Granat
| Garnet Kategori IX : silikater | |
 Rå granatkrystall. | |
| Generell | |
|---|---|
| CAS-nummer | |
| Strunz-klasse |
9.AD.25
9 Unclassified Strunz silikater (Germanates) |
| Kjemisk formel | X 2+ 3 Y 3+ 2 [SiO 4 4− ] 3 |
| Identifikasjon | |
| Farge | variabel: rødbrun, mørkegrønn, svart |
| Krystallklasse og romgruppe | hexakisoctahedral, Ia 3 d |
| Krystallsystem | kubikk |
| Bravais nettverk | dette |
| Gå i stykker | conchoidal til uregelmessig |
| Mohs skala | 6-7,5 |
| Linje | Hvit |
| Sparkle | glassaktig til bartre |
| Optiske egenskaper | |
| Kjemiske egenskaper | |
| Tetthet | 3,5-4,3 |
| Fysiske egenskaper | |
| Magnetisme | ferromagnetisk |
| Radioaktivitet | noen |
| Enheter av SI & STP med mindre annet er oppgitt. | |
Granat betegner en familie av mineraler fra gruppen av neosilikater som krystalliserer i det kubiske (eller isometriske) krystallsystemet . Gran kvalitet granater er fine steiner .
Brukt alene er begrepet granat nesten synonymt med pyrope-almandine . De fleste garnets er nemlig av mellomliggende komposisjon ( fast oppløsning ) mellom disse to arter (rene poler).
En stein dannet nesten utelukkende av granat kalles granatitt . Granat er også en viktig komponent i visse metamorfe bergarter ( eclogites , paragneiss ), der det gjør det mulig å rekonstruere historien om deres trykk og temperatur.
Historisk
Etymologi
Granater har vært kjent i veldig lang tid siden Theophrastus (c. 372 - c. 287 f.Kr. ) allerede hadde kalt dem miltbrann (som betyr kull ). Deretter ble de beskrevet av Plinius den eldre , naturforsker fra begynnelsen av vår tid (23-79 e.Kr. ) som kalte granaten almandine carbunculus (på fransk: brennende kull ), i sammenheng med den mest fargede. Utbredt.
Navnet "granat" er nyere siden det stammer fra 1270 . Det ble brukt for første gang av den tyske teologen og filosofen Albert den Store (1193-1280) som ville ha kalt det enten fra det latinske navnet malum granatum ( korn eple , granateple ), for sin farge, eller fra for Granum ( korn ) for sin form.
Historie
Granater har blitt brukt i smykker i tusenvis av år. I de eldgamle tider var de kjent som karbunkelen eller den røde perlen.
Historisk sett skyldes viktigheten av granatvarianter som ikke er edelstener, at denne steinen, mye mindre sjelden enn safir eller rubin, ble brukt til å gravere agater, jaspis, elfenben osv. I form av et slitende pulver ble granat brukt til å ru og polere de samme steinene til en lavere pris, spesielt kvarts, som er mindre hardt. I fravær av ikke-dyrebar korund av kvalitet ble granat, som er veldig vanlig, brukt. Det var derfor det historiske målemetoden med hensyn til tilgjengelighet og hardhet.
I eldgamle tider var noen granater på grunn av mangelen på en viss metode for å identifisere edelstener (ikke veldig strenge empiriske tester) noen ganger, som spineller , forvekslet med rubiner, spesielt i forskjellige granater. Pyropes. Men den store hardhetsforskjellen mellom disse steinene og spaltingen gjorde det enkelt å unngå bedrag.
Garnet opplevde en spesiell boom under det romerske imperiets fall, med "barbariske" juvelerer som tok opp den bysantinske stilen ved å legge til deres cloisonné -kunnskap og andre teknikker som er typiske for disse regionene. For eksempel på Museum of National Antiquities of Saint-Germain-en-Laye , eller på Museum of Cluny , kan man se merovingianske smykker som inneholder granater, spesielt fibulae . Granatene blir systematisk polert der grovt og aldri fasettert for å best bevare det opprinnelige volumet av grov stein.
I 1892 brukte Hunzas prosjektiler laget av granater mot britiske tropper i Kashmir , og trodde at deres dødelige handling var overlegen blykuler.
Eiendommer
Definisjon - Sammensetning
Granater er dannet av tre silikatgrupper assosiert med toverdige og treverdige metallkationer, med den generelle formel X 3 Y 2 (SiO 4 ) 3, eller:
- X er et element av oksidasjonsgrad II (2 positive ladninger: kation X 2+ ), på stedet i form av en trekantet dodekaeder med koordinasjon 8: Mg, Ca, Fe II eller Mn II ;
- Y er et element av oksidasjonsgrad III (3 positive ladninger: kation Y 3+ ), i oktaedrisk koordineringssted 6: Fe III , Al, Cr, Y, sjeldne jordarter, eller til og med Zr ( kimzeyitt granat ) eller V (granat gullmanitt );
- Si er silisium (oksidasjonsgrad IV: Si 4+ kation ), i et tetraedrisk koordineringssted 4;
- alle toppunktene til tetraedra (som også er toppunktene til oktaedra og dodekahedra) er okkupert av O 2 - anioner .
Vi definerer dermed en hel familie av mineraler som vi nedbryter i henhold til disse elementene. Angelsakserne, siden Winchell i 1933, foretrekker å bryte ned familien av granater fra toverdige elementer, hvor hovedelementet er kalsium . Det er altså to grupper av granater:
- kalsiumgranater eller ugranditter (Uvarovite GRossular ANDradite);
- aluminøse granater, eller pyralspitt (PYRope ALmandine SPessartite).
| serie | ugrandite | pyraliserende | |||
| Y = | X = | Ca 2+ | Fe 2+ | Mg 2+ | Mn 2+ |
| Al 3+ | aluminøse granater | grossular | almandin | pyrope | spessartite |
| Fe 3+ | jerngarnater | andraditt | sciagitt | khoarite | kalderitt |
| Cr 3+ | krom granater | uvarovitt | - | hanleitt | - |
Ti forekommer opptil 1% i almandin og 5% i melanitter, svarte varianter av andraditt (vi kan til og med nå 20% Ti). Yttrium kan være involvert i andre granater som spessartiner som kan inneholde opptil 5% Y 2 O 3 eller Zn.
Struktur
Granater er silikater og mer presist, neosilikater , fra de greske nesos (øya), fordi de er dannet av isolert [SiO 4 ] tetraeder , ikke forbundet med hverandre. Strukturen består av et tredimensjonalt nettverk av oktaeder og tetraeder som deler hjørner, sammensatt av oksygenatomer. Alle oksygener er de samme, begge er et toppunkt for en oktaeder og en tetraeder. I rommet mellom disse polyedrene er det hulrom i form av trekantet dodecahedra , der de toverdige 8-koordineringskationene er plassert. Disse hulrommene kan beskrives som tetragonale antiprismer deformert på en slik måte at toppunktene ikke lenger er i samme plan. Masken er veldig stor i størrelse siden den inneholder ikke mindre enn 96 oksygenatomer. Ingen spaltning ble observert.
Granater er isomorfe mineraler , gruppe 4 / m32 / m av det kubiske systemet, med avledede former:
- i rhombisk dodecahedron (eller rhombododecahedron) spesielt i metamorfe bergarter;
- i tetragonotrioctahedron (eller trapezohedron ) snarere i pegmatitter.
Farger
På grunn av det store antallet forskjellige kjemiske elementer som utgjør dem, har granater et bredt spekter av farger, alt fra gult til rødt til grønt og svart, bare fargen blå er ikke representert.
Selv om den dominerende idiokromatiske fargen på granater (dvs. tilsvarer mineralelementets hovedelementer) er rødbrun på grunn av tilstedeværelsen av jern til pyraler til tross for granater, ugranditt-granater eller kalsiumgarnater, er de generelt bare svakt rent fargede og er derfor spesielt følsomme for urenhet elementer (allokratiske fargestoffer).
Den uvarovite , men som hører til gruppen ugrandites , er en fremtredende eksempel på idiochromatic fargestoffer. Den dypgrønne fargen har samme opprinnelse som smaragd: den skyldes tilstedeværelsen av krom-III i et oktaedrisk sted i kovalent binding med oksygen.
Visse sekundære kjemiske elementer kan erstattes i nettverket av granater med kationer for å fargelegge dem allokromatisk (i forhold til urenheter). Cr 3+ , V 3+ og Ti 3+ , 4+ ioner kan gi disse granatene en helt ny appell og beryktelse. Dermed kan vi sitere varianter av tsavorite granat, grossular granat farget grønt ved tilstedeværelse av vanadium og demantoid granat hvis spesifikke grønne farge skyldes tilstedeværelsen av krom i andraditt, og selve kalles melanitt når farget svart av tilstedeværelsen av titan under effekten av Fe 3+ - Ti 4+ elektronisk overgang , som også farger safirer blå. Til slutt, la oss ikke glemme de malaysiske granatene, som hvis de er rike på vanadium, reagerer på UV og deretter avgir i farger som er forskjellige fra deres utslippsfarger under hvitt lys.
Noen granater er noen ganger stjernemerket. En granat kalles en "stjerne" når fine akikulære og parallelle inneslutninger skaper et optisk fenomen av asterisme, fenomen med lysbrytning i forskjellige retninger, som får en stjerne til å vises. Denne stjernen har ofte fire grener, mer sjelden seks grener.
Andre egenskaper
Den hardhet av garnets (7-7,5) og til gjør dem brukt i industrien som slipemiddel (i særdeleshet denser pyroper fordi de er dannet under høyt trykk), men de hardere korund er å foretrekke (9).
Granater studeres også av geologer som et geotermobarometer. De gjør det mulig å bestemme temperaturen og / eller trykket i bergformasjonen. Geologer bruker denne egenskapen til å avgjøre om en stein har gjennomgått gunstige betingelser for trykk og temperatur for å inneholde diamanter eller olje.
Syntetiske granater oppnås ved 500 ° C og 500 bar vanntrykk, og det trykksatte vannet gjør det mulig å redusere dannelsestemperaturen.
Mest bemerkelsesverdige granater
Mineralene til granatfamilien kommer i et bredt utvalg av farger:
- pyrope : brennende rød med svakt brunaktig skjær (opprinnelse: Böhmen , Sør-Afrika , Australia , Madagaskar );
- rhodolit (liminous utvalg av pyrope): rosa rød med lilla tendens (USA, Madagaskar, Ceylon , Brasil , Zambia , Tanzania );
- almandine : mursteinrød som kan gå på lilla, ofte "chevé" (den er uthulet nedenfra for å myke fargen) for å lette den, mulighet for asterisme (Ceylon, India , Afghanistan , Brasil, Böhmen);
- spessartine : oransje til brunrød (referert til som "Fanta-farge" på produksjonssteder) (Ceylon, Brasil, USA, Madagaskar);
- hessonitt (grossular): mørk oransje (Ceylon);
- tsavorite (grossular): intens grønn (Tanzania);
- demantoid ( andraditt ): enggrønn til smaragd; den mest dyrebare av granater ( Ural og Piemonte ).
Syntetiske granater
Den krystallografiske strukturen til granater er utvidet fra prototypen til å omfatte kjemiske forbindelser med den generelle formelen A 3 B 2 ( C O 4 ) 3 . I stedet for silisium ble mange elementer plassert på stedet C , inkludert germanium , gallium , aluminium , vanadium og jern .
Den yttrium aluminium granat (YAG), Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 , ble anvendt som en edelsten syntetisk . På grunn av sin ganske høye brytningsindeks ble YAG brukt som en diamantimitasjon på 1970-tallet til metoder for å produsere den mer realistiske imitasjonen av cubic zirconia i kommersielle mengder ble utviklet. Dopet med neodym (Nd 3+ ), kan disse YAl granatene brukes som et forsterkende medium i lasere .
Interessante magnetiske egenskaper oppnås når de aktuelle elementene brukes. I jern yttrium granat (YIG), Y 3 Fe 2 (Fe O 4 ) 3 , okkuperer de fem jern (III) ionene to oktaedriske steder og tre tetraedriske steder , med yttrium (III) ionene koordinert med åtte oksygenioner i en uregelmessig terning. Jernionene i de to koordineringsstedene har forskjellige spinn , noe som resulterer i magnetisk oppførsel . YIG materiale er et ferrimagnetisk med en Curie-temperatur på 550 K .
Et annet eksempel er gadolinium-gallium granat , Gd 3 Ga 2 (Gao 4 ) 3 som er syntetisert for anvendelse som et substrat for flytende fase epitaksi av magnetiske granatfilmer for boblelagringer og filmer. Magneto-optiske anvendelser .
applikasjoner
Smykker
Granater brukes i smykker til å lage forskjellige smykker.
En granatsmykkeindustri eksisterte fra midten av 1800-tallet i Roussillon , fra mineraler hvis sannsynlighet ikke er lokal. Det er booming i slutten av XIX th århundre , tid eller smykker Garnet ta på en symbolsk verdi region, som indikerer kulturen og katalansk opprinnelse på personen som bærer den. Etter en mani i første halvdel av det tjuende århundre, falt produksjonen etter krigen, og den ble relansert på 1990-tallet av profesjonelle. . Siden november 2018 har " Perpignan granat " smykker hatt Geografisk indikasjon .
Industri
Kunstige granater har andre bruksområder enn bruk i smykker. For eksempel har jern-yttrium (YIG) granater magnetiske egenskaper, og brukes som sensorer, servokontroller og som et mikrobølgeunderlag.
De fleste kunstige granater er ikke silikater, men YAG (yttrium aluminium granat) Y 3 3+ Al 5 3+ O 12 2- og er dopet for å være sterkt fluorescerende. Yttriumoksyd brukes i spesiell keramikk for å danne yttrium (YAG) in situ ved reaksjon med aluminiumoksyd. Tilstedeværelsen av yttrium skaper ledige stillinger på overflaten av aluminiumoksydkornene som kan vandre til kjernen av aluminiumoksydet og lette sinteringen .
Naturlige granater er også mye brukt som slipemiddel ( pyrope ).
Spesielt mandelgranat, mye brukt i slipende vannstrålesnitt.
I dag gjør geotermobarometri , brukt på naturlige granater, det mulig å definere trykk- og temperaturforholdene som en stein ble dannet under, og dermed definere muligheten for å finne olje eller diamant der.
Tradisjoner og tro
Ulike oppfatninger legger stor vekt på det:
- I følge Vedic Astrology er Hessonite Garnet talismanen som beskytter mot demoniske påvirkninger fra himmellegemet Rahu.
Granat regnes også som en hellig stein av mange amerikanske indianerstammer.
Det antas at granat beskyttes mot skade og gift, stopper blødning, symboliserer sannhet og lojalitet og gir velstand.
Det er spesielt den halvedle steinen som tradisjonelt er knyttet til juvelerer i januar måned med hensyn til fødsler.
Merknader og referanser
- Den klassifisering av mineraler valgt er det av Strunz , med unntak av polymorfer av silika, som er klassifisert blant silikater.
- (in) " Granat: Granat edelsten Informasjonen og bildene " på www.minerals.net (åpnet 26. juli 2015 ) .
- " METAMORPHISME - THERMOBAROMETRY " , på christian.nicollet.free.fr (åpnet 26. juli 2015 )
- S. Geller Crystal chemistry of the granets Zeitschrift für Kristallographie, 125 (125), pp. 1–47 (1967) DOI : 10.1524 / zkri.1967.125.125.1
- Maurice Courtet, Institut du Grenat, Garnets fra Perpignan, granater fra Pyrénées-Orientales , 11. desember 2010