石榴石简介

【化学组成】 石榴子石族矿物的化学成分通式为 A ₃ B ₂ ［SiO ₄ ］ ₃ 。 其中 A 代表二价阳离子 Mg²⁺ 、 Fe ²⁺ 、 Mn ²⁺ 、Ca²⁺ 等及 Y、 K、 Na 等， B 代表三价阳离子 Al ³⁺ 、 Fe ³⁺ 、 Cr ³⁺ 、 V ³⁺ 及 Ti ⁴⁺ 、 Zr ⁴⁺ 等。 A 类和 B 类阳离子分别配对可形成一系列石榴子石矿物种， 但较常见的主要为以下两个系列， 即 A 类阳离子为较大半径的 Ca2+ (称钙铁榴石系列) 和 A 类阳离子为较小半径的 Mg²⁺ 、 Fe ²⁺ 、 Mn ²⁺ (称铁铝榴石系列) ： 铁铝石榴子石系列(即 A 主要为Mg, Fe, Mn) ：

(Mg, Fe, Mn) ₃ A l₂ ［SiO ₄ ］ ₃

镁铝石榴子石(Pyrope) Mg ₃ A l₂ ［SiO ₄ ］ ₃

铁铝石榴子石 (Almandite) Fe ₃ A l₂ ［SiO ₄ ］ ₃

锰铝石榴子石 (Spessartite) Mn ₃ A l₂ ［［SiO ₄ ］ ₃

钙铁石榴子石系列(即 A 主要为 Ca) ： Ca ₃ (Al, Fe, Cr, Ti, V, Zr) ₂ ［SiO ₄ ］ ₃

钙铝石榴子石 (Grossularite) Ca ₃ A l₂ ［SiO ₄ ］ ₃

钙铁石榴子石 (Andradite) C_a 3 Fe3+2 ［SiO ₄ ］ ₃

钙铬石榴子石 (Uvarovite) Ca ₃ Cr ₂ ［SiO ₄ ］ ₃

钙钒石榴子石(Goldmanite) Ca ₃ Cr ₂ ［SiO ₄ ］ ₃

钙锆石榴子石 (Kimzeyite) Ca ₃ Zr ₂ ［SiO ₄ ］ ₃

A 类、 B 类中及相互间类质同像广泛发育， 故自然界中纯端员组分的石榴子石很少见， 一般都是若干端员的“混合物” 。

【晶体结构】 等轴晶系； O¹⁰_h -Ia3d; a ₀ =1. 146～1. 248 nm; Z=8。 晶体结构中， 孤立的［SiO 4 ］ 四面体由 B类阳离子(Al³⁺ 、 Fe ³⁺ 、 Cr ³⁺ 、 V ³⁺ 　等) 所组成的配位八面体［BO6 ］ 联结； 其间形成一些较大的可视为畸变立方体空隙由 A 类阳离子占据， 成畸变的立方体配位多面体［AO ₈ ］。AlO ₆ ］ 八面体与周围 6 个［SiO₄］ 四面体共角顶相联， 而与一个［CaO ₈ ］ 畸变立方体共棱相连。 每个 O^2- 与一个 Al 和一个 Si 及两个较远的 Ca 相联。 石榴子石的晶体结构较紧密， 其中以沿三次轴方向最为紧密， 也是化学键最强的方向。 但是， 石榴子石晶体中，O2- 不是作最紧密堆积。 因为 Ca ²⁺ 离子较大， 不适合于充填到 O 2- 最紧密堆积所形成的四面体、 八面体空隙中，而是呈［CaO ₈ ］ 立方配位多面体。 　石榴子石晶体结构在高压下可转变， 即： →随压力增加

富 Mg 石榴子石——→尖晶石型+斯石英——→钙钛矿型

富 Fe 石榴子石——→钛铁矿型——→钙钛矿型

【形态】 常呈完好晶形 ， 菱形十二面体晶面上常有平行四边形长对角线的聚形纹。 有时可见到感应面。 集合体常为致密粒状或致密块状。 菱形十二面体: d｛110｝ ; 四角三八面体: n｛211｝ 　

【物理性质】 颜色各种各样， 它受成分影响(如钙铬石榴子石因含铬呈鲜绿色) ， 但没有严格的规律性； 玻璃光泽， 断口油脂光泽。 无解理。 硬度 6. 5～7. 5。 相对密度 3. 5～4. 2， 一般铁、 锰、 钛含量增加， 相对密度增大。 有脆性(如薄片中常见石榴子石裂纹发育， 是脆性引起) 。

【成因及产状】 石榴子石在自然界广泛分布于各种地质作用中。此外， 石榴子石由于性质稳定， 在砂矿中分布广泛。 石榴子石当受后期热液蚀变和遭受强烈的风化作用后， 可转变成绿泥石、 绢云母、 褐铁矿等。 石榴子石族矿物中不同矿物种具有不同成因的特征， 除与地质环境中不同化学成分有关外， 还与 A 类阳离子大小及所处的八次配位的立方体中的稳定性有关， 从鲍林法则可知， 当阴离子大小不变时(在石榴子石中都统一为 O^2- ) ， 阳离子越大， 其配位数(即与之配位的 O ^2- 数) 越多； 当阳离子较小时， 为实现高配位数， 就必须增加压力。 石榴子石中 A 类阳离子 Ca²⁺ 、 Mn ²⁺ 、 Fe ²⁺ 、 Mg ²⁺ 等的配位数都为 8。 这些离子的半径由Ca²⁺ (0. 098 nm) 、 Mn ²⁺ (0. 096 nm) 、 Fe ²⁺ 　(0. 092 nm) 、 Mg ²⁺ (0. 089 nm) 依次递减。 Ca ²⁺ 呈八次配位， 需要压力不大， 因此钙铝石榴子石、 钙铁石榴子石一般于接触变质条件下生成； Mn²⁺ 、 Fe ²⁺ 、 Mg ²⁺ 在一般情况下趋向于六次配位， 当呈八次配位时需在压力增高的条件下生成， 故锰铝石榴子石在压力稍高的低级区域变质条件下生成， 铁铝石榴子石在压力更高的中级区域变质条件下生成， 而镁铝石榴子石只能在压力极高的条件下生成， 如榴辉岩、 金伯利岩中， 目前已广泛以它作为标志寻找金刚石。 　石榴子石的物理性质亦具标型意义。 如， 我国山东含金刚石的金伯利岩中紫色系列镁铝石榴子石， 其相对密度值大多大于 3. 75。

【鉴定特征】 据其等轴状的特征晶形， 油脂光泽、 缺乏解理及硬度高很易认出。 但准确鉴定矿物种需作 X 射线衍射分析及测定成分、 相对密度和折射率等。

【主要用途】 利用其高硬度作研磨材料。 晶粒粗大(＞8 mm， 绿色者可小至 3 mm) ， 且色泽美丽、 透明无瑕者， 可作宝石原料。 有些激光材料都具有石榴子石结构， 如钇铝石榴子石 Y ₃ Al ₂ ［AlO ₄ ］ ₃ 。