Шпине́ль — минерал кубической сингонии, смешанный оксид магния и алюминия.

Шпинель
Spinel2.jpg
Формула MgAl2O4
Молекулярная масса 142.27
Примесь Ti,Fe,Zn,Mn,Ca
Статус IMA Действителен
Систематика по IMA (Mills et al., 2009)
Класс Окислы и гидроокислы
Подкласс Cложные окислы
Семейство Шпинели
Группа Алюмошпинели
Физические свойства
Цвет Бесцветный, красный, розовый, голубой, зелёный, фиолетовый, жёлтый
Цвет черты Серовато-белый
Блеск Стеклянный
Прозрачность Прозрачен до просвечивающего
Твёрдость 7,5—8
Микротвёрдость 1378 — 1505
Хрупкость Хрупкий
Спайность Несовершенная
Излом Раковистый
Плотность 3,57—3,72 г/см³
Радиоактивность 0 Зиверт
Температура плавления 2135 °C
Кристаллографические свойства
Точечная группа m3m
Пространственная группа Fd3m
Сингония Кубическая
Параметры ячейки 8.0898
Число формульных единиц (Z) 8
Объем элементарной ячейки 529.44
Оптические свойства
Оптический тип Изотропный
Показатель преломления 1,71—1,76
Оптический рельеф Высокий
Плеохроизм Видимый
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Название минерала заимствовано из немецкого языка; немецкое Spinell, по-видимому, происходит от латинского слова spinella — уменьшительное от spina ‘шип, колючка’, что связано с характерной остроконечной формой кристаллов. Есть также версия, что Spinell происходит от греческого σπίν(ν)οςзяблик’ — из-за сходства цвета. В средние века и позже шпинель носила название «лал», объединявшее сразу несколько драгоценных камней красного цвета, но прежде всего — именно шпинель.[1]

Свойства минерала

Характерными признаками шпинели является октаэдрический облик кристаллов и высокая твердость. От других минералов своей группы, шпинель отличается меньшим удельным весом и меньшей величиной параметра ячейки; от корунда — изотропностью; от сходных гранатов — более интенсивной окраской в шлифах, более низкими значениями показателями преломления, меньшим удельным весом.[2]

Структура и морфология кристаллов

Кубическая сингония, пространственная группа — Fd3m. Гексоктаэдрический класс точечной группы — m3m. Кристаллы обычно октаэдрического, реже ромбо-додекаэдрического облика. Очень часты двойники по шпинелевому закону: двойниковая плоскость, часто оба индивида уплощены совершенно по (111); иногда двойники полисинтетические. Существуют срастания шпинели и магнетита. Выделения шпинели в магнетите часто образуют скелетные формы иногда реберные пучки. Известны так же срастания с гематитом и слюдой.[3]

Физические свойства и физико-химические константы

Излом раковистый неровный до зернистого. Хрупкая. Твёрдость по шкале Мооса 7,5—8. Микротвёрдость 1378—1505 кГ/мм2 при нагрузке 100 г. Удельный вес 3,59—4,12. Кристаллы бывают окрашены минеральными примесями в различные сочные цвета: бурый, чёрный, розовый, красный, синий. В частности, окраску красных камней (так называемых рубинов-балэ) определяет присутствие ионов хрома (точно так же, как и в случае рубинов настоящих). Слегка желтоватый оттенок рубицеллов связан с присутствием примеси железа, а марганец приводит к появлению лилово-красного цвета. Блеск кристаллов шпинели яркий стеклянный. Некоторые разновидности считаются драгоценными камнями, носящими в продаже разнообразные названия, в зависимости от цвета, прозрачности и местности. Красный различных оттенков, зелёный, синий, чёрный, бесцветный. Некоторые синтетические шпинели с избытком, подобно александриту, меняют свою окраску с зелёной на фиолетово-красную при искусственном освещении. Черта белая. Прозрачна. При изоморфном замещении Mg на Zn, Fe3+. Mn2+ становится менее прозрачной. Иногда наблюдается астеризм, обусловленный наличием мельчайших включений, расположенных в направлениях осей второго порядка. Красная шпинель в ультрафиолетовых лучах люминесцирует ярко-красным цветом. Магнитность шпинелей зависит от примесей Fe, Co, Cr и V.[4]

Микроскопическая характеристика

В шлифах в проходящем свете бесцветна, светло-розовая, голубая, зелёная, бурая. Изотропна. Иногда со слабым аномальным двулучепреломлением. Искусственные шпинели, содержащие избыток Al2O3, обладают аномальным двулучепреломлением. Люминесценция обычно отсутствует, иногда бывает жёлто-зелёная, красная, оранжевая. Дисперсия 0,020.[5]

Химический состав

Теоретический состав: MgO — 28,34; Al2O3 — 71,66. Mg изоморфно замещается Fe2+, Zn, Mn2+, иногда в небольших количествах Co и Ni; Al замещается Fe3+и Cr3+. В некоторых шпинелях обнаружены в небольших количествах щелочи и CaO. Содержание R2O иногда достигает 2,7 %. Главнейшими элементами-примесями шпинели являются Co, Zn, Ni и Mn, для розовых и красных шпинелей характерны Cr и V, в незначительных количествах обнаруживается As, Pb, Ca, Ti, в ничтожных количествах, но постоянно содержатся Ga и Cu.[5]

Поведение при нагревании

Температура плавления шпинели 2135 °C. Нагревание шпинели до 900 °C приводит к неупорядочному распределению атомов Mg и Al.[6]

Разновидности

Среди очень разнообразных разновидностей шпинели различают: