Ювелирный гранат альмандин месторождения Кителя (Карелия): состав и спектроскопические свойства

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

   Объект исследования. Химический состав и спектроскопические свойства ювелирного граната альмандина месторождения Кителя в Северном Приладожье (Карелия).   Материалы и методы. Исследованы химический состав, элементы-примеси, минеральные включения, спектроскопические свойства (ИКС, ЯГР – мёссбауэровская спектроскопия, спектры поглощения) ювелирных кристаллов альмандина.   Результаты. Выявлено, что кристаллы граната имеют слабовыраженный зональный состав, который варьируется от Alm75Pir15Sps7Grs3 в центре до Alm80Pir14Sps4Grs2 на их краях, т. е. содержание Ca и Mn уменьшается к краям зерен. Эта зональность гранатов характерна для процессов прогрессивного метаморфизма пород, в которых они образовались. В виде мелких включений в кристаллах граната присутствуют кварц, хлорит, слюда ФАСИ (биотит), ильменит, рутил, монацит, циркон, пирротин. Установлен состав хлорита, биотита, циркона. Рассчитан параметр кубической элементарной ячейки: ао = 11.522 ± 0.003 Å. В ИК-спектре граната присутствуют линии поглощения: 995, 966, 901, 878, 638, 568, 528, 476, 455 см–1, характерные для пироп-альмандиновой разности. Мёссбауэровская спектроскопия установила незначительную примесь трехвалентного железа (Fe3+) в структуре кительского граната (≈ 1 % от суммы изоморфного железа). Полученные спектры оптического поглощения пластинок граната в видимой области света свидетельствуют, что ионы Fe2+ в додекаэдрических позициях, в меньшей степени додекаэдрические ионы Mn2+, а также, возможно, октаэдрические ионы Fe3+ ответственны за яркую красно-малиновую окраску пироп-альмандина месторождения Кителя.   Выводы. Получен “портрет” типоморфных особенностей (состава и свойств) ювелирного граната пироп-альмандина месторождения Кителя. Этот портрет, несомненно, поможет распознавать исторические находки ограненных или кабошонизированных разностей альмандина в ювелирных изделиях, церковной утвари не только в России, но и в Европе (в которую этот ювелирный материал вывозился в XVII столетии). Сохранность ювелирных разностей граната во вмещающей породе обусловлена наличием тонких аморфных келефитовых оболочек или мягких минералов (серицита, хлорита, каолинита и др.).

Об авторах

В. П. Лютоев

Институт геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

Email: vlutoev@geo.komisc.ru

А. Б. Макеев

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Email: abmakeev@igem.ru

Е. Н. Терехов

Геологический институт РАН

Email: tereh@ilran.ru

Список литературы

  1. Азимов П. Я. Проявление позднесвекофеннского метаморфизма повышенных давлений в зональном метаморфическом комплексе Северного Приладожья (юго-восток Фенноскандинавского щита) / П. Я. Азимов, Н. Г. Ризванова // Петрология. – 2021. – 29 (3). – 292-308.
  2. Борисов И. В. Каменное ожерелье Ладоги / И. В. Борисов. – Сортавала: Герда, 2010. – 190 с.
  3. Киевленко Е. Я. Декоративные коллекционные минералы / Е. Я. Киевленко, В. И. Чупров, Е. Е. Драмшева. – М.: Недра, 1987. – 223 с.
  4. Окулов А. В. Ювелирные гранаты Кительского месторождения из археологических раскопок в Твери / А. В. Окулов]// Отеч. геол. – 2015. – (4). – 50-62.
  5. Перчук Л. Л. Петрология слюдистых сланцев пояса Тана в южном тектоническом обрамлении Лапландского гранулитового комплекса / Л. Л. Перчук, А. В. Кротов // Петрология. – 1998. – 6 (2). – 165-196.
  6. Платонов А. Н. Природа окраски самоцветов / А. Н. Платонов, М. Н. Таран, В. С. Балицкий. – М.: Недра, 1984. – 196 с.
  7. Рундквист Н. Д. О кительских альмандинах / Н. Д. Рундквист, Г. П. Москалeва // Зап. ВМО. – 1985. – 114 (5). – 581-585.
  8. Ручьев А. М. Карельский гранат – перспективный источник скандия и редкоземельных металлов / А. М. Ручьев. // Тр. КарНЦ РАН. – 2017. – (11). – 30-42. doi: 10.17076/geo621
  9. Самсонов Я. П. Самоцветы СССР / Я. П. Самсонов, А. П. Туринге ; Под ред. В. И. Смирнова). – М.: Недра, 1984. – 335 с.
  10. Терехов Е. Н. Тектоническое положение и генезис месторождений ювелирного корунда Высокой Азии / Е. Н. Терехов, А. П. Акимов // Литосфера. – 2013. – (5). – 141-159.
  11. Ahmad I., Serbaya S. H., Rizwan A., Mehmood M. S. (2021) Spectroscopic Analysis for Harnessing the Quality and Potential of Gemstones for Small and Medium-Sized Enterprises (SMEs). J. Spectroscopy, Article ID 6629640, 12 p. doi: 10.1155/2021/6629640
  12. Amthauer G., Annersten H., Hafner S. S. (1976) The Mössbauer spectrum of 57Fe in silicate garnets. Zeit. Kristallogr., 143, 14-25.
  13. Brigatti M. F., Galli E., Poppi L. (1991) Effect of Ti substitution in biotite-1M crystal chernistry. Amer. Miner., 76, 1174-1183.
  14. Burns R. G. (1993) Mineralogical applications of crystal field theory. Cambridge: Cambridge University Press, 551 p.
  15. Dyar M. D. (1984) Precision and interlaboratory reproducibility of measurements of the Mössbauer effect in minerals. Amer. Miner., 69 (11-12), 1127-1144.
  16. Dyar M. D., Breves E. A., Emerson E., Bell S. W., Nelms M., Ozanne M. V., Peel S. E., Carmosino M. L., Tucker J. M., Gunter M. E., Delaney J. S., Lanzirotti A., Woodland A. B. (2012) Accurate determination of ferric iron in garnets by bulk Mössbauer spectroscopy and synchrotron micro-XANES. Amer. Miner., 97 (10), 1726-1740. doi: 10.2138/am.2012.4107
  17. Geiger C. A. (1998) A powder infrared spectroscopic investigation of garnet binaries in the system Mg3Al2Si3O12–Fe3 Al2Si3O12–Mn3Al2Si3O12–Ca3Al2Si3O12. Eur. J. Miner., (3), 407-422.
  18. Geiger C. A., Armbruster Th., Lager G. A., Jiang K., Lottermoser W., Amthauer G. (1992) Combined Temperature Dependent 57Fe Mössbauer and Single Crystal X-ray Diffraction Study of Synthetic Almandine: Evidence for the Golʼdanskii-Karyagin Effect. Phys. Chem. Miner., 19 (2),
  19. -126. doi: 10.1007/BF00198609
  20. Geiger C. A., Feenstra A. (1997) Molar volumes of mixing of almandine-pyrope and almandine-spessartine garnets and the crystal chemistry and thermodynamic-mixing properties of the aluminosilicate garnets. Amer. Miner., 82 (5-6), 571-581. doi: 10.2138/am-1997-5-617
  21. Geiger C. A., Rossman G. R. (1994) Crystal Field Stabilization Energies of Almandine-Pyrope and Almandine-Spessartine Garnets Determined by FTIR Near Infrared Measurements. Phys. Chem. Miner., 21, 516-525.
  22. Geiger C. A., Newton R. C., Kleppa O. J. (1987) Enthalpy of mixing of synthetic almandine-grossular and almandine-pyrope garnets from high-temperature solution calorimetry. Geochim. Cosmochim. Acta, 51, 1755-1763.
  23. Hofmeister A. M., Chopelas A. (1991) Vibrational spectroscopy of end-member silicate garnets. Phys. Chem. Miner., 17, 503-526.
  24. Hofmeister A. M., Fagan T. J., Campbell K. M., Schaal R. B. (1996) Single-crystal IR spectroscopy of pyrope-almandine garnets with minor amounts of Mn and Ca. Amer. Miner., 81 (3-4), 418-429. doi: 10.2138/am-1996-3-416
  25. Khomenko V. M., Langer K., Wirth R., Weyer B. (2002) Mie scattering and charge transfer phenomena as causes of the UV edge in the absorption spectra of natural and synthetic almandine garnets. Phys. Chem. Miner., 29, 201-209. doi: 10.1007/s00269-001-0225-2
  26. Krzemnicki M. S., Hanni H. A., Reusser E. (2001) Colourchange garnets from Madagascar: comparison of colorimetric with chemical data. J. Gemmol., 27 (7), 395-408.
  27. Locock A. J. (2008) An Excel spreadsheet to recast analyses of garnet into end-member components, and a synopsis of the crystal chemistry of natural silicate garnets. Comput. Geosci., 34, 1769-1780. doi: 10.1016/j.cageo.2007.12.013
  28. Loh E. (1975) Thermally Modulated Absorption of Fe2+, Fe3+, and Mn2+ in Spessartine and Almandine Garnets. Amer. Miner., 60, 79-83.
  29. Manning P. G. (1967) The optical absorption spectra of the garnets atmandine-pyrope, pyrope and spessartine and some structural interpretation of mineralogical significance. Canad. Miner., 9 (2), 237-251.
  30. Mittani J. C. R., Watanabe S. (2004) TL, OA and ESR of spessartine garnet. Radiat. Eff. Defects So lids, 159 (8-9), 483-489. doi: 10.1080/10420150412331296853
  31. Moore R. K., White W. B. (1972) Electronic spectra of transition metal ions in silicate garnets. Canad. Miner., 11 (4), 791-811.
  32. Moore R. K., White W. B., Long T. V. (1971) Vibration spectra of the common silicates: The Garnet. Amer. Miner., 56, 54-71.
  33. Mössbauer Mineral Handbook (2005) (Eds J. G. Stevens, A. M. Khasanov, J. W. Miller, H. Pollak, Z. Li). Asheville, North Carolina: Mössbauer Effect Data Center, University of North Carolina at Asheville, 624 p.
  34. Novak G. A., Gibbs G. V. (1971) The crystal chemistry of the silicate garnets. Amer. Miner., 56, 791-825.
  35. Oliveira J. C .P. de (1989) Magnetic properties of the natural pyrope-almandine garnets. J. Magn. Magn. Mater., 79. 1-7.
  36. Ottonello G., Bokreta M., Sciuto P. F. (1996) Parameterization of energy and interactions in garnets: End-member properties. Amer. Miner., 81 (3-4), 429-447. doi: 10.2138/am-1996-3-417
  37. Rancourt D. G., McDonald A. M., Lalonde A. E., Ping J. Y. (1993) Mössbauer absorber thicknesses for accurate site populations in Fe-bearing minerals. Amer. Miner., 78 (1-2), 1-7.
  38. Slack G. A., Chrenko R. M. (1971) Optical Absorption of Natural Garnets from 1000 to 30000 Wavenumbers. J. Optic. Soc. Amer., 61 (10), 1325-1329. doi: 10.1364/JOSA.61.001325
  39. Sripoonjan T., Maneekrajangsaeng M., Jakkawanvibul J., Leelawatanasuk T. A (2016) New “Purple Rhodolite” Garnet from Mozambique: Its Characteristics & Properties. Gem & precious metal deposits, exploration and responsible mining. GIT-2016 Conference. Pattaya, Thailand, 77-83.
  40. Vandenberghe R. E., Grave E. de (2013) Application of Mössbauer Spectroscopy in Earth Sciences. Mössbauer Spectroscopy. Tutorial Book. (Eds Y. Yoshida, G. Langouche). Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 91-186.
  41. White W. B., Moore P. K. (1972) Interpretation of the spinallowed bands of Fe2+ in silicate garnets. Amer. Miner., 57 (11-12), 1692-1710.
  42. Woodland A. B., Ross II C. R. (1994) A Crystallographic and Mössbauer Spectroscopy Study of Fe2+3Al2Si3O12 – Fe2+3Fe3+2Si3O12 (Almandine-“Skiargite”) and Ca2+3F3+e2 Si3O12 – Fe2+ 3Fe3+ 2Si3O12 (Andradite-“Skiargite”) Garnet Solid Solutions. Phys. Chem. Miner., 21, 117-132.
  43. Yang P., Guo Y. (2022) New Insights into Coloration Mechanism in Violet-Red Pyrope-Almandine. Crystals, 12 (3), 379. doi: 10.3390/cryst12030379

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Лютоев В.П., Макеев А.Б., Терехов Е.Н., 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».