Mer

16.13: Spinel - Geovitenskap


Spinel
Kjemisk oppbygningMg (Al2O4) Magnesiumaluminiumoksid
KrystallsystemKubikk
VaneOctahedral, kontakt tvillinger
SpaltingUfullkommen
BruddConchoidal, ujevn
Hardhet8
Optisk naturIsotropisk
Brytningsindeks1.712 - 1.736
DobbeltbrytningIngen
Spredning0.026
Spesifikk tyngdekraft3.58 - 3.61
GlansGlasslegem
PleokroismeIngen

Figur ( PageIndex {1} ): Spinel fra Kuh-i-Lal, Tadsjikistan

Spinel er en mineralgruppe. I mange århundrer ble de fleste perlemorspineller feilidentifisert som safir eller rubin fordi de har lignende egenskaper og forekommer i samme geologiske forekomster. Den historisk betydningsfulle 5,08 centimeteren "Black Prince Ruby" i sentrum av den britiske imperiekronen ble først nylig identifisert som en spinel. Denne steinen er uregelmessig i form og har en noe firkantet omriss. I tillegg var det ikke fasettert, bare polert. Spinels forekommer også i et stort utvalg av farger. De er litt mykere enn safirer, men fortsatt veldig holdbare.
Den tidligste kjente bruken av spineller var som ornamenter som ble funnet i buddhistgraver i Afghanistan. Det er funnet blå spineller i England, som dateres tilbake til den romerske okkupasjonen (51 f.Kr. til 400 e.Kr.).

Kjemisk oppbygning

Vanlig spinel tilhører spinelserien i spinellgruppen.
Den generelle formelen for spinellgruppen er A2+B3+2O4. De tre seriene til spinellgruppen er definert av B3+ kation.
Spinellgruppen består av 3 isomorfe serier.

Den isomorfe serien:

  • Spinel-serien (aluminium)
    • Spinel - MgAl2O4 (n = 1.719, sg ~ 3.60)
    • Hercynite - FeAl2O4
    • Gahnite - ZnAl2O4 (n = 1,805, sg = 4,62)
    • Galaksitt - MnAl2O4
  • Magnetitt-serien (jern jern)
    • Magnetitt - FeFe2O4
    • Magnesioferritt - MgFe2O4
    • Ulvöspinel - FeFeTiO4
    • Franklinite - ZnFe2O4
    • Jacobsite - MnFe2O4
    • Trevorite - NiFe2O4
  • Chromite-serien (krom)
    • Kromitt - FeCr2O4
    • Magnesiochromite - MgCr2O4

De fleste av de ovennevnte seriemedlemmene er sjeldne i naturen, med unntak av medlemmene av spinelserien, magnetitt og kromitt. For gemologer er vanlig spinel og gahnitt av mest interesse.

Når gemolog refererer til "spinel", antyder vi vanligvis vanlig spinel, det vil si spinellen som tilhører spinelserien til spinellgruppen.

Diagnostikk

Spinel kan forveksles med mange steiner ved utseendet alene, men optiske egenskaper utelukker vanligvis de fleste av dem.
Ettersom spinel tilhører en isomorf serie, kan de optiske og fysiske egenskapene variere.

Farge

Spinel: fargeløs, grønn, blå, rød, svart.
Gahnitt: blågrønn, gul, brun.

Varianter:

  • Pleonaste (også kalt ceylonite) - (Mg, Fe) Al204 - mørkegrønn til blågrønn; svart
  • Gahnospinel - (Mg, Zn) Al204 - blek til mørkeblå, svart.

Spinel er allokromatisk og forskjellige farger produseres av overgangsmetaller:

  • Cr3+ - rød, rosa
  • Fe2+ - blå fiolett
  • Fe2+ + Co2+ - mørke blå
  • Fe3+ - grønn
Difanitet

Gjennomsiktig til ugjennomsiktig.

Refraktometer

Spinel er isotrop og brytningsindeksen til vanlig spinel er generelt rundt 1.712 til 1.720. Rød spinel kan ha en brytningsindeks opp til 1,74.
Den eneste andre isotropiske edelstenen som faller innenfor dette området er granulat, men det vil vanligvis være høyere, og fargen er også annerledes.
Andre medlemmer av spinelserien, som gahnitt, vil ha høyere brytningsindekser.

Alle andre edelstener kan enkelt skilles fra spinel på grunn av deres optiske natur.

Syntetisk spinel har en vanlig brytningsindeks på 1.727.
Gahnospinels har en brytningsindeks mellom 1.725 og 1.753, mens pleonaste (ceylonite) har et R.I.-område på 1,77 til 1,80.
Svarte spinelhercynite (pleonaste) steiner fra Thailand kan ha en RI opp til 1.789 med en gjennomsnittlig SG på 3.86 (Seriwat, 2008)

Spesifikk tyngdekraft

Som med brytningsindeksene kan spinellens egenvekt variere på grunn av isomorf erstatning.
Verdiene for de fleste materialer i perlekvalitet ligger mellom 3,58 og 3,61. Pleonaste har en S.G. mellom 3.63 og 3.90.
Gahnospinels kan ha en egenvekt opp til 4,06.

Polariskop

Vanlig spinel er isotrop og forblir mørk under kryssede polarer.
Syntetisk spinel av Verneuil-typen vil, med unntak av den røde varianten, vise sterk unormal tobryting på grunn av overflødig Al2O3 (se syntetiske stoffer). Denne uregelmessige utryddelsen (som den for øyeblikket heter) er kjent som "tabby" -utryddelse, som ligner fargefordelingen til en tabbykattens pelsmønster, eller / og som et Andreas-kors forårsaket av pseudo-dobbeltbrytning. Årsaken til denne tabby-utryddelsen er overflødig aluminiumoksyd sammenlignet med det naturlige.

Naturlig og flussmelt syntetisk spinel kan utvise svak uregelmessig utryddelse. Når det undersøkes under forstørrelse, kan dette ofte sees å forholde seg til å være krystallografisk relatert, der lysområdene danner parallelle soner.

Spectra


Figur ( PageIndex {2} ): Spektrum av en naturlig blå spinell, farget av jern og mindre spor av kobolt.

Behandlinger

Som enhver perle, kan spineller som inneholder overflateytende sprekker ha sprekker fylt med en fargeløs eller farget olje / harpiks / glass for å redusere synligheten. Fylte spineller blir mer og mer vanlig når prisen på denne perlen øker.

Ulike rapporter har antydet at perlebehandlere eksperimenterer med oppvarming av spinell for å forbedre utseendet. Fra og med 2012 er det kun rapportert små endringer. Det meste av endringen etter behandling ser ut til å skyldes en liten forbedring i klarheten til visse prøver. Oppvarmede spineller kan identifiseres ved å referere til en utvidelse av Raman-linjebredden på 405 cm-1 og av R-linjebredden i fluorescens.

Fenomener

  • Asterisme (4 og 6-pekte stjerner)
  • Fargeendring (sjelden)
  • Cat's eye (sjelden)

Hendelse

De viktigste kildene for edelstenespinel er Myanmar, Sri Lanka, Tanzania, Madagaskar, Vietnam og Tadsjikistan. Det har også blitt funnet i Thailand (bare svart), Pakistan, Kenya, Sør-Afrika og Brasil.

Syntetiske stoffer

Spinel syntetiseres ved hjelp av Verneuil (flame-fusion), flux-melt og Czochralski (pulling) -metodene.

Flammefusjon

Flame fusion syntetiske spineller har blitt produsert siden 1908 (ved et uhell mens de skapte syntetisk korund), men var ikke kommersielt tilgjengelige før i 1930.

I naturlig spinel er forholdet mellom MgO og Al2O3 er 1: 1. Med syntetisk Verneuil ble det funnet at hvis boule ble dyrket i forholdet 1: 1, ville de lett sprekke og ingen edelstener av rimelig størrelse kunne kuttes. Ved å endre dette forholdet til 2: 1 (dvs. ved å doble mengden aluminiumoksyd), kunne store, rene boules dyrkes.

Fordi den kjemiske formelen til Verneuil-syntetikken ikke lenger samsvarer med natursteinen, er den ikke en ekte syntetisk, men er generelt akseptert som sådan. Noen ganger kalles disse syntetiske stoffene "beta korund" på grunn av overskudd av aluminiumoksyd.

Resultatet av dette ekstra aluminiumoksydet i Verneuil-syntetikken er en forhøyet brytningsindeks (1.727), egenvekt (3.64) og "tabby" utryddelse mellom kryssede polarer.

Når rød spinell ble dyrket i forholdet 2: 1, sprakk boules, og ble ikke kommersielt produsert. En liten mengde rød spinell har blitt dyrket av Verneuil-prosessen i forholdet 1: 1. Fasetterte steiner er generelt mindre enn to karat, ettersom boule ble kraftig brutt. De få røde syntetiske stoffene som er opprettet gjennom Verneuil-prosessen vil generelt vise buede vekstlinjer, enda tydeligere enn deres syntetiske korundfettere.

Større syntetiske røde spineller er dyrket med fluss-smeltemetoden.

En syntetisk spinellimitasjon av månestein ble også en gang produsert. Den ble laget i forholdet 1: 3, og overflødig aluminiumoksyd ble blandet for å gi en skillerlignende effekt. Disse steinene har noen ganger et speillignende belegg på den flate cabochonbunnen for å forsterke effekten. RI er 1.728 med en SG på 3.64.

For en kort stund ble en lapis lazuli-imitasjon laget ved sintring av et syntetisk spinellpulver sammen med kobolt. I en merkelig vri ble det til tider lagt til bittelite biter av ekte gull for å simulere "narrens gull" (pyritt) av naturlig lapis lazuli. RI er 1.725, SG er 3.52, med et sterkt koboltabsorpsjonsspektrum.

En stjernespinel har også blitt syntetisert, med en 4-strålet stjerne.

Egenskaper av flamfusjon syntetisk spinel
FargeFargestoff (er)RISGAndre diagnostiske tester
Fargeløsingen1.728–1.7403.65–3.80LW UV: grønn; SW UV: hvit / blå
rødCr3+1.722–1.725*3.58–3.60buede striae; spektrum; fluorescens
RosaCu1.727–1.7403.65–3.80
GulMngjøre.gjøre.LW / SW UV: grønn
Smaragd grønnMn + Co.3+gjøre.gjøre.
TurmalingrønnCr3+gjøre.gjøre.spektrum
Beryl grønnCr3+ + Mngjøre.gjøre.spektrum
ZirkonblåttCo3+ + Cr3+ + Tigjøre.gjøre.spektrum
safirblåCo3+gjøre.gjøre.spektrum; fluorescens; CCF
Ametyst fiolettCo3+ + Mngjøre.gjøre.
Alexandrite fargeendringCr3+ + Vgjøre.gjøre.spektrum
Lapis lazuli imitasjonCo3+1.7253.52spektrum; CCF

* Henn, 1995 nevner en lav verdi på 1.720.

Fluss-smelte

Den første kommersielle produksjonen av flussmeltet syntetisk spinel startet rundt 1980, selv om vellykkede eksperimenter dateres tilbake til 1848 (av den franske kjemikeren Ebelmen). Fra og med 1989 kom større volumer av denne syntetikken på markedet, produsert i Novosibirsk, Russland.

Bortsett fra rødt, har blå syntetiske stoffer også blitt produsert ved fluss-smelteprosessen. Dette er ekte syntetiske stoffer, produsert med et forhold på 1: 1 magnesia til aluminiumoksyd, akkurat som naturlig spinel. Som et resultat vil de vise identiske RI-, SG- og polariskopreaksjoner.

Egenskaper av flussmeltet syntetisk spinel
FargeFargestoff (er)RISGAndre diagnostiske tester
rødCr3+1.716-1.7193.58-3.62LW / SWUV: tydelig rød-oransje / rød
restfluksjonsinneslutninger
BlåCo2+ + Fe2+1.7193.58Spektrum; SWUV: inert; LWUV: Svak rød
restfluksjonsinneslutninger

Tabby utryddelse er også sett i disse syntetiske stoffene. Nøye observasjon av inneslutninger er det viktigste skillet for røde steiner. Blå flussmeltesyntetika kan også skille seg ut fra spekteret.

Czochralski (trekker)

En nylig utvikling (2007) er produksjonen av røde til rosa syntetiske spineller ved Czochralski-trekkemetoden.

Inkluderingsbilder: Klikk på Bilde for full størrelse

Figur ( PageIndex {3} ): Apatittinneslutninger og deres stjernelignende utvekster langs det 60-graders sekskantede planet - ser ut som stellatdislokasjonssystemer, i en koboltblå spinell.
Foto med tillatelse fra John Huff, gemcollections.com

Figur ( PageIndex {4} ): Inneslutninger av oktaedriske spineller med "Saturn-ring" stressfrakturer i en Burma-rød spinel.
Foto med tillatelse fra John Huff, gemcollections.com

Figur ( PageIndex {5} ): Inkluderinger av Octahedral i en Burma rød spinell.
Foto med tillatelse fra John Huff, gemcollections.com

Figur ( PageIndex {6} ): Euhedrale inneslutninger i spinel.
Foto med tillatelse fra Conny Forsberg

Kilder

  • Arem, J.E. (1987) Color Encyclopedia of Edelstener. New York, Van Nostrand Reinhold, 2. utgave, 248 s.
  • Gem-A (1987) Diplomkursnotater.
  • Henn, U., Bank, H. (1992) Über die Eigenshaften von im Flussmittelverfahren hergestellten synthetischen roten und blauen Spinellen aus Russland. Gemmologie Jahrgang, 41 / Heft 1 / april, s. 1–7.
  • Henn, U. (1995) Edelsteinkuntliches Praktikum. Gemmologie Jahrgang, 44 / Heft 4 / Dezember, Spinell, s. 54–62
  • Hughes, R.W., Pardieu, V., Soubiraa, G., Schorr, D. (2007) Månen over Pamirene: Jager rubin og spinel i Tadsjikistan. www.ruby-sapphire.com.
  • Nesse, W.D. (2003) Introduksjon til optisk mineralogi. 3. utgave.
  • Pardieu, V., Hughes, R.W., Boehm, E. (2008) Spinel: Resurrection of a classic. www.ruby-sapphire.com.
  • Les, P. (2005) Gemmologi. 3. utgave.
  • Saeseaw, S., Wang, W., Scarratt, K., Emmett, J.L., Douthit, T.R. (2009) Distinguishing Heated Spinels from Unheated Natural Spinels and from Synthetic Spinels: En kort gjennomgang av pågående forskning.. GIA: Nyheter fra forskning.
  • Saminpanya, S. (2008) Svarte, ugjennomsiktige perlemineraler assosiert med korund i alluviale forekomster i Thailand. Australsk gemmolog, Vol. 23, nr. 6, s. 242–253.
  • Sickafus, K.E., Hughes, R. (1999) Spinelforbindelser: Bakgrunn og historisk perspektiv. www.ruby-sapphire.com.
  • Webster, R. (1990) Gems deres kilder, beskrivelser og identifikasjon. 4. utgave, (6. utgave, 2006).
  • Yavorskyy, V.Y., Hughes, R.W. (2010) Terra Spinel. 200 s.


Se videoen: Стримчанский. Играем в гд. Stream. ЪУЪ (Oktober 2021).