

铁铝榴石：具有石榴籽形态，高硬度，呈褐、暗红色颜色。

锰铝榴石：具有石榴籽形态，高硬度，呈玫瑰红－黄褐色颜色。

5.用途

镁铝榴石主要作为寻找金刚石矿床的指示矿物，以富Cr的紫红色镁铝榴石中的Cr/（Cr+Al）值作为指标，当其值大于0.1时，可指示金刚石为富矿；当其值小于0.1时，可指示金刚石为贫矿或无。晶形大而完整，颜色美丽者可作为宝石原料。

铁铝榴石可作为研究变质条件的指示矿物，其成分比值可作为地质温压计使用。也可作为研磨材料。晶形大而完整，颜色美丽者可作为宝石原料。

锰铝榴石可作为寻找锰矿床的指示矿物。晶形大而完整，颜色美丽者可作为宝石原料。

（二）钙质榴石系列叙述

这一系列包括的矿物种主要有钙铝榴石、钙铁榴石、钙铬榴石，这三种矿物的主要特征见表18－1－3，其他特征如下：

表18－1－3　钙铝榴石、钙铁榴石、钙铬榴石的主要特征

1.化学成分

钙铝榴石：成分中Al可被Fe及少量的Ti以类质同象方式替换。成分中也可含Mn、Mg、Na、K等少量元素。

钙铁榴石：成分中Fe可被Al、Ti、Cr以类质同象方式替换：当含Ti（1～4）％被称为黑榴石；含Ti（＞4％）时被称为钙钛榴石或钛榴石；当含少量的Cr且透明，颜色呈翠绿色者被称为翠榴石。

钙铬榴石：成分中Cr可被Al、Fe以类质同象方式替换，也有少量的Mg、Mn进入晶体中。

2.晶体结构

这三种矿物的晶体结构均为石榴石型。

3.成因产状和矿物共生组合

钙铝榴石为典型的接触交代成因的钙矽卡岩矿物。钙铝榴石常产于灰岩与岩浆岩的接触变质带中，与透辉石、硫化物等矿物共生。

钙铁榴石为典型的接触交代成因的钙矽卡岩矿物。钙铁榴石常产于灰岩与岩浆岩的接触变质带中，与透辉石、钙铁辉石等矿物共生；也可产于绿帘石化石英脉中，与斜长石、石英、绿帘石、磁铁矿等矿物共生；含钛钙铁榴石主要产于碱性伟晶岩和碱性火山岩中，与正长石、霓石、霓辉石、霞石、含钛黑云母等矿物共生。

钙铬榴石为比较稀有的一种矿物。钙铬榴石常产于富铬的超基性岩中，与铬铁矿、橄榄石等矿物共生。

4.鉴定特征

钙铝榴石：具有无－浅红或浅绿色，石榴籽形态，高硬度。

钙铁榴石：具有褐－黑色，石榴籽形态，高硬度。

钙铬榴石：具有翠绿－墨绿色，石榴籽形态，高硬度。

5.用途

钙铝榴石可作为寻找矽卡岩型白钨矿矿床的标志矿物。其颜色漂亮者可作为玉石原料。

钙铁榴石可作为研磨材料。颜色漂亮者，如翠榴石则为高档的宝石原料。

钙铬榴石颜色美丽者可作为宝石材料；也可作为寻找铬铁矿矿床的指示矿物。