礦物簡介
石榴石（Granat）是一組物理性質(zhì)和結(jié)晶習性相同的石榴石族礦物的統(tǒng)稱。石榴石一般呈大小不等的結(jié)晶顆粒，具有硬度適、熔點較高、韌性好、化學穩(wěn)定性好等特點。
石榴石化學通式為A3B2[SiO4]3。其中A表示二價陽離子，以 Mg2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+等離子為主；B代表三價陽離子，多為Al3+、Cr3+、Fe3+、Ti3+、V3+及Zr3+等。三價陽離子半徑相近，彼此間易發(fā)生類質(zhì)同像代替。二價陽離子則不同，由于Ca2+比Mg2+、Fe2+、Mn2+等離子的半徑大，難于與之發(fā)生類質(zhì)同像代替。因此，通常將石榴石劃分為兩個系列：
（1）鋁質(zhì)系列：Mg3Al2 (SiO4)3－Fe3Al2 (SiO4)3－Mn3Al2 (SiO4)3
是以半徑較小的Mg2+、Fe2+、Mn2+等二價陽離子和以Al3+為主要三價陽離子組成的類質(zhì)同象系列，常見品種有鎂鋁榴石、鐵鋁榴石、錳鋁榴石。
（2）鈣質(zhì)系列：Ca3Al2 (SiO4)3－Ca3Fe2 (SiO4)3－Ca3Cr2 (SiO4)3
是大半徑的二價陽離子Ca2+為主的類質(zhì)同象系列，常見的有鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、鈣鉻榴石。
此外，一些石榴石的晶格還附加有OH-離子，形成含水的亞種，如水鈣鋁榴石等。由于廣泛的類質(zhì)同象替代，石榴石的化學成分通常很復雜，自然界石榴石的成分通常是類質(zhì)同象替代的過渡態(tài)，很少有端員組分的石榴石存在。石榴石的主要品種見表1。
表1 石榴石的種屬及性質(zhì)
| 名稱 |
化學式 |
晶形 |
密度
g/cm3 |
硬度 |
顏色 |
產(chǎn)狀 |
| 鎂鋁榴石 |
Mg3Al2[SiO4]3 |
四角三八面體 |
3.71 |
7.5 |
暗紅或玫瑰色 |
產(chǎn)于超基性巖，特別是金伯利巖中 |
| 錳鋁榴石 |
Mn3Al2[SiO4]3 |
四角三八面體 |
4.18 |
7~7.5 |
深紅、桔紅或褐紅色 |
產(chǎn)于花崗偉晶巖和區(qū)域變質(zhì)巖中 |
| 鐵鋁榴石 |
Fe3Al2[SiO4]3 |
四角三八面體 |
4.32 |
7~7.5 |
褐紅或暗紅 |
產(chǎn)于花崗偉晶巖和區(qū)域變質(zhì)巖中 |
| 鈣鋁榴石 |
Ca3Al2[SiO4]3 |
菱形十二面體 |
3.53 |
6.5~7 |
黃褐、黃綠色 |
產(chǎn)于夕卡巖中 |
| 鈣鐵榴石 |
Ca3Fe2[SiO4]3 |
菱形十二面體與四角三八面體聚形 |
3.83 |
7 |
褐、黃綠色 |
產(chǎn)于夕卡巖中 |
| 鈣鉻榴石 |
Ca3Cr2[SiO4]3 |
晶體較小 |
3.78 |
7.5 |
鮮綠色 |
產(chǎn)于富鉻的超基性巖中 |
石榴石礦床目前尚無地質(zhì)勘探工作規(guī)范。一般地質(zhì)勘探工作只求到C級儲量?？碧焦こ涕g距：C級儲量100~150m，D級儲量200~300m。地表采用刻槽法采樣，采出的樣品先淘洗，再手選，選出的精礦僅對個別試樣作化學分析，以確定石榴石的種屬。礦物種類一般需通過物理測試來鑒別。通常測其抗壓強度和硬度。在地質(zhì)勘探工作中，如發(fā)現(xiàn)有寶石級石榴石，應當采大樣，并選出寶石級石榴石，以進行鑒定。
中國石榴石礦床主要分布在四川阿壩、湖北棗陽、大冶、湖南岳陽、花容，吉林延邊、江蘇東海、黑龍江呼瑪、山西和順、河北邢臺、陜西安康以及安徽、浙江、內(nèi)蒙古等地。
石榴石目前主要用作磨料，結(jié)晶好的用作寶石。其次為濾料和建筑材料的骨料。
性質(zhì)結(jié)構(gòu)
石榴石是一種島狀結(jié)構(gòu)的鋁（鈣）硅酸鹽礦物，在礦物學上分為氧化鋁系和氧化鈣系二大類。石榴石的化學成分變化較大，一般化學式為A3B2[SiO4]3，其中A代表二階鈣、鎂、鐵、錳等陽離子，B代表三價鋁、鐵、鉻、錳等陽離子。同一名稱的石榴石產(chǎn)地不同，其化學組分也有差異。
石榴石屬等軸晶系；O10h-Ia3d;a0=1.146～1.248 nm；Z=8。晶體結(jié)構(gòu)中，孤立的［SiO4］四面體由B類陽離子(Al3+、Fe3+、Cr3+、V3+等)所組成的配位八面體［BO6］聯(lián)結(jié)；其間形成一些較大的可視為畸變立方體空隙由A類陽離子占據(jù)，成畸變的立方體配位多面體［AO8］。圖1示出了鈣鋁石榴子石Ga3Al2［SiO4］3的晶體結(jié)構(gòu)。
石榴石常呈完好晶形（圖2），菱形十二面體晶面上常有平行四邊形長對角線的聚形紋。有時可見到感應面。集合體常為致密粒狀或致密塊狀。
石榴石典型的物理化學性質(zhì)可見表2
圖1鈣鋁榴石的晶體結(jié)構(gòu)
圖2石榴子石的晶形
表2 石榴石族礦物的典型性質(zhì)
| 系別 |
礦物
名稱 |
化學式 |
晶型 |
莫氏硬度 |
密度
g/cm3 |
折射率 |
熔點
°C |
顏色 |
氧化鋁
系 |
鐵鋁
石榴石 |
Fe3Al2[SiO4]3 |
四角三八面體 |
7～7.5 |
4.32 |
1.830 |
1180 |
褐紅、棕紅、粉紅、橙紅 |
鎂鋁
石榴石 |
Mg3Al2[SiO4]3 |
四角三八面體 |
7.5 |
3.58 |
1.714 |
1260～1280 |
紫紅、血紅、橙紅、玫瑰色 |
錳鋁
石榴石 |
Mn3Al2[SiO4]3 |
四角三八面體 |
7～7.5 |
4.19 |
1.800 |
1200 |
褐紅、桔紅、深紅 |
氧化鈣
系 |
鈣鋁
石榴石 |
Ca3Al2[SiO4]3 |
菱形十二面體 |
6.5～7 |
3.59 |
1.734 |
1180 |
黃褐、黃綠、紅褐 |
鈣鐵
石榴石 |
Ca3Fe2[SiO4]3 |
菱形十二面體與四角三八面體聚形 |
7 |
3.86 |
1.887 |
1170～1200 |
褐黑、黃綠 |
鈣鉻
石榴石 |
Ca3Cr2[SiO4]3 |
晶體較少 |
7.5 |
3.90 |
1.860 |
|
鮮綠 |
用途作用
石榴石主要用作磨料、水質(zhì)濾料、裝飾材料和寶石原料等。
磨料 是石榴石用量最大的市場。高等級品可用于研磨、拋光玻璃、陶瓷等材料，也可作為敷涂料制成砂紙、砂布、砂輪等，用來拋光各種金屬、木材、橡膠和塑料。低級品常用來清除鋁和其他軟質(zhì)金屬的表面氧化層?？捎米黠w機廠的拋磨和擦洗材料、鋼結(jié)構(gòu)材料的拋磨材料。水射流清洗和切割技術(shù)的發(fā)展也導致石榴石用量增加。磨料多選用鐵鋁榴石和鎂鋁榴石。
濾料 在深度水處理的過濾系統(tǒng)中，主要選用鐵鋁榴石作為水質(zhì)過濾砂，分為粒度2.36～1mm的粗料和0.3～0.6mm的細料。少量作為完全惰性介質(zhì)使用于反滲透前的預處理中。用于壓力過濾器，石榴石砂的有效粒徑為0.4～0.6mm，相對密度為3.8，充填于粗砂顆粒間隙，產(chǎn)生降低孔隙度和增加水流/滲透彎曲度的效果，因此，石榴子石混合介質(zhì)砂能清除掉的粒度范圍較廣，且能以高流速操作，有極好的過濾質(zhì)量和高產(chǎn)量。
濾砂必須滿足：①篩上顆粒的極小值和篩下顆粒的極大值均有狹窄的粒度分布；②具有良好的機械強度，顆粒形態(tài)不受負荷影響；③可抵抗粒間及顆粒與容器邊緣的研磨作用；④顆粒形狀以次棱角、圓形為佳，化學性質(zhì)穩(wěn)定，能經(jīng)受各種酸、堿性水侵蝕。
另外，還可作為寶石材料，在儀表工業(yè)上，也可用來制造鐘表或精密儀器、儀表的軸承。國外已有將石榴石和鎵(Ga)、釓(Gd)等用于計算機方面的報道。
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