Кристаллографическое описание опала

Кристаллохимическое описание опала

(на примере β-Кварца)

Кварц

Ему соответствует карточка в картотеке МИНКРИСТ № 3896.

Пространственная группа β-кварца: P 6₂22; Параметры решетки можно описать следующими данными: а= 5.01 А, с= 5.47 А. Молярная масса SiO₂ равна: М(SiO₂) = 60 г/моль, число формульных единиц в элементарной ячейке равняется 3. Координационное число атомов кремния по кислороду= 4, чему соответствует координационный многогранник – тетраэдр. В случае кислорода, то у него координационное число по атомам кремния= 2 и расположены в форме гантели. Расчет рентгеновской плотности:

;

А= 1.66 * 10^-24 моль – пересчетный коэффициент

Так как сингония – гексагональная то объем элементарной ячейки рассчитывается по формуле:

V_э.я. = а² * с * = 118.903 * 10^-24 см³, а следовательно плотность будет равна:

= 2.513 г/см³

β-кварц относится к группе каркасных кремнеземов. Каждый кислород тетраэдра является в этой структуре мостиковым, а сами тетраэдры представляют собой трехмерный каркас.

Плотнейшей упаковки не наблюдается.

Штрихрентгенограмма и соответствующая ей CPDS – карта

β-кварца представлены ниже:

Где ось ординат - это интенсивность (I/I₀), выраженная в %;

Ось абсцисс – межплоскостное расстояние d(hkl).

Более подробные данные рентгено-фазового анализа:

Длина волны для расчетных поликристалл-рентгенограмм: Cu=1.54056

Тэта-интервал для CPDP: T/I = 1-45.

Кристаллографическое описание опала

(на примере β-кварца)

Кварц(Опал)

Структурный тип: высокотемпературный β-кварц, его формула: SiO₂. Кварц относится в средней категории гексагональной сингонии, у него аксиальный вид симметрии(24 вид симметрии). Пространственную группу кварца можно описать: P 6₂22. Его кристалл образован двумя простыми формами огранения. Это:

1. гексагональная призма

2. гексагональная дипирамида

Также в кристалле имеется одно единичное направление (вдоль оси симметрии 6-го порядка).

Установка кристалла и стереографическая проекция:

L₆

L₂ L₂

Параметры ячейки у β-кварца: а= 5.01Ангстрем; b= 5.01Ангстрем; с= 5.47Ангстрем; Углы между осями: α=β=90^о; γ=120^о

По данным базы Минкрист:

Длина волны для расчетных поликристалл-рентгенограмм: Cu=1.54056;

Расчетная плотность составляет: p = 2.52г/см³;

Потенциальная энергия решетки (рассчитана согласно Leslie Glasser and H.Donald Brooke Jenkins"Lattice Energies and Unit Cell Volumes of Complex Ionic Solids" J. Am. Chem.Soc., Vol. 122, No. 4, 2000): 12325 кДж/моль;

"Ионная сила" ½ Σ n_iz_i²= 12

В программе d3d crystal построены одно основное изображение кристалла, а также четыре возможных других формы, которые могут быть или есть в нем.

Отличие β-кварца от опала.

Отличается он, во-первых, кристаллической структурой, так как опал не образует кристаллов, он – аморфный. Опал, благодаря его внутренней структуре, обладает опалесценцией (рассеяние попадающего света в виде радужной игры цветов). Излом у опала – неровный, в отличие от раковистого излома у кристаллического β-кварца. Твердость опала: от 5.5 до 6.5, что немного уступает семёрке по твердости β-кварца. Скорее всего, это из-за того, что в нем присутствуют молекулы воды. В опале, из-за его стекловатой(аморфной) структуры, могут присутствовать не только кристаллы β-кварца, а могут быть и другие. Это может быть тридимит, кристобалит, α-кварц и т.д.

Образование опалов. Виды опалов

Образование опалов в природе происходит в условиях, когда образуются маленькие сферы кремнезема и они не разрастаются до больших размеров. При этом раствор кремнезема остается в полостях породы, а испарение воды происходит очень медленно (в течении нескольких тысяч лет). Пример: на месторождении Андемука (Южная Австралия) опал приурочен к слою конгломератов на глубине 10 - 40 м. Выше этого слоя лежат кремнесодержащие породы, которые служат источником вещества для образования опала. Снизу конгломераты подстилают бентонитовые глины, которые препятствуют проникновению кремнеземсодержащего раствора в нижележащие слои. Опал отлагается из этого раствора в полостях конгломератов, который медленно испаряясь становится все более концентрированным.

Штат Невада является одним из крупных месторождений опала. Месторождение Bonanza (в штате Невада) возникло на месте озера, которое существовало миллионы лет назад. По берегам озера росли деревья, сучья которых периодически падали в воду (или близко к воде), древесина загнивала, а после, при помощи вулканического пепла, она превращалась в опал.

Мелкие опалы там можно найти, просто «копаясь» в песке (лежат они буквально под ногами). Более крупные и дорогие опалы, в основном, находятся в насыпях (берегах высохших озер).

Наиболее яркие примеры оттуда, найденные хозяевами этого месторождения(заповедника):

Трутовик – камень от заболевшего загнившего лесного кедра. Обладает опаловыми вкраплениями – это места гниения кедра;

Зеленый опал – в нем можно увидеть «сине – зеленый алмаз»;

Опал темно-синего цвета – в нем много древесины;

В насыпях также можно найти черный опал. Он считается самым драгоценным видом опала и может стоить огромную сумму «зелененьких».

Кроме того, черный опал является символом штата Невада.

Еще одно месторождение находится неподалеку - в Орегоне, это – «Можжевеловая гора». Можжевеловая гора славится как месторождение огненных опалов.

Огненные опалы очень хорошо ограняются. Как появились: появились они вокруг горячих источников; вода просачивалась в трещины скал или камней, «забирая» с собой мелкие песчинки и образовавшаяся смесь заполняла пустоты – так и получился огненный опал.

«Научное» обоснование происхождения опала:

Опалы образуются как в эндогенных, так и в экзогенных условиях, но главным образом в экзогенных при разложении силикатов в процессе выветривания самых различных по составу горных пород, чаще ультраосновных. Кремнезём, освобождающийся при распаде кристаллических структур силикатов, переходит первоначально в золь, при коагуляции которого выпадает в зоне элювия в виде желваков натечной формы или отлагается метасоматическим путем, часто совместно с гидроокислами железа, алюминия и других элементов, заполняя трещины или замещая участки различных коренных горных пород. Типичный минерал кор выветривания, но может иметь и гидротермальное происхождение. Огромные массы опалового вещества возникают биогенным путём в результате жизнедеятельности организмов, имеющих кремниевый скелет (диатомит, трепел).

При старении опал теряет часть своей воды и превращается в халцедон. Опал - главный компонент кремнистых туфов (гейзеритов), слагает скелеты губок и радиолярий, отлагается в узлах стеблей бамбука, хвощей и некоторых других злаков. Оолит выполняет трещины и миндалины в эффузивных породах, слагает прожилки и натёчные агрегаты в корах выветривания на ультрабазитах.

Образование благородного опала представляет собой процесс, при котором сферы кремнезема одинакового размера располагаются в правильной последовательности (зачастую соответствующей гексагональной сингонии), а сферы другого размера отторгаются.

Благородный опал образуется из истинных или коллоидных растворов в близ поверхностных частях зоны гипергенеза (месторождения кор выветривания) или при поствулканических гидротермальных процессах (эффузивные породы Чехословакии, Мексики, США, Гондураса), а также осадочным путем (песчано-сланцевые породы Австралии) или биогенным. Может встречаться в виде натечных агрегатов различной формы. Характерны корочки, почковидные выделения, оолиты, прожилки. Довольно часто образует псевдоморфозы по органическим остаткам, слагает скелеты губок, радиолярий и других морских организмов. Благородный опал - это драгоценный камень, а кахалонг, древесный опал и другие, красиво окрашенные разновидности опала - поделочные камни. Благородный опал считается одним из самых ценных драгоценных камней семейства кремнезёма и ассоциируется с халцедоном.

Крайне интересен генезис австралийских «болдер» опалов. Они впервые были обнаружены в Квинслэнде (Австралия). Эти камни встречаются в верхних горизонтах реликтовых столовых гор. На остаточной поверхности этих гор была развита древняя кора выветривания. Опал формируется в нижних горизонтах коры выветривания. Они могут занимать как один или несколько уровней, так и быть хаотически разбросанными по песчаникам. Однако благородный опал образуется только в том случае, если выделение опала идет медленно и равномерно. В коре выветривания имеются выделения глин или железной руды, в трещинах которых и встречаются жилки благородного спала. В следствие этого, в составе «болдер» опалов находится еще оксиды железа и алюминия и, соответственно, твердость таких опалов выше. Примерный состав: SiO₂ – 28%; Fe₂O₃+Al₂O₃ – 68%; H₂O – 1%. После черных опалов, австралийские драгоценные «болдер» опалы занимают почетное второе место по ценам и могут быть легко распознаваемы по их темному железорудному основанию. Именно благодаря ему, «болдер» опалы могут демонстрировать изумительную игру всех цветов радуги так ценящуюся в опалах.

"Матричные опалы" могут быть сформированы в промежутках между зернами основной породы (железная руда или железорудный песчаник) или как сеть вен или заполненных пустот в породе. "Волокнистые опалы" могут заполнять волокнистые структуры песчаников диаметром в несколько сантиметров, которые либо заполнены опалами, либо пустые. "Древесные опалы" иногда находят там, где они замещают сегменты бывшей древесины.

«Болдер» опалы, как упоминалось ранее, обычно имеют железорудное основание и обрезаются вместе с этим основанием, в отличие от других типов опалов. Их часто нарезают в свободной форме, чтобы избежать потерю драгоценного материала и подчеркнуть индивидуальную красоту камня. Но, конечно, «болдер» опалы также нарезают и в стандартных формах для ювелирных изделий.

Выделяются две разновидности благородного опала - белый и чёрный. Оба этих термина употребляются в более широком смысле, чем можно было бы ожидать из точного значения этих слов. Собственный цвет белого опала всегда светлый, но он может отличаться от белого - быть, например, желтоватым. Настоящий чёрный опал очень редок, и большая часть образцов этой разновидности имеет тёмно-серую или синюю окраску. То, что окраска этих камней не связана с обычным поглощением света, следует из того факта, что проходящий и отраженный лучи имеют дополнительную окраску. Например, синий камень, если лучи света проходят сквозь него, выглядит жёлтым. Во многих образцах чёрного опала иризирующие участки слишком малы для того, чтобы их можно было обработать по отдельности, и вся пятнистая масса обрабатывается, шлифуется и продаётся как опал (opal-matrix).

Благородный опал принадлежит к драгоценным камням; лучшие образцы ценятся очень дорого. Крупнейший Опал Нониуса - величиной с большой орех. Чтобы лучше проявилась цветовая игра благородных опалов, им придают круглую или овальную форму кабошонов, или другие выпуклые формы, в зависимости от конфигураций исходного сырья.

При старении опал теряет часть своей воды и превращается в халцедон. Опал - главный компонент кремнистых туфов (гейзеритов), он является главной составной частью некоторых живых организмов, слагая панцири диатомей, сникулы губок, скелеты радиолярий, отчасти некоторых фораминифер и мшанок, для которых коллоидные растворы (золи) кремнезёма служат пищей. Благодаря наличию кремнезема скелеты этих организмов в большинстве случаев прекрасно сохраняются в ископаемом состоянии даже в древнейших отложениях. В 2008 г. НАСА объявила, что обнаружила опалы на Марсе.

Собственный цвет опалов в основном зависит от примесей, содержащихся в камне. Для классификации опалов учитывается степень блеска камня, его прозрачность и цвет. Обязательно обращают внимание на твёрдость камней, наличие разного рода примесей и на внутреннее строение минерала.

Дата добавления: 2015-12-07