Грана́ты (от — подобный зёрнам) — группа минералов, представляющих смеси двух изоморфных рядов: R2+3Al2(SiO4)3 и Ca3R3+2(SiO4)3. Общая формула: R2+3 R3+2 [SiO4]3, где R2+ — Mg, Fe, Mn, Ca; R3+ — Al, Fe, Cr. Обычно в узком смысле под гранатами понимают лишь прозрачные красные камни альмандины и пиропы (см. ниже). Их тёмно-красные кристаллы напоминают зёрна плода «финикийского яблока» — граната. Отсюда, вероятно, и пошло название камня. В ранние времена гранаты часто назывались «ла́лами» — именем, объединяющим несколько драгоценных камней кроваво-красного цвета: рубин, шпинель и гранат.
Основные представители (минералы) — серии гранатов Пиральспиты Пироп Mg3Al2[SiO4]3 — от греч. «пиропос» — подобный огню (из-за красного цвета). Цвет тёмно-красный. Находится в ультраосновных породах, богатых магнием, и продуктах их разрушения. Характерен для алмазоносных пород ЮАР и Якутии. Альмандин Fe2+3Al2[SiO4]3 — по названию местности — Аламанда (Малая Азия). Цвет красный, коричневый, фиолетовый. Самый распространённый из гранатов. Обычен в кристаллических сланцах и гнейсах. Спессартин Mn3Al2[SiO4]3 — по названию Шпессарт (Бавария, Германия). Цвет розовый, красный, желтовато-бурый. Встречается в пегматитах и кристаллических сланцах (Восточная Сибирь, Карелия). Уграндиты Гроссуляр Ca3Al2[SiO4]3 — от — крыжовник (из-за сходства с плодами крыжовника). Цвет светло-зелёный (цаворит) или зеленовато-бурый. Характерен для скарнов. Андрадит Са3Fe3+2[SiO4]3 — в честь бразильского минералога д’Андрада Э. Сильва (1763—1838). Цвет жёлтый (топазолит), бурый, красный, зеленовато-бурый. Встречается также в скарнах, реже в сланцах и других горных породах. Демантоид — прозрачная разновидность андрадита зелёного цвета (1,5 % Cr2О3), является драгоценным камнем (россыпи Нижне-Тагильского района, Урал)Владимир Филатов Алмазоподобный // Наука и жизнь. — 2017. — № 4. — С. 76-80. — URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/31018/ . Меланит — чёрного цвета, содержит TiO2. Уваровит Ca3Cr2[SiO4]3 — по фамилии президента Российской академии наук Уварова (1786—1855). Цвет изумрудно-зелёный. Образует мелкокристаллические корочки в хромите. Редкий. Хорошие образцы известны из Сарановского месторождения хромита на северном Урале. «Гипотетические» гранаты. Гипотетические члены ряда гранатов не встречаются в чистом виде, но могут слагать значительную часть в природных минералах. Кноррингит Mg3Cr2[SiO4]3. Кальдерит Mn3Fe2[SiO4]3 . Скиагит Fе3Fe2[SiO4]3. Голдманит Са3V2[SiO4]3.
По характеру изоморфных замещений выделены две серии, которые подразделяются на ряды: Серия пиральспитов (магниево-железо-марганцевые гранаты): пироп, альмандин, спессартин. Серия уграндитов (кальциевые гранаты), включающая три ряда: ряд гроссуляр—андрадита (наиболее распространённый), ряд андрадит—уваровита и ряд андрадит-шорломита. Ко второй серии относятся гранаты, в которых часть [SiO4] замещена на [OH]4, — так называемые гидрогранаты. Отдельные названия присвоены гранатам с 75 мол.% соответствующего компонента. Существуют ограниченные изоморфные замещения и между гранатами двух серий.
Исторический обзор Уже к началу XVI века в России различали несколько разновидностей гранатов, и до XIX века за ними закрепились два основных названия: «бече́т» и «вени́са», — которые старались верно определять и отделять от других, более дорогих разновидностей красных прозрачных самоцветов. «Торговая книга» прямо предостерегала купцов: «Бечеты за лал не купи́те. Бечет знати к цвету: в нём как пузырьки». Или вот ещё одна рекомендация из той же «Торговой книги»: «А берегите того, чтобы вам винисы за лал не продали; а виниса камень красен, а цвет жи́док у него». Здесь обе разновидности граната упоминаются в противовес лалу, в те времена таким именем называли красную благородную шпинель, камень более редкий и дорогой, чем пиропы или альмандины. Несколько раз упомянутое выше слово «вениса» (или виниса) происходит от искажённого (русифицированного) персидского «бенефсе», что означает — фиолетовый. Ещё Аль-Бируни в своей «Минералогии» не раз замечал, что красный цвет гранатов не лишён фиалкового (сиреневого) оттенка. И в самом деле, при разном освещении цвет может изменяться от огненно-красного до почти фиолетового.
Что же касается «бечета» (или бечеты), то его имя восходит к арабскому названию гранатов-альмандинов — «биджази». В своё время средневековый учёный-схоласт Альберт Великий по своему усмотрению перевёл арабское слово «биджази» на учёную латынь как «granatus», иными словами — зернистый. Тем самым он подчеркнул характерную особенность природных гранатитов. Их красные (или не красные) сросшиеся кристаллы очень часто напоминают сочные плоды гранатового дерева. Та же «торговая книга» рассказывала: «...бечета камень, сердце обвеселит и кручину и неподобные мысли отгоняет, разум и честь умножает...»
Под объединяющим именем «червчатого яхонта» на Руси были известны самые разные (прозрачные) камни красного цвета: среди них был и настоящий восточный рубин, и гранаты всех мастей, попадался и цейлонский гиацинт (бурая разновидность циркона, которую называли иокинфом). Начиная с XVI века на Русь приходил и кровавый богемский гранат, который, по словам Боэция де Боота, автора известного сочинения о камнях (1609 год), образовался из застывших водяных капель, окрашенных кровавыми пара́ми.акад. А.Е.Ферсман, «Рассказы о самоцветах», издание второе. - Москва: «Наука». – 1974 год, 240 стр. Красная благородная шпинель под именем лала также была в большом употреблении у наших предков, которые этот камень не смешивали с яхонтом.
Ещё Ломоносов предупреждал, что красные самоцветы могут рождаться в недрах не только на жарком юге или берегах Индийского океана, но и на холодном севере России, в частности на родине самого́ Ломоносова. Не прошло и ста лет, как его предсказания блестящим образом сбылись. Уже в 1805 году известный русский минералог Василий Михайлович Севергин, описывая в своих трудах вишнёвые «кидельские венисы» (гранаты-альмандины), отмечал, что их (вынесенных волной) очень часто собирают местные дети по берегам Ладожского озера. Очень богат альмандинами и Кольский полуостров. В частности, академик Ферсман пишет, что в 1920 году в каменоломнях неподалёку от Мурманска ему самому довелось обнаружить достаточно чистые, хотя и светловатые образцы альмандинов.
Свойства
Кристаллы ромбододекаэдрические, тетрагонтриоктаэдрические и комбинированные из первых двух. У двупреломляющих гранатов наблюдается сложное и секториальное двойникование с общей вершиной в центре кристалла — возможно от внутренних натяжений. Черта — белая. Блеск — стеклянный, жирный, иногда алмазный. Прозрачность — непрозрачные до просвечивающих и прозрачных. Твёрдость — 6,5—7,5. Плотность (в г/см3): пироп — 3,57; альмандин — 4,30; спессартин — 4,19; гроссуляр — 3,60; андрадит — 3,87; уваровит — 3,83. Излом — неровный до раковистого. Сингония — кубическая, гексаоктаэдрический вид симметрии. Спайность — несовершенная.
Между составом гранатов и его свойствами имеется зависимость: по удельному весу, показателю преломления и длине ребра электронной ячейки можно по диаграммам определить состав граната.
Ряд прозрачных гранатов относится к полудрагоценным камням (красные пиропы, жёлтые гессониты, зелёные уваровиты, малиновые альмандины и др.). Редкие гранаты — кимцеит и голдмандит. Реальные гранаты представляют собой твёрдые растворы в основном каких-либо двух минералов. Они именуются, как правило, по преобладающему минералу, но иногда имеют собственные названия, например, родолит — смесь пиропа с альмандином или железистый пироп, ферроспессартин — смесь спессартина с альмандином, гессонит — смесь гроссуляра с андрадитом; демантоид — андрадита с уваровитом или хромсодержащий андрадит. В связи с одинаковой кристаллической структурой и сходством многих свойств, все минералы группы граната характеризуются совместно.
Ещё в древности были отмечены также пироэлектрические свойства различных разновидностей гранатов, их способность после разогревания трением (натиранием) притягивать к себе птичий пух, соломинки или вообще любой мусор, находящийся поблизости. Аль-Бируни в своём фундаментальном труде «Минералогия» даже цитирует любовное стихотворение, посвящённое этому предмету:
Некоторые физические свойства гранатов:
НазваниеХимическая формулаПоказатель преломления светаДисперсияТвёрдость по шкале МоосаПлотность, кг/м3Размер элементарной ячейки, пмЦветПиропMg3Al2(SiO4)31,705-1.7850,0277-7,53600-38601114Красный, лиловый, оранжевыйРодолитMg2FeAl2(SiO4)31,7600,02373830-39301126Розовато-красныйАльмандинFe3Al2(SiO4)31,770-1,8300,0247-7,53800-43001153Фиолетово-красный, чёрныйСпессартинMn3Al2(SiO4)31,795-1,8150,0277-7,54100-42001159Оранжевый, с красновато-бурым оттенкомЭсспессандитMn2FeAl2(SiO4)31,8100,0267-7,542001157Сочный оранжевыйУваровитСа3Cr2(SiO4)31,850-1,870-7,53520-37801205Изумрудно-зелёныйГроссулярСа3Al2(SiO4)31,738-1,7450,0287-7,53600-36801184Зелёный, желтоватыйГессонитCa2AlFe(SiO4)31,742-1,7480,02773500-37501194Медово-оранжевыйПлазолитСа3Al2(SiO4)2(ОН)41,675-731201210Зелёный, серыйГибшитСа3(Al,Fe)2(SiO4)2(ОН)41,681-7,53600-Зелёный, серыйЛейкогранатCa3Al2(SiO4)31,7350,0277.535301184БесцветныйАндрадитCa3Fe2(SiO4)31,7600,0276,5-73700-41001204Красный, бурый, жёлтыйДемантоидCa3(Fe,Cr)2(SiO4)31,880-1,8900,0576,53800-3900-Травяно-зелёныйТопазолитCa3(Fe,Al)2(SiO4)31,840-1,8900,0576,5-73750-3850-Медово-жёлтыйМеланит(Ca,Na)3(Fe,Ti)2(SiO4)31,860-2,010-6,5-7--Чёрный
Происхождение
Гранаты широко распространены и особенно характерны для метаморфических пород — кристаллических сланцев и гнейсов. В кристаллических сланцах гранаты (главным образом альмандин) являются породообразующими минералами (слюдяно-гранатовые и другие сланцы). Спутниками альмандина являются слюды (биотит, флогопит), дистен, хлорит. Происхождение граната в данном случае метаморфическое.
Вторым важным типом генезиса является контактовый (скарновый) процесс. Для контактов с известняками характерны гроссуляр и андрадит. В скарнах гранат встречается совместно с салитом, геденбергитом, везувианом, эпидотом, шеелитом, магнетитом, сульфидами железа, меди, свинца и цинка. Гранатовые скарны с шеелитом являются важной рудой на вольфрам.
Гранаты входят в состав некоторых магматических пород (пироп в перидотитах и кимберлитах), гранитных пегматитов (альмандин и спессартин), многих метаморфических пород (гроссуляр в эклогитах и гроспидитах, альмандин и родолит в гнейсах и кристаллических сланцах), известковых и магнезиальных скарнов (гроссуляр, андрадит), а также апоультрамафитовых гидротермальных образований (уваровит и демантоид).
При выветривании гранаты, как химически стойкие минералы, долго не разрушаются и переходят в россыпи.
Применение и месторождения Гранаты применяются в абразивной (гранатовые шкурки, порошки и точильные круги) и строительной промышленности (добавки в цемент и керамические массы), иногда как заменитель сапфира и рубина в приборостроении, в электронике (как ферромагнетик). Для нужд промышленности разрабатываются методы синтеза искусственных аналогов некоторых гранатовИттрий-алюминиевый синтетический гранат с заданными свойствами: кристаллы для лазеровСинтетический аналог граната в лазерах (Nd:YAG-лазер). Для абразивной промышленности пригодны преимущественно железистые гранаты (главным образом альмандин), реже спессартин и андрадит. Большое значение для выяснения пригодности гранатов в промышленности имеют высокая твёрдость, способность при измельчении раскалываться на частицы с остроугольными режущими краями, приклеиваемость к бумажной и полотняной основам.