Minerály

Granát



Nejlépe známý jako červený drahokam. Vyskytuje se v mnoha barvách a má četné průmyslové použití.


Gem granáty: Většina lidí si myslí, že granát je červený drahokam. Granát se však vyskytuje v široké škále barev. Zleva zleva: červený almandin (Madagaskar), zelený tsavorit (Tanzanie), žlutý Mali (Mali), oranžový spessartit (Mozambik), růžová malaya (Tanzanie), zelená merelani (Tanzanie), červený pyrope (Pobřeží slonoviny), zelený demantoid (Namibie), fialový rodolit (Mozambik) a oranžový hessonit (Srí Lanka). Sedm z osmi výše uvedených granátů pochází z Afriky, relativně nového zdroje velkolepých granátů.

Co je granát?

Granát je název používaný pro velkou skupinu horninotvorných minerálů. Tyto minerály sdílejí společnou krystalovou strukturu a obecné chemické složení X3Y2(SiO4)3. V tomto složení může být "X" Ca, Mg, Fe2+ nebo Mn2+a "Y" může být Al, Fe3+, Mn3+, V3+ nebo Cr3+.

Tyto minerály se nacházejí po celém světě v metamorfovaných, vyvřelých a sedimentárních horninách. Většina granátů nalezených poblíž zemského povrchu se vytváří, když je sedimentární hornina s vysokým obsahem hliníku, jako je břidlice, vystavena dostatečně silnému teplu a tlaku, aby vytvořila břidlice nebo ruly. Granát se také nachází ve horninách kontaktních metamorfóz, podpovrchových magmatických komor, lávových proudů, hlubokých sopečných erupcí a v půdách a sedimentech, které se vytvářejí při zvětralých a erodovaných horninách nesoucích granát.

Většina lidí spojuje slovo „granát“ s červeným drahokamem; nicméně, oni jsou často překvapeni, když zjistí, že granát se vyskytuje v mnoha jiných barvách a má mnoho jiných použití. Ve Spojených státech byly v roce 2012 hlavním průmyslovým využitím granátu řezání vodním paprskem (35%), abrazivní tryskací média (30%), vodní filtrační granule (20%) a abrazivní prášky (10%).

Skupina granátů: Tento graf shrnuje členy skupiny granátů, které jsou nejdůležitější jako drahokamy. Hliníkové granáty jsou obvykle červené barvy s vyšší měrnou hmotností a tvrdostí. Vápníkové členy jsou obvykle zelené barvy a mají nižší tvrdost.

Fyzikální vlastnosti granátu

Chemická klasifikaceSilikát
BarvaTypicky červená, ale může být oranžová, zelená, žlutá, fialová, černá nebo hnědá. Modré granáty jsou velmi vzácné.
PruhBezbarvý
LeskSklovitý
DiaphaneityTransparentní až průsvitné
VýstřihŽádný
Mohsova tvrdost6,5 až 7,5
Specifická gravitace3,5 až 4,3
Diagnostické vlastnostiTvrdost, měrná hmotnost, izometrická krystalová forma, nedostatek štěpení
Chemické složeníObecný vzorec: X3Y2(SiO4)3
Crystal SystemIzometrické
PoužitíGranule pro řezání vodním paprskem, abrazivní tryskací granule, filtrační granule, abrazivní zrna a prášky, drahokamy

Fyzikální a chemické vlastnosti granátu

Mezi nejčastěji se vyskytující minerály ve skupině granátů patří almandin, pyrope, spessartin, andradit, hruškovitý a uvarovit. Všichni mají sklovitý lesk, průhlednou až průsvitnou diafanitu, křehkou houževnatost a nedostatek štěpení. Lze je nalézt jako jednotlivé krystaly, oblázky s proudem, granulované agregáty a masivní výskyty. Jejich chemické složení, měrná hmotnost, tvrdost a barvy jsou uvedeny níže.

Minerály granát

MinerálníSloženíSpecifická gravitaceTvrdostBarvy
AlmandineFe3Al2(SiO4)34.207 - 7.5červená, hnědá
PyropeMg3Al2(SiO4)33.567 - 7.5červená až fialová
SpessartineMn3Al2(SiO4)34.186.5 - 7.5oranžová až červená až hnědá
AndraditeCa3Fe2(SiO4)33.906.5 - 7zelená, žlutá, černá
HrubýCa3Al2(SiO4)33.576.5 - 7.5zelená, žlutá, červená, růžová, čirá
UvaroviteCa3Cr2(SiO4)33.856.5 - 7zelený
Výše uvedené kompozice jsou pro koncové členy několika řad pevných roztoků. Existuje celá řada dalších granátových minerálů, s nimiž se při průmyslovém použití setkáváme méně často a nejsou tak důležité. Zahrnují zlatomanit, kimzeyit, morimotoit, schorlomit, hydrogrosulární, hibschit, katoit, knorringit, majorit a kalderit.

Jak je vidět výše, existuje celá řada různých typů granátu a každý má odlišné chemické složení. Existuje také řada solidních řešení mezi většinou granátových minerálů. Tato velká změna v chemii určuje mnoho z jejich fyzikálních vlastností. Například granáty vápníku mají obecně nižší měrnou hmotnost, nižší tvrdost a jsou obvykle zelené barvy. Naproti tomu granáty ze železa a manganu mají vyšší měrnou hmotnost, větší tvrdost a obvykle mají červenou barvu.

Almandine granát: Vynikající kubické krystaly almandinového granátu v jemnozrnné slídce z Granatenkogel Mountain, Rakousko. Vzorek a fotografie od Arkenstone / www.iRocks.com.

Andraditský granát: Zelený andraditový granát odrůdy demantoidů na matrici mramoru. Tento vzorek má velikost asi 8,9 x 6,5 x 4,8 centimetrů a byl odebrán v provincii Antsiranana na Madagaskaru. Granáty vytvořené v mramoru mají často vynikající křišťálovou formu a jsou velmi kvalitní. Vzorek a fotografie od Arkenstone / www.iRocks.com.

Granátová rula: Hrubozrnná rula složená hlavně z hornblende (černá), plagioklas (bílá) a granátu (červená) z Norska. Public domain Photo by Woudloper.

Alluviální granáty: Tyto granáty almandin-spessartine jsou z aluviálního ložiska v Idahu. Byli přepraveni na krátkou vzdálenost od své zdrojové horniny a někteří si stále uchovávají důkazy o své dodekahedrální krystalové formě. Jejich velikost je asi čtyři až pět milimetrů a každá váží asi 0,6 až 0,8 karátů.

Jak se granát tvoří?


Granát v metamorfovaných skalách

Většina granátových forem se nachází na hranicích sbíhajících se desek, kde břidlice působí regionální metamorfóza. Teplo a tlak metamorfismu narušují chemické vazby a způsobují rekrystalizaci minerálů do struktur, které jsou stabilní v novém prostředí teplotního tlaku. Hliníkový granát, almandin, se v tomto prostředí obvykle tvoří.

Když jsou tyto horniny metamorfovány, granáty začínají jako drobná zrna a postupem času se metamorfismus zvětšuje. Jak rostou, vytlačují, nahrazují a zahrnují okolní horninové materiály. Na níže uvedené fotografii je mikroskopický pohled na granátové zrno, které vyrostlo v břidlicové matrici. Jak to rostlo, zahrnovalo to množství minerálních zrn hostitelské horniny. To vysvětluje, proč je tolik granátů vytvořených regionálním metamorfismem vysoce zahrnuto.

Granátová slída v tenké sekci: Toto je mikroskopický pohled na granátové zrno, které rostlo v břidlici. Velké černé zrno je granát, červené protáhlé zrna jsou slídy. Černá, šedá a bílá zrna jsou většinou bahenní nebo menší zrna křemene a živce. Granát rostl nahrazením, přemístěním a včetně minerálních zrn okolní horniny. Můžete vidět mnoho z těchto zrn jako inkluze uvnitř granátu. Z této fotografie je snadné pochopit, proč je těžké najít čisté granáty v kvalitě drahokamů bez inkluze. Je také těžké pochopit, jak může granát za těchto podmínek vyrůst v pěkné euhedální krystaly. Foto Jackdann88, zde použité pod licencí Creative Commons.

Granáty vápníku se obvykle tvoří, když se argilidní vápenec mění na mramor kontaktní metamorfózou podél okrajů vyvřelých intruzí. Jsou to andradit, hruškovitý a uvarovit, mírně měkčí, typicky zelené granáty s nižší měrnou hmotností. V obchodu s drahokamy jsou vysoce ceněny dva granáty vápníku; jsou to tsavorit (jasně zelený hruškovitý) a demantoid (zlatozelený andradit).


Granát v Igneous Rocks

Granát se často vyskytuje jako doplňkový minerál v vyvřelých horninách, jako je žula. Mnoho lidí je obeznámeno s almandinovým granátem, protože je někdy viděno jako tmavě červené krystaly v vyvřelých horninách používaných jako žulové desky. Spessartin je oranžový granát nalezený jako krystaly v žulových pegmatitech. Pyrope je červený granát, který je přiveden na zemský povrch v kouscích peridotitu, které byly odtrženy z pláště během hlubokých zdrojů sopečných erupcí. Granát se také nachází v čedičových lávových proudech.


Granát v sedimentárních skalách a sedimentech

Granáty jsou relativně trvanlivé minerály. Často se nacházejí koncentrované v půdách a sedimentech, které se vytvářejí, když jsou skály nesoucí granát zvětralé a erodované. Tyto aluviální granáty jsou často terčem těžebních operací, protože se snadno těží a odstraňují ze sedimentu / půdy mechanickým zpracováním.

Použití granátu: Tento graf ukazuje nejběžnější průmyslové využití granátových minerálů. Almandine je rozmanitost granátu, který se v průmyslu nejčastěji používá.

Použití granátu

Granát se používá jako drahokam po tisíce let. V uplynulých 150 letech došlo k mnoha dalším účelům použití jako průmyslového minerálu. Následující tabulka ukazuje nedávné průmyslové využití granátu ve Spojených státech. Granát se také používá jako indikátorový minerál během průzkumu a geologického průzkumu nerostů.

Granátové brusivo: Tato fotografie ukazuje granáty granátu, které byly rozdrceny a tříděny podle velikosti pro použití jako abrazivní, řezací a filtrační média. Používají se při řezání vodním paprskem, tryskání pískem, brusný papír, filtraci vody a řadu dalších použití. Almandine je nejtvrdší granát a také nejhojnější. Je to granát volby pro většinu abrazivních aplikací. Foto geologického průzkumu Spojených států.

Granát jako průmyslová minerála


Granátové brusivo

První průmyslové použití granátu bylo jako brusivo. Granát je relativně tvrdý minerál s tvrdostí, která se pohybuje v rozmezí 6,5 až 7,5 na Mohsově stupnici. To umožňuje použití jako efektivní brusivo v mnoha typech výroby. Při rozdrcení se rozpadá na hranaté kusy, které poskytují ostré hrany pro řezání a broušení. Malé granule jednotné velikosti jsou spojeny s papírem za vzniku červenohnědého brusného papíru, který je široce používán ve dřevozpracujících provozech. Granát je také drcen, tříděn na specifické velikosti a prodáván jako brusné granule a prášky. Ve Spojených státech byly New York a Idaho důležitými zdroji průmyslového granátu pro brusiva.

Granátový papír: Drcené granáty granátu se používají k výrobě granátového papíru. Granát slouží jako vynikající brusivo, zejména pro broušení dřeva. Rozdrcené granáty granátu jsou velmi ostré, a jak se používá papír, trhliny granulí se vystavují novým ostrým povrchům. Pokud vidíte brusný papír pokrytý červenohnědými granulemi, podívejte se na zadní stranu a zkontrolujte, zda se jedná o granátový papír.

Granátový krystal: Almandine, řada granátů z River Valley, Ontario, Kanada. Tento vzorek je pěkný euhedální krystal přibližně 2 palce (5 centimetrů) napříč. Tyto typy krystalů jsou často zvětralé ze slídy nesoucí granáty a jsou transportovány proudy.

Řezání vodním paprskem

Největší průmyslové využití granátu ve Spojených státech je řezání vodním paprskem. Stroj známý jako řezačka vodním paprskem vytváří vysokotlaký proud vody s unášenými brusnými granulemi. Pokud jsou namířeny na kus kovu, keramiky nebo kamene, může dojít ke stříhání, které produkuje velmi málo prachu a stříhá při nízké teplotě. Řezačky vodních paprsků se používají ve výrobě a těžbě.

Almandine granát: Almandine, řada granátů z Lount Township, Ontario, Kanada. Jedná se o granulovaný vzorek o průměru přibližně 11,4 centimetrů.

Abrazivní otryskání

Granát granulátu se také používá při abrazivním otryskávání (běžně známém jako „otryskávání pískem“). V těchto procesech nástroj pohání proud abrazivních granulí (také známý jako "médium") na povrch pomocí vysoce stlačené tekutiny (obvykle vzduchu nebo vody) jako hnacího plynu. Abrazivní tryskání se provádí za účelem vyhlazení, čištění nebo odstranění oxidačních produktů z kovů, cihel, kamene a jiných materiálů. Obvykle je mnohem rychlejší než broušení rukou nebo bruskou. Může vyčistit malé a složité povrchy, kterým by jiné metody čištění chyběly. Abraziva různých tvrdostí lze použít k čištění povrchu s větší tvrdostí, aniž by došlo k poškození povrchu.

Filtrace

Granátové granulky se často používají jako filtrační média. Malé granátové částice se používají k plnění kontejneru, kterým proudí kapalina. Pórové prostory granátu jsou dostatečně malé, aby umožnily průchod kapaliny, ale jsou příliš malé, aby umožnily průchod některých znečišťujících částic, které jsou filtrovány z proudu. Granát je pro toto použití vhodný, protože je relativně inertní a má relativně vysokou měrnou hmotnost. Granule granátu, drcené a tříděné do velikosti asi 0,3 milimetrů, lze použít k odfiltrování částic kontaminujících látek o průměru pouhých několika mikrometrů. Vysoká měrná hmotnost a vysoká tvrdost granátu snižují rozpínání lůžka a odírání částic během zpětného proplachování.

Peridotit granátu: Granátový peridotit z Alpe Arami poblíž Bellinzony ve Švýcarsku. Materiál v této skále vznikl v zemském plášti a byl dodáván na povrch sopečnou trubkou během hlubokého zdroje erupce sopky. Granáty jsou načervenale fialová zrna ve skále. Granáty zvětralé z takových dýmek často slouží jako indikátorové minerály při průzkumu sopečných dýmek, které by mohly obsahovat diamant. Public domain Photo by Woudloper.

Nejlepší způsob, jak se dozvědět o minerálech, je studovat se sbírkou malých vzorků, které můžete zpracovat, zkoumat a pozorovat jejich vlastnosti. Levné sbírky minerálů jsou k dispozici v obchodě Geology.com.

Granát jako minerál geologického indikátoru

Ačkoli většina granátů nalezených na zemském povrchu se vytvořila uvnitř kůry, některé granáty jsou vyvedeny z pláště během hlubokých zdrojů sopečných erupcí. Tyto erupce strhávají kousky plášťové skály známé jako „xenolity“ a dodávají je na povrch ve struktuře známé jako „trubka“. Tyto xenolity jsou zdrojem většiny diamantů nalezených na povrchu Země nebo v jeho blízkosti.

Diamantová trubka: Zjednodušený řez diamantovou trubkou a zbytkovým půdním ložiskem ukazující vztahy xenolitů a diamantů s trubkou a zbytkovou zeminou.

Ačkoli xenolity obsahují diamanty, často obsahují obrovský počet granátů pro každý diamant a tyto granáty jsou obecně větší. Tyto granáty s hlubokým zdrojem se velmi liší od granátů, které se v mělké hloubce tvoří v kůře. Dobrým způsobem, jak hledat diamanty, je hledat tyto jedinečné granáty. Granáty slouží jako „indikátorové minerály“ pro geology, kteří zkoumají ložiska diamantů. Jak xenolitové počasí, jejich granáty jsou osvobozeny ve velkém množství. Tyto neobvyklé granáty se pak pohybují dolů v půdách a potokech. Geologové, kteří je najdou, mohou sledovat granátovou stopu až po zdrojový vklad. Některé z diamantových dýmek v Kanadě byly nalezeny sledováním granátové stopy vytvořené pohybem ledu.

Africké granáty: Africké granáty různých barev: oranžový spessartin (Mozambik), žlutý Mali (Mali), červený almandin (Madagaskar), zelený tsavorit (Tanzanie) a fialový rodolit (Mozambik). V posledních dvou desetiletích se Afrika stala hlavním zdrojem vynikajících krásných granátů se skvělou barvou a jasností.

Melanitový granát: Melanit je neprůhledný černý granát, který je dnes ve šperku neobvyklý. Spolu s jetem, černým chalcedonem a dalšími černými drahokamy byl melanit často používán v špercích během viktoriánské éry. Tato dvě růžová melanitová kola mají průměr asi 9 milimetrů.

Granáty jako drahokamy

Granát se používá jako drahokam více než 5000 let. Byl nalezen v klenotech mnoha egyptských pohřbů a byl nejoblíbenějším drahokamem starověkého Říma. Je to krásný klenot, který se obvykle prodává bez jakéhokoli ošetření. Je také trvanlivé a dost běžné, že jej lze použít v klenotnictví za relativně nízkou cenu.

Granát pokračuje jako populární drahokam dnes. Slouží jako kámen pro měsíc leden a je tradičním klenotem při druhém výročí. Většina lidí bude myslet na červený drahokam, když uslyší jméno "granát", protože si nejsou vědomi, že granát se vyskytuje v různých barvách. Avšak granáty v kvalitě drahokamu se vyskytují v každé barvě - s tím, že červená je nejčastější a modrá jsou granáty obzvláště vzácné.

Červený almandin je červený granát nejčastěji se vyskytující v špercích, protože je hojný a levný. Pyrope a spessartine jsou načervenalé granáty, s nimiž se běžně setkáváme ve špercích ze stejného důvodu. V posledních desetiletích se stal populární zelený demantoidní granát. Má rozptyl 0,057, který mu dává „oheň“, který převyšuje oheň diamantů na 0,044. Zelený tsavorit má jasnou, bohatou barvu, která je velmi podobná smaragdu. To je obyčejně používáno jako alternativní kámen k smaragd. Obě tyto zelené granáty jsou stále populárnější, ale jejich cena je mnohem vyšší než almandin.

Granátové informace
1 Drahokamy světa: Walter Schumann; Sterling Publishing; páté vydání; 320 stran; 2013.
2 granát - základní průmyslový minerál a lednový rodný kámen: James G. Evans, Phillip R. Moyle, David G. Frank a Donald W. Olson; Souhrnný přehled geologických průzkumů Spojených států 2006-3149; 2006.
3 Průmyslový granát: Donald W. Olson; Ročenka geologických průzkumů Spojených států, 2012.
4 Průmyslový granát: Donald W. Olson; Souhrn minerální komoditní komodity Spojených států, 2014.