КРИСТАЛОХІМІЯ, ОПТИЧНІ СПЕКТРИ ТА ЗАБАРВЛЕННЯ БЕРИЛІВ. I. ГЕЛІОДОР І ЗОЛОТИСТИЙ БЕРИЛ (GOLDEN BERYL) — ДВА РІЗНОВИДИ ПРИРОДНИХ ЖОВТИХ БЕРИЛІВ

УДК 549.091

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.38.02.003

Платонов А.М., Хоменко В.М., Таран М.М.

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03680, м. Київ-142, Україна, пр. Акад. Палладіна, 34

E-mail: vladimir.khom@yahoo.com; m_taran@hotmail.com

КРИСТАЛОХІМІЯ, ОПТИЧНІ СПЕКТРИ ТА ЗАБАРВЛЕННЯ БЕРИЛІВ. I. ГЕЛІОДОР І ЗОЛОТИСТИЙ БЕРИЛ (GOLDEN BERYL) — ДВА РІЗНОВИДИ ПРИРОДНИХ ЖОВТИХ БЕРИЛІВ

Мова: російська

Мінералогічний журнал 2016, 38 (2): 3-14

Анотація: На основі нових експериментальних і аналітичних даних, а також критичного аналізу раніше опублікованих праць, серед природних жовтих берилів, відомих у мінералогічній літературі як геліодор (heliodor) та/або золотистий берил (golden beryl), виокремлено два різновиди, які чітко розрізняються за конфігурацією оптичних спектрів поглинання та обумовленими ними властивостями. Спектри типу I, названі авторами "геліодоровими", характеризуються слабкою поляризаційною залежністю смуги переносу заряду (СПЗ) O2– → Fe3+, що обумовлює слабкий плеохроїзм кристалів. У ближньому інфрачервоному діапазоні домінує смуга поглинання оптично активних центрів (ОАЦ) [4]Fe2+ ~12350 см–1 (E ^ c). Дублетна смуга ОАЦ [6]Fe2+ ~11900—10300 см–1 (E || c) проявлена дуже слабко або відсутня. У ході нагріву до 400 °C такі берили, як правило, стають безбарвними. Оптичні спектри золотистого берилу (тип II) відрізняються сильним довгохвильовим зсувом краю СПЗ O2– → Fe3+ в поляризації E || c та домінуванням у цій поляризації смуг Fe2+-дублета ~11900—10300 см–1 за незвичайно низької інтенсивності смуги 12350 см–1 (E ^ c). Чіткою ознакою спектрів типу II є смуга поглинання близько 19000—20000 см–1, яка відсутня не лише в спектрах типу I, але і в спектрах кристалів берилу інших кольорів. Зразки цього типу характеризуються інтенсивним плеохроїзмом, а нагрів до 400 °C призводить до зміни їх кольору на блакитний. На підставі аналізу спектроскопічних даних зроблено висновок, що природа описаних відмінностей пов’язана з різним характером розподілу іонів Fe3+ між нееквівалентними позиціями у структурі берилу: в кристалах зі спектрами типу I Fe3+ заміщає іони Al в октаедричних позиціях, а в зразках зі спектрами типу II Fe3+ займає здебільшого Be-тетраедри. Запропоновано використовувати традиційні назви жовтих берилів — геліодор та золотистий берил (golden beryl) для позначення цих двох спектроскопічних, а по суті — кристалохімічних різновидів. Підкреслено, що розглянуті різновиди є низькотемпературними крайніми членами родини природних жовтих берилів, у кристалічній структурі яких домішкові іони Fe2+ і Fe3+ в різних співвідношеннях входять у окта- та тетраедричні позиції.

Ключові слова: геліодор, золотистий берил, оптичні спектри поглинання, природа забарвлення, кристалохімія іонів Fe.

Література

  1. Бакакин В.В., Рылов Г.М. Рентгенографические характеристики бериллов, обусловленные особенностями их химического состава // Рентгенография минерального сырья. — Сб. 7. — М. : Недра, 1970. — С. 7—21.
  2. Буканов В.В. Цветные камни. Энциклопедия. — СПб., 2008. — 415 с.
  3. Косалс Я.А., Рылов Г.М. Зависимость геохимических особенностей бериллов от состава вмещающих пород // Тр. Ин-та геол. геофиз. СО АН СССР. — 1977. — Вып. 370. — C. 134—153.
  4. Минеева Р.М., Бершов Л.В. Комплексы железа в структурных каналах берилла // Минерал. журн. — 1990. — 12, № 1. — С. 41—47.
  5. Минералогия гидротермальных месторождений бериллия / Под ред. А.И. Гинзбурга. — М. : Недра, 1976. — 199 с.
  6. Павлишин В.И., Платонов А.Н., Польшин Э.В., Семенова Т.Ф., Старова Г.Л. Слюды с железом в четверной координации // Зап. Всесоюз. минерал. о-ва. — 1978. — Вып. 2. — С. 165—180.
  7. Платонов А.Н. Природа окраски минералов. — Киев : Наук. думка, 1976. — 264 с.
  8. Платонов А.Н., Куприянова И.И., Таран М.Н. Железосодержащие бериллы: изоморфные серии, кристаллохимия ионов железа, оптические спектры поглощения и их типоморфное значение // Мінерал. журн. — 2012. — 34, № 1. — С. 81—93.
  9. Платонов А.Н., Таран М.Н., Балицкий В.С. Природа окраски самоцветов. — М. : Недра, 1984. — 195 с.
  10. Платонов А.Н., Таран М.Н., Польшин Э.В., Минько О.Е. О природе окраски железосодержащих бериллов // Изв. АН СССР. Сер геол. — 1979. — № 10. — С. 54—68.
  11. Платонов А.Н., Таран М.Н., Чистякова М.Б. Об изоморфизме ионов железа в бериллах из хрусталеносных пегматитов массива Кент (Центральный Казахстан) // Новые данные о минералах СССР. — 1982. — Вып. 30. — С. 131—134.
  12. Платонов А.Н., Шурига Т.Н., Гинзбург А.И., Польшин Э.В., Таран М.Н. О примере эволюции окраски бериллов в процессе формирования месторождения // Конституция и свойства минералов. — 1979. — Вып. 13. — С. 32—41.
  13. Таран М.Н., Платонов А.Н., Калиниченко А.М., Поваренных А.С. Исследование природы окраски гелиодора из Забайкалья // Докл. АН УССР. Сер. Б. — 1978. — № 5. — С. 415—419.
  14. Хоменко В.М., Вишневський О.А., Гнелицька З.Т., Каменчук В.К. Кристалохімія берилів Волинського родовища за даними рентгеноспектрального мікроаналізу, оптичної та інфрачервоної спектроскопії // Мінерал. журн. — 2007. — 29, № 3. — С. 70—81.
  15. Хоменко В.М., Платонов А.Н. Породообразующие пироксены: оптические спектры, окраска и плеохроизм. — Киев : Наук. думка, 1987. — 214 с.
  16. Хоменко В.М., Платонов А.Н., Краснова Н.И. Оптические свойства флогопитов Ковдорского массива // Изв. АН СССР. Сер. геол. — 1991. — № 12. — С. 94—105.
  17. Хоменко В.М., Савчук Є.О., Вишневський О.А., Довбня Н.А. Вплив опромінювання на стан іонів заліза в берилі з Волині // Зап. Укр. мінерал. това. — 2010. — 7. — С. 64—71.
  18. Adamo I., Pavese A., Prosperi L., Della V., Ajò D., Diego Gatta G.D., Smith C.P. Aquamarine, maxixe-type beryl, and hydrothermal synthetic blue beryl: analysis and identification // Gems and Gemol. — 2008. — 44, No 3. — P. 214—226.
  19. Andersson L.O. The yellow color center and trapped electrons in beryl // Can. Miner. — 2013. — 51, No 1. — P. 15—25.
  20. Aurisicchio C., Fioravanti G., Grubessi O., Zanazzi P.F. Reappraisal of the crystal chemistry of beryl // Amer. Miner. — 1988. — 78. — P. 826—837.
  21. Della-Wentura G., Rossi P., Parodi G.C., Mottana A., Raudsepp M., Prencipe M. Stoppaniite, (Fe,Al,Mg,)4(Be6Si12O36)(H2O)2(Na,), a new mineral of the beryl group from Latium (Italy) // Eur. J. Miner. — 2000. — 12. — P. 121—127.
  22. Eeckhout S.G., Neisius T., Castañeda C. Oxidation effects in beryl induced by synchrotron radiation // Nuclear instruments and methods in physics research. — 2005. — B229, Is. 1. — P. 73—77. — doi: 10.1016/j.nimb.2004.11.001.
  23. Faye G.H. The optical absorption spectrum of tetrahedrally bonded Fe3+ in orthoclase // Can. Miner. — 1969. — 10, No 1. — P. 112—117.
  24. Goldman D.S., Rossman G.R., Parkin K.M. Channel constituents in beryl // Phys. Chem. Miner. — 1978. — 3. — P. 225—235.
  25. Isotani S., Blak A.R., Watanabe S. UV optical absorption spectra analysis of beryl crystals from Brazil // Physica. — 2010. — B405. — P. 1501—1508.
  26. Mathew G., Karanth R.V., Gundi Rao T.K., Desphande R.S. Coloration in natural beryl: a spectroscopic investigation // J. Geol. Soc. India. — 2000. — 56. — P. 285—303.
  27. Platonov A.N., Taran M.N., Minko O.E., Polshyn E.V. Optical absorption spectra and nature of color of iron-containing beryls // Phys. Chem. Miner. — 1978. — 3, No 1. — P. 87—88.
  28. Rossman G.R. Mineral Spectroscopy Server. — 2015. — [Електрон. ресурс]. — Режим доступу : http://minerals.gps.caltech.edu.
  29. Schumann W. Gemstones of the world. — New York : Sterling Publ. Co., 1997. — 272 p.
  30. Solntsev V.P., Bukin G.V. The color of natural beryls from rare-metal Mozambique pegmatites // Geol. and Geophys. — 1997. — 38. — P. 1661—1668.
  31. Spinolo G., Fontana I., Galli A. Optical absorption spectra of Fe2+ and Fe3+ in beryl crystals // Phys. Stat. Solidi (b). — 2007. — 244, No 12. — P. 4660—4668.
  32. Taran M.N., Langer K., Abs-Wurmbach I., Frost D., Platonov A.N. Local relaxation around [6]Cr3+ in sinthetic pyrope-knorringite garnets, [8a]Mg3[6](Al1—xCr3+x)2[4]Si3O12, from electronic absorption spectra // Phys. Chem. Miner. — 2004. — 31. — P. 650—657.
  33. Taran M.N., Rossman G.R. Optical spectroscopic study of tuhualite and the re-examination of the beryl, cordierite and osumilite spectra // Amer. Miner. — 2001. — 86. — P. 973—980.
  34. Wood D.L., Nassau K. The characterization of beryl and emerald by visible and infrared absorption spectroscopy // Amer. Miner. — 1968. — 53. — P. 777—800.
Українська