Андалузит это минерал, сложное неорганическое вещество, в состав которого входят: алюминий Al, кремний Si и кислород О.
Входит в группу андалузита, в которую входят полиморфные модификации вещества состава Al2SiО5.
Химическая формула андалузита эмпирическая формула Al2SiO5, применение как огнеупоры в металлургии.
Андалузит назван по месту своего нахождения (Андалузия в Испании), силлиманит— в честь американского профессора В. Силлимана.
Химический состав. Все описываемые минералы характеризуются эмпирической формулой Al2SiO5 и имеют состав: массовая доля оксида алюминия Аl2O3 — 63,1 %, массовая доля оксида кремния SiO2 — 36,9%.
В качестве примесей в дистене обычно присутствуют Сr (до 1,8%), а андалузите — Fe и Мn (до 7% с образованием марганцевой разности — виридина), в силлиманите — Fe2O3 (до 2—3%).
Андалузит и силлиманит — в ромбо бипирамидальном виде симметрии ромбической сингоний — D2h — mmm(3L2ЗРС), дистен кристаллизуется в пинакоидальном виде симметрии триклинной сингоний Ci— I (С), а )
Структурная ячейка содержит 4 единицы. Пространственная группа дистена — С1i — Р1, андалузита — D122h — Рnnm, силлиманита — D162h — Рbnm.
Для дистена а0 = 7,10, b0 = 7,74, с0 = 5,57; а = 90°05′, β = 101°02′, γ = 105°54′, а0 : b0 : с0 = 0,917 : 1 : 0,720.
Для андалузита а0 =7,78, b0 = 7,92, с0 = 5,57; а0 : b 0 : с0 = 0,982 : 1 : 0,703.
Для силлиманита а0 = 7,43, b0 = 7,58, с0 = 5,74; а0 : b0 : с0 = 0,979 : 1 : 0,757.
Кристаллическая структура этих минералов (см. рис.) состоит из колонок, образованных половиной ионов Аl3+ в шестерной координации, чередующихся с группами SiO4.
Вторая половина ионов Аl3+ находится в шестерной координации у дистена, в четверной — у силлиманита и в пятерной — у андалузита.
Дополнительные ионы кислорода в дистене связаны только с Аl3+, в то время как ионы кислорода в тетраэдрах SiO4 связаны как с кремнием, так и с алюминием. Некоторые физические свойства минералов группы андалузита приведены в табл. .
Дистен — твердость 4,5—7, плотность 3,5—3,7, оптические свойства ng 1,728, nm 1,721, np 1,713, ng — np 0,015.
Андалузит — твердость 7—7,5, плотность 3,1—3,2, оптические свойства ng 1,630, nm 1,632, np 1,629, ng — np 0,010.
Силлиманит — твердость 6-7,5, плотность 3,23, оптические свойства ng 1,677, nm 1,658, np 1,657, ng — np 0,20.
Муллит — твердость 6—7, плотность 3,03, оптические свойства ng 1,654, nm 1,644, np 1,642, ng — np 0,012.
Дистен наблюдается в виде лучистых и жилковатых агрегатов. Кристаллы встречаются сравнительно редко и имеют столбчатый облик. Главными формами на них являются комбинации пинакоидов{100}, {010} и {001} (рис. 2).
Довольно распространены плоскостолбчатые кристаллы с господствующей формой {100} и невыразительными другими плоскостями.
Часто встречаются двойники дистена по (100), а также двойники сдвига, где плоскостью скольжения является (001).
Андалузит образует лучистые, шестоватые и зернистые агрегаты.
Кристаллы его имеют столбчато-нризматический габитус (рис. 3) и характеризуются комбинацией призм {110} и {101}, а также пинакоида {001}.
Поверхность отдельных кристаллов андалузита покрыта чешуйками слюд и других вторичных минералов, образовавшихся при выветривании андалузита или оставшихся на его кристаллах как реликты породы, в которой он развивался.
В качестве разности андалузита выделяют хиастолит.
Он наблюдается глинистых сланцах в виде белых вытянутых кристаллов, обычно полых, иногда со столбиками глинистого или углистого вещества.
Распределение включений обусловливает в разрезе кристалла черный крест на сером или беловатом фоне.
Силлиманит в шестоватых или жилковатых агрегатах очень трудно отличить от андалузита.
Отчетливые кристаллы силлиманита встречаются редко и обычно вытянуты вдоль третьей оси.
На игольчатых кристаллах можно установить положение только немногих граней. Конечные грани на кристаллах силлиманита почти не встречаются.
Андалузит бывает серого, желтого, бурого, розового и красного цвета, марганцевая разность—темно-зеленая; силлиманит — серый, светло-бурый, бледно-зеленый.
Блеск всех трех минералов стеклянный, у дистена на плоскостях спайности перламутровый. Спайность дистена совершенная по (100) и менее совершенная по (010), у андалузита — отчетливая по (110), у силлиманита — совершенная по (010). (Рис 3).
Твердость, плотность и показатели преломления этих минера-кристаллов приведены в табл. На кристаллах дистена довольно андалузита четко проявляется анизотропия твердости.
Так, твердость на грани пинакоида {100} в направлении [001] равняется 4,5, а на той же грани в направлении [010] — около 7.
Диагностические признаки дистена — голубая или синяя окраска и анизотропия твердости, андалузита — почти прямоугольные призматические формы с призматической спайностью.
И высокая твердость, силлиманита — игольчатые, шестоватые и волосовидные формы кристаллов.
Главные линии на рентгенограммах: 3,32; 3,17; 1,373 (для дистена); 4,53; 2,17; 1,46 (для андалузита); 3,385; 2,537; 2,180 (для силлиманита). В кислотах не растворяются.
Применение паяльной трубки: не плавятся.
По своему происхождению минералы группы дистена являются метаморфическими образованиями и только силлиманит и андалузит изредка встречаются в изверженных породах, где возникают, очевидно, в результате вплавления глиноземистых осадочных пород.
Промышленные месторождения минералов группы дистена можно разделить на два типа:
1) контактово-пневматолитовые,
2) метаморфические.
Контактово-пневматолитовые месторождения возникают в результате влияния эманации глубинных кислых пород на толщи вулканических пород — кислых эффузивов и их туфов.
На контакте наблюдается сильное окварцевание и образование так называемых вторичных кварцитов. С вторичными кварцитами связаны преимущественно месторождения андалузита.
Процесс образования андалузита состоит в превращении полевошпатовых составных частей и переотложении их в форме андалузита и кварца.
Андалузит местами наблюдается в больших скоплениях чистых андалузитовых пород, кварц же образует вмещающие их вторичные кварциты.
В таких месторождениях минералы группы находятся в ассоциации с кварцем, корундом, гематитом, магнетитом и слюдами, к которым часто присоединяются топаз, турмалин и берилл.
Здесь дистен находится в кварцево-дистеновых сланцах, залегающих среди слюдисто-кварцевых сланцев, амфиболитов и других метаморфических пород.
В общем это тип гнейсов и сланцев, где дистен и силлиманит находятся в ассоциации с корундом, гранатом, графитом, кварцем и мусковитом.
В метаморфических условиях минералы группы андалузита возникают за счет изменения глинистых образований, содержащих каолинит или алюмосиликаты.
Это превращение происходит при высоком давлении или при высокой температуре по такой возможной реакции:
Al4(OH)8[Si4O10] → 2Al2O[SiO4] + 2SiO2 + 4Н2О.
Изучение минеральных ассоциаций показывает, что образование того ли иного минерала группы андалузита обусловлено, очевидно, величиной явления, при котором происходит минералообразование.
При наибольшем давлении возникает дистен, при среднем — силлиманит, а при наименьшем — андалузит.
Месторождения минералов группы андалузита известны в — Семиз-Бугу, а также ряд месторождений Урала (Борисовское в Качкарском районе) и Забайкалья.
А за пределами — в Калифорнии (Уайт Маунтен), Северной Индии (Хази Хиллс, Лапса-Буру).
Хорошие кристаллы хиастолита найдены на горе Хоуден в Южной Австралии.
Разрушение. На земной поверхности минералы группы дистена переходят в мусковит и хлоритоид.
При процессах выветривания андалузит изменяется намного легче, нежели дистен, вследствие чего дистен часто встречается в россыпях.
Кристаллы андалузита иногда покрываются слоем слюды, что указывает на начало их превращения.
Применение описываемых минералов основано на их свойстве перекристаллизовываться при высоких температурах с образованием устойчивого муллита и небольшого количества кристобалитового стекла по такой схеме:
3Al2О[SiО4] = 3Al2О3.2SiО2 + SiО2.
Температура перехода этих минералов в муллит неодинакова: дистен переходит в муллит при 1100—1410° С с увеличением объема на 18%; андалузит— при 1410—1530° С с увеличением объема на 5,4%; силлиманит — при 1550—1750° С с увеличением объема на 7,2%.
Муллиту, который получается при обжиге этих минералов, свойственны высокая огнеупорность (температура плавления 1825—1850° С), химическая инертность и механическая прочность.
Минералы группы дистена используются как высоко-глиноземистые огнеупоры в металлургии и в керамической промышленности, а также как руда для получения кремнеалюминиевого сплава-силумина.
В эту группу входят полиморфные модификации вещества состава Al2SiО5 — дистен (кианит) и андалузит.
Здесь мы рассмотрели также силлиманит, относящийся к подклассу цепочечных силикатов (рис.). Формулы дистена — Al2О[SiО4], андалузита — AlAlO[SiO4], силлиманита — Al[AlSiO5].
Название дистена происходит от греч. слов ди — дважды и стенос — сила (имеет разную твердость в двух направлениях); название кианита — от греч. слова кианос — синяя краска.
