Группа рутила .

К группе рутила относятся двуокиси титана (рутил), олова (касситерит) и марганца (пиролюзит). Кроме этих минералов, мы здесь условно рассмотрим также полиморфные модификации ТiO2 — анатаз и брукит. Первый относится к минералам каркасного строения, а второй — к минералам слоистого строения. За исключением брукита, все эти минералы кристаллизуются в классе дитетрагональный бипирамиды тетрагональной сингоний — D4h — 4/mmm(L44L25PC). Брукит кристаллизуется в классе ромбической бипирамиды ромбической сингоний — D2h — mmm(3L23PC).

Рутил, брукит, анатаз — ТiO2. Наиболее устойчивой модификацией является рутил. В виде изоморфных примесей в нем присутствуют Nb, Та, Fe, Сr и V.

По Н. В. Белову, ТiO2 в виде рутила возникает в тех случаях, когда в минералообразующей среде присутствует железо, в других случаях происходит образование анатаза. Наименее частой модификацией являетсяРутил, минерал Рутил брукит. Его устойчивость определяется участием в структуре колумбито-вого компонента (Fe, Mn)(Nb, Та)2О6, количества которого для кристаллизации колумбита явно недостаточны.

Название рутила происходит от лат. слова рутилюс — красноватый, анатаза — от греч. слова анатасис — вытянутость (подчеркивается, что

обычная пирамида длинней, чем в других тетрагональных кристаллах). Брукит назван в честь английского минералога Генри Джемса Брука (1771—1857 гг.).

Размеры элементарной ячейки для рутила — а0 = 4,58, с0 = 2,95; а0 : с0 = 1 : 0,644; для брукита — а0 = 5,436, b0 = 9,16, с0 = 5,14; a0 : b0 : с0 = 0,591 : 1 : 0,5602; для анатаза — а0 = 3,73, с0 = 9,37; а0 : с0 — 1 ‘. 2,512.

Кристаллическая структура этих минералов разная, чем и обусловлены различия в их физических свойствах  В основу кристаллической структуры рутила положена плотнейшая гексагональная упаковка ионов кислорода. Одна из двойных осей упаковки параллельна четверной оси рутила. В направлении этой оси возникают колонки из октаэдров, заполненных ионами титана. Ионы титана в элементарной ячейке образуют объемноцентрированную решетку, в которой два атома кислорода размещены по диагонали основания тетрагональной призмы. Каждый атом титана окружен октаэдрически шестью атомами кислорода, а каждый атом кислорода — тремя атомами титана, расположенными в вершинах почти равностороннего треугольника. Вытянутость колонок октаэдров вдоль оси с обусловливает призматический, а часто даже игольчатый габитус кристаллов рутила, а размещение этих колонок в плоскости гексагональной плотнейшей упаковки вызывает образование коленчатых двойников и тройников с углом между индивидами, близким к 120°. Кристаллическая структура анатаза (рис. Структура анатаза а— элементарная ячейка, б — связи между титаном и кислородом, в — та же структура в октаэдрах, г — титанокислородная цепочка) характеризуется плотнейшей кубической упаковкой ионов кислорода с вертикальной четверной осью. Каждый ион титана окружен октаэдр ически шестью ионами кислорода, а каждый ион кислорода — тремя ионами титана (так же, как и у рутила).

Кристаллическая структура брукита (рис.Структура брРутил, минерал Рутилукита: а — разреженная модель, б — в октаэдрах) состоит из листов гексагональной и кубической упаковок ионов кислорода (возникает так называемая топазовая плотнейшая упаковка). Между ионами кислорода в шестерной координации находятся ионы титана, образующие зигзагообразные цепочки октаэдров в каждом слое плотнейшей упаковки.

Агрегатыи габитус. Облик кристаллов рутила в большинстве случаев столбчатый, обусловленный развитием призматических форм (рис.2 Габитус кристаллов рутила: а — одиночные кристаллы, б — коленчатый двойник), до игольчатого, причем особенно характерно образование удлиненных призм и тонковолокнистых кристаллов. Тонкие иголочки рутила, пронизывающие кварц, называются волосатиками. Они особенно распространены в некоторых месторождениях Среднего и Северного Урала. В кристаллических сланцах рутил иногда встречается в виде более или менее изометрических зерен, а также мелких коленчатых двойников . Сложносетчатые двойникоРутил, минерал Рутилвые срастания называются сагенитами.

По Н. В. Белову, коленчатые двойники рутила (также и касситерита) возникают в тех случаях, когда в минерал ообразующей среде присутствует Fe2O3.

Главными формами на кристаллах рутила являются {100}, {111}, {110}, {101}.

В отличие от рутила брукиту свойствен уплощенный облик (рис. 3 Габитус кристаллов брукита) с вертикальной штриховкой на гранях, для анатаза характерен бипирамидальный (острые бипирамиды),а также пинакоидальный габитус (рис. 4 Габитус кристаллов анатаза). Рутил встречается в зернистых и сплошных агрегатах, а брукит и анатаз — почти исключительно в кристаллах. Известны закономерные срастания анатаза с рутилом (а также пароморфозы анатаза по рутилу), рутила с гематитом, магнетитом, ильменитом и брукитом.

Физические свойства. Цвет описываемых минералов обычно темно-желтый, бурый, красный, черный. Черта бесцветная до буровато-елтой. Блеск — от алмазного до металловидного. Прозрачны в тонких «елках. Излом от раковистого до ровного. Оптические свойства: рутил одноосный, оложительный; брукит двухосный, положительный; анатаз одноосный, отрицательный. У брукита в зависимости от длины волны света наблюдается изменение показателей преломления, вследствие чего он имеет сильную дисперсиюРутил, минерал Рутил оптических осей. Под микроскопом в проходящем свете рутил обычно красный или коричневато-красный, брукит желтовато-коричневый до темно-коричнево го, анатаз коричневый, желто-коричневый, зеленоватый и синий. Иногда наблюдаются зональные пояса роста (брукит и анатаз).

Рутил обладает полупроводниковыми свойствами.

Диагностические признаки. Диагностическим признаком описываемых минералов является габитус их кристаллов: характерны тетрагонально-призматические кристаллы и коленчатые двойники рутила, остроби-пирамидальные кристаллы анатаза и таблитчатые кристаллы брукита. Главные линии на рентгенограммах: 3,242; 2,488; 1,689 (для рутила); 3,508; 1,877; 1,696 (для анатаза); 3,22; 2,45; 1,681 (для брукита). П. п. т. не плавятся и не изменяются.

Отличие от сходных минералов. Рутил похож на циркон (Zr[SiO4]) и касситерит (SnO2), в виде волосовидных кристаллов — на турмалин. От циркона рутил отличается твердостью (твердость

Минерал рутил

циркона 7—8), от касситерита — плотностью (плотность касситерита 6,8— 7), от турмалина — оптическими свойствами.

Искусственное получение. Рутил можно получать при разложении TiCl4 или TiF4 при температуре красного каления, а также сплавлением ТiO2 в буре, фосфорной соли или в вольфрамовокислом натрии (при температурах порядка 760—700° С образуются брукит и анатаз). Переход брукита в рутил происходит при температуре выше 700° С, а анатаза в рутил — при 915° С.

Образование и месторождения. Рутил преимущественно постмагматический минерал. Встречается он в интрузивных изверженных породах, кристаллических сланцах, гидротермальных рудных жилах. В осадочных горных породах рутил известен как минерал россыпей. Последнее обстоятельство важно в том отношении, что оно иногда может служить критерием для определения материнских пород и областей сноса. Чаще всего рутил встречается в связи с метаморфическими образованиями, где формируется за счет титансодержащих минералов. В метаморфизованных породах он иногда образует тонкие, явно поляризующие иголочки вокруг углистых частичек. То же самое касается брукита и анатаза, встречающихся в изверженных породах и кристаллических сланцах. Кроме того, эти минералы образуются пневматолитовым путем, входят в состав пегматитов и других жил. Особенно характерны для всех трех минералов так называемые альпийские жилы.

На земной поверхности анатаз образуется при выветривании титансодержащих минералов изверженных пород. Наибольшее практическое значение принадлежит гидротермальным и россыпным месторождениям. Месторождения анатаза — Семиз-Бугу в Центральном Казахстане, месторождения Северной Каролины в США, россыпные месторождения Урала (особенно Атлянское вблизи Миасса), Самотканское на Украине, а также альпийские жилы Швейцарских Альп, Северного Урала, Бразилии. Хорошо образованные таблитчатые кристаллы брукита до 5 см в диаметре были найдены в Граубюндене в Альпах, а кристаллы всех трех минералов — в Атлянских золотоносных россыпях на Урале. На земной поверхности рутил, анатаз и брукит устойчивы и при разрушении материнских пород образуют россыпные месторождения.

Практическое значение. Описываемые минералы являются рудой для получения ферротитана. Они используются для выплавки специальных сортов стали, для изготовления титановых белил и т. д.


В основном с этим также ищут .