Природный и синтетический корунд

1

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. М. В. Ломоносова

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра кристаллографии и кристаллохимии

Курсовая работа

Студентки 112 группы

Карамышевой Алины Сергеевны

Природный и синтетический корунд

Заведующий кафедрой: академик РАН, профессор

В.С. Урусов

Научный руководитель: кандидат геол.-мин.

наук, доцент Е.В.

Копорулина

Москва

2013 г.

2

Содержание

Введение

Глава 1. Разновидности корунда

Глава 2. Месторождения и морфология кристалла корунда

2.1. Месторождение рубина  Мьянмы

2.2. Месторождение сапфира  Шри-Ланка

Глава 3. Строение природных кристаллов

Глава 4. Основные методы выращивания синтетических камней

Глава 5. Применение

Глава 6. Неожиданные «профессии» рубина

Заключение

Литература

3

Введение

Мы все привыкли к тому, что драгоценные камни, такие как бриллианты, сапфиры или

рубины - это лишь те неподвижные сверкающие звезды, призвание которых украшать шеи

и пальцы богатых красавиц. Однако это мнение ошибочно. Эти и другие камни день и

ночь трудятся во множестве сфер человеческой жизни, включая даже самые тяжелые

технические отрасли. Если бы драгоценным камням раздавали премии за помощь

человечеству, то первую награду, бесспорно, получил бы корунд. Этот минерал имеет

огромное количество разновидностей, некоторые из которых нам очень хорошо знакомы.

Тема моей курсовой работы рост и теория кристалла корунда. В природе существует

очень много различных кристаллов, но привлек меня именно корунд. Это связано с его

широким многообразием, цветовой гаммой и свойствами. В своей работе я подробно

рассмотрю разновидности корунда, его теорию и рост, различные методы синтетического

получения кристалла корунда, а также его драгоценные разновидности - рубин и сапфир.

4

Глава 1. Разновидности корунда

Корунд — минерал, кристаллический альфа - оксид алюминия (Al2O3) , тригональной

сингонии, дитригонально-скаленоэдрический.

Встречается в виде отдельных или сросшихся в группы бочонкообразных,

дипирамидальных и таблитчатых кристаллов псевдогексагонального облика,

обособленных вкраплений и зёрен, плотных зернистых агрегатов.

o Спайность мнимая, кажущаяся, из-за сильно выраженной отдельности,

обусловленной полисинтетическим двойникованием.

o Твёрдость по Моосу 9.

o Плотность 3,9 — 4 г/см³.

o Удельная теплота плавления 109,2 кДж/моль

o Температура плавления  — 2050 °C.

o Цвет широко варьирует  от бесцветного и серого до  различных оттенков красного,

синего или фиолетового.

o Дихроичен. Иногда наблюдается  иризация на сколах по спайности.

o Блеск сильный металлический, до матового. В некоторых случаях, благодаря

закономерно расположенным включениям тончайших рутиловых иголочек,

ориентированных по его главным кристаллографическим направлениям, наблюдается

эффект астеризма. В этих случаях говорят о «звёздчатых» корундах (рубинах, сапфирах).

Химически стоек, нерастворим в кислотах.

Корунд известен уже не первое тысячелетие, о чем свидетельствует его имя,

происходящее, скорее всего, от санскритского слова – «курувинд», означающего в

переводе не что иное, как рубин. «Каурунтака» или «Курундам» – так именовали этот

минерал в Индии. Рубины были известны древним египтянам, грекам, римлянам, их

добыча велась уже 2000 лет назад в Бирме и Индии. На Руси рубины носили название

Красный яхонт. Однако в наши дни он ценится не только в этой своей, быть может,

наиболее ценной ипостаси, но и во многих других. Это действительно уникальный дар

природы. [Бланк,1979]

Окраска корунда очень разнообразная. Цвет корунда обычно синевато - или желтовато-

серый, однако чистый корунд имеет исключительно белый цвет. Окрашивается

примесями элементов-хромофоров, таких как хром, железо, титан или ванадий. Благодаря

этим элементам получающиеся в итоге цвета чаще всего чистые и яркие. Из-за данных

примесей корунд охватывает почти весь цветовой спектр. Он может быть и красным, и

фиолетовым, и даже оранжевым или зеленым и не только. [Бланк,1979]

Корунд широко известен под названиями «сапфир» и «рубин», которые удерживают

ведущее положение среди цветных драгоценных камней. Цветовое многообразие этих

5

самоцветов колоссальное. Цвет корунда обычно синевато - или желтовато-серый, однако

чистый корунд имеет исключительно белый цвет. Окрашивается примесями элементов-

хромофоров, таких как хром, железо, титан или ванадий. Благодаря этим элементам

получающиеся в итоге цвета чаще всего чистые и яркие. Из-за данных примесей корунд

охватывает почти весь цветовой спектр. Он может быть и красным, и фиолетовым, и даже

оранжевым или зеленым. В природе существуют очаровательные желтые камни,

обладающие наибольшей твердостью. А также почти бесцветные камни, уступающие

только алмазу в игре на свету, и, кроме того, камни, которые обладают другой, менее

привлекательной окраской - лиловой, желтоватой, голубоватой и зелёной.

Химически чистый корунд бесцветен. Красная окраска различных интенсивностей и

оттенков обусловлена наличием примеси хрома (Cr3+), изоморфно замещающего

алюминий (Al3+) в алюмокислородных октаэдрах, а синяя, голубая, зеленая, фиолетовая,

оранжевая, желтая и другие также различной интенсивности – примесями титана (Ti4+),

железа (Fe2+,Fe3+), иногда марганца (Mn+4, Mn+3) и хрома (Cr3+). Из других примесей-

хромофоров присутствуют также ванадий, иногда никель и медь. . [Н.И. Еремин. 1991]

Звёздчатые камни, или астерии, - это синие (звёздчатый сапфир) или красные (звёздчатый

рубин) корунды, ограненные в виде кабошона и обнаруживающие при соответствующем

освещении шестилучевую звезду.

Сапфир - это дорогой и красивый синий самоцвет группы корунда. Цвет ярких

васильковых кристаллов из Бирмы и Таиланда называют "звонким", а синие кристаллы с

шелковистым блеском - королевскими. Сапфиры Австралии - черного, чернильного цвета

с зеленоватым оттенком.

Для сапфира характерен астеризм (от греч. asthr - звезда): только на отполированном

камне четко видна светлая звездочка с тремя, шестью или двенадцатью лучами.

Выделяются разновидности с четкими лучами - астерия, и с расплывчатым изображением

лучей - жирозоль. Этот оптический эффект связан с тонкими игольчатыми выростками

рутила, которые ориентированы в трех направлениях под углом 120° друг к другу. Такие

камни обрабатываются в виде кабошона и пользуются повышенным спросом

[Бланк,1979]..

Для корунда как минерального вида выделяются следующие разновидности:

6

Рубин, «красный яхонт» - красного цвета; это драгоценный камень первой категории,

цена прозрачных хорошо окрашенных экземпляров бывает больше, чем у алмазов,

например. (Рис.1)

рис.1. Кристалл рубина (http://wiki.web.ru.)

Сапфир или «синий яхонт» - имеет синей цвет разной интенсивности, которая зависит от

примесей. При умеренно-интенсивной васильково-синей окраске – это драгоценный

камень первой категории, но, к сожалению, ценится гораздо ниже рубина. Слишком

тёмные или слишком светлые сапфиры довольно дёшевы. (Рис. 2)

Рис.2. Кристалл сапфира

Звёздчатый рубин - редкий экзотический драгоценный камень с эффектом астеризма,

обрабатывается в виде кабошона.

Звёздчатый сапфир - редкий и сказочно красивый экзотический драгоценный камень с

эффектом астеризма, обрабатывается в виде кабошона. (Рис.3)

7

рис. 3. Звездчатый сапфир (http://geo.web.ru)

«Папараджа» - оранжевый сапфир. Это драгоценный камень, который имеет

великолепный, неповторимый цвет. (Рис.4)

рис.4 . Папараджа. (http://www.goldium.ru)

«Восточный изумруд» - это устаревшего название драгоценного камня, который имеет

зелёный цвет.

«Восточный аметист» - это старинное название драгоценного камня, который имеет

окраску фиолетового цвета.

8

Обыкновенный корунд – это непрозрачный, крупно- или мелкозернистый минерал,

который обычно бывает сероватого цвета. Благодаря высокой твердости, в которой он

уступает лишь алмазу, его используют как абразивный материал, а так же из-за его

высокой температуры плавления используется также как огнеупорный материал. (Рис.5)

Рис.5 Обыкновенный корунд. (http://upload.wikimedia.org)

Как сапфир, так и рубин обладают отчетливым и характерным дихроизмом. Сапфир

обладает глубокой синей окраской для обыкновенного луча и желтовато-синей для

необыкновенного луча. Рубин, а свою очередь характеризуется глубокой лилово-красной

окраской для обыкновенного луча и бледной желтовато-красной для необыкновенного.

Дихроизм проявляется в том, что цвет, который соответствует обыкновенному лучу,

красивый и в тоже время глубокий, а, следовательно, цвет, который соответствует

необыкновенному лучу, получается бледный и не такой красивый. Единственным,

исключением являются редкие темные камни, в которых обыкновенный луч почти

полностью поглощается. В корунде желтого цвета также обнаруживается отчетливые

признаки дихроизма. При нагревании обычно происходит осветление корунда. Бледно-

фиолетовые и желтые камни в этом случае утрачивают окраску, а густо-фиолетовые

камни приобретают непревзойденный розовый цвет. В то же время облучение делает

окраску более глубокой и окрашиваться могут даже бесцветные камни.

Блеск корунда стеклянный. Самые лучшие камни – это совершенно чистые и

прозрачные, но очень часто кристаллы корунда содержат коллоидные и другие разные

включения. Нередко данные включения, располагающиеся параллельно ребрам, образуют

9

внутри кристалла пучки линий, пересекающихся под углом 60°. Если такой камень

огранен в виде кабошона, так что ось симметрии располагается под прямым углом к

базису, падающий на него свет отражается в форме шестилучевой звезды. Такие

драгоценные камни называются астериями, или звездчатыми камнями. Они очень

привлекательны на вид. Некоторые сиамские (таиландские) камни обладают отчетливой

волокнистой или шелковистой структурой, которая связанна с включениями

титаномагнетита. Бирманские рубины содержат тонкие ориентированные иголочки рутила

и искривленные полые канальцы, в то время как в сиамских рубинах таких иголочек нет,

но, с другой стороны, в них встречаются многочисленные гексагональные полости или

тонкие кристаллические пластинки, расположенные в параллельных плоскостях, а также

канальцы, содержащие пузырьки и жидкие включения. Корунд, какого бы цвета он ни

был, нельзя __________подвергать случайной огранке, если стремиться достичь наилучшего

результата; пристальное внимание следует уделять симметрии кристалла, для того чтобы

лучше всего использовать дихроизм. Аналогично в звездчатых камнях основание

кабошона должно быть параллельно пинакоиду. Цветные прозрачные камни допускают

различную огранку. В наши дни им придают бриллиантовую или смешанную огранку, т.

е. бриллиантовую огранку верха и ступенчатую огранку низа. Рубин в свою очередь

можно спутать с благородной красной шпинелью или гранатом - альмандином. Но оба эти

минерала не обладают двупреломлением, так что определить рубин можно по его

дихроизму и, естественно, по форме кристаллов. Корунд хорошо определяется по

морфологии кристаллов, зональности, показателю преломления, высокой плотности и

характерным ярким линиям в спектре поглощения. Сапфир легко отличить от других

синих камней по его дихроизму, а также по другим диагностическим признакам, таким

же, как и у рубина. Драгоценные разновидности корунда другой окраски определяются по

показателям преломления и плотности [Бланк. Г. 1920].

10

Глава 2. Месторождения кристалла корунда

Главным геолого-промышленным типом месторождений благородного корунда являются

элювиально-делювиальные и аллювиальные россыпи, широко представленные в Мьянме,

Австралии, Индии, Шри-Ланке, Таиланде и Кампучии. Источники этих россыпей

генетически разнообразны, представляя собой гнездовую и акцессорную рассеянную

вкрапленность кристаллов сапфира или рубина в базальтах, щелочных лампрофирах

силикатных флогопит-скаполит-плагиоклазовых скарнах, слюдитовых грейзенах,

сиенитовых и миаскитовых пегматитах, кристаллических сланцах и гнейсах гранулитовой

и амфиболитовой фаций . [Н.И. Еремин. 1991]

2.1. Месторождения  рубина Мьянмы

Всемирно известный Могокский рубиноносный район в Мьянме с древнейших времен

является источником драгоценных камней и в первую очередь самого высокосортного

карминово-красного рубина цвета «голубиной крови». Район находится к северо-востоку

от Мандалая в высокогорной части страны и занимает около 400 км2 . Его геологическое

строение преимущественно это глубоко метаморфизованные архейские породы-

гранулиты, гранатовые гнейсы и кристаллические сланцы с прослоями кондолитов.

Рубиновая минерализация отчетливо приурочена к контакту мраморов с массивами,

мелкими телами и дайками гранитов и пегматитов Кобаингского интрузивного комплекса.

В этом случае мраморы контактируют с гнейсами либо содержат их прослои.

Главные месторождения Могокского района - Пэйксви, Могок, Ибу, Тапанбин, Колан,

Пиянгбин, Луда, Катхе, Кьятпиин и Кияк-киян – связаны с поясом мраморов вдоль р.

Могок, объединяющим пачки протяженных пластов и линз мраморов и кальцифиров,

прослеживающимися в субщиротном направлении.

Кристаллы рубина имеют преобладающий призматический и бочонковидный габитус и

окрашены в ярко-красные тона. Массовая доля Cr2O3 составляет 2%. Также встречаются