Granát: Tvorba a geologie — Odrody na Zemi
Sdílet
Tvorba, geologie a odrůdy
Granát: fasetovaný záznam Země o tlaku, teple a chemii
Granát je skupina minerálů, jejichž husté krychlové krystaly rostou v horských pásech, skarnech, pegmatitech, serpentinitech, eklogitech a dokonce i v plášti. Jeho barvy nejsou dekorativní náhodou: jsou chemickými podpisy železa, hořčíku, manganu, vápníku, chromu, vanadu a geologických prostředí, která je vytvořila.
Krystalová skupina postavená na zaměnitelných pozicích
Granáty mají obecný vzorec X3Y2(SiO4)3. Pozice X obvykle hostí hořčík, železo, mangan nebo vápník; pozice Y obvykle hostí hliník, železo Fe3+ nebo chrom. Tato flexibilní struktura je důvodem, proč se granát může tvořit v tolika horninách a proč jeho barevné spektrum sahá od tmavě červené a oranžové po zelenou, žlutou, hnědou, černou a vzácné efekty změny barvy.
Skupina je krychlová a obvykle jednoosá v gemologickém testování, i když přírodní krystaly mohou vykazovat deformacemi způsobenou anomální dvojlomnost. V terénu se granáty často objevují jako robustní dodekaedry nebo trapezoedry, běžně s leskem od sklovitého po pryskyřičný a značnou měrnou hmotností.
Spektrum organizují dvě hlavní skupiny
Řada pyralspitů zahrnuje pyrop, almandin a spessartin: hořčíkové, železné a manganové granáty s hliníkem v pozici Y. Tyto dominují mnoha metamorfovaným horninám a prostředím pegmatitů.
Řada ugranditů zahrnuje uvarovit, grossular a andradit: vápenaté granáty, v nichž chrom, hliník nebo železo Fe3+ obsazují pozici Y. Tyto se vyskytují v kalc-silikátových horninách, mramorech, skarnech, serpentinitech a chromem bohatých ultramafických prostředích.
Kde se granát tvoří
Granát krystalizuje všude tam, kde se shodují složení, tlak, teplota a chemie fluid. Stejná skupina minerálů může označovat tvorbu hor, změny způsobené intruzemi, růst pegmatitů, subdukci a transport v plášti.
Regionální metamorfóza v pelitech
Jílovité břidlice a jílovce se během vrásnění přeměňují na slídové svory a ruly. Almandinové a pyropové granáty rostou jako porfyroblasty spolu s křemenem, slídou, staurolitem, kyanitem, sillimanitem nebo biotitem.
Mn bohaté vrstvy a raný metamorfní růst
Spessartin se může objevit brzy v Mn bohatých horizontech, ještě před tím, než se klasické almandinové granáty stanou hojnými. Tyto složení často zachovávají zonaci, která zaznamenává měnící se podmínky během metamorfózy.
Vápencovo-křemičité horniny a mramory
Grossulár a hessonit rostou tam, kde vápence a dolomity reagují s křemíkem a hliníkem bohatými tekutinami. Typickými společníky jsou diopsid, wollastonit, vezuvián, skapolit, kalcit a epidot.
Skarny a kontaktní metasomatóza
Na kontaktech intruzí a karbonátů reaktivní tekutiny vytvářejí grossulárně-andraditové granáty. Demantoid, topazol, melanite a smíšené skarnové granáty mohou zaznamenávat oxidační stav, dostupnost železa, vápníkem bohaté matečné horniny a cesty tekutin.
Pegmatity a kyselá vulkanická prostředí
Spessartin prosperuje tam, kde je koncentrován mangan, zejména v granitových pegmatitech a některých kyselých vulkanických nebo tufových prostředích. Tato prostředí produkují mnoho oranžových až oranžovo-červených granátů.
Ultramafické a chromem bohaté horniny
Uvarovit tvoří drúzovité smaragdově zelené povlaky v chromem bohatých serpentinitech a peridotitech, zejména v blízkosti zón bohatých na chromit. Chromit, antigorit, magnezit a minerály obsahující Cr pomáhají definovat prostředí.
Xenolity pláště a kimberlity
Chromem bohatý pyrop stoupá vzhůru v kimberlitech a lamproitech jako indikátorový minerál pláště. Tyto zrníčka pomáhají geologům sledovat horniny z hlubokých zdrojů a hodnotit diamantovou perspektivu.
Eklogity a oblasti vysokého tlaku
Pyrop-almandinový granát roste s omfacitem v eklogitech, zaznamenávajíc tlaky spojené se subdukcí. Rutilec, křemen, kóesit a další minerály vysokého tlaku se mohou vyskytovat v závislosti na metamorfní historii.
Tlakovo-teplotní okna a metamorfní facie
Granáty jsou důležité indexové minerály, protože jejich chemie, zonace a inkluze mohou rekonstruovat tlakovo-teplotní cestu horniny.
| Prostředí nebo facie | Typické podmínky | Chování granátu | Běžní společníci |
|---|---|---|---|
| Zelená svorová facie | Přibližně 300–450 °C při nízkém až středním tlaku. | Granát může být v mnoha pelitech nepřítomný, ale vrstvy bohaté na Mn mohou růst časné jádra bohatá na spessartin. | Chlorit, epidot, aktinolit, albit, křemen, slída. |
| Amfibolitová facie | Přibližně 500–700 °C. | Klasické almandin-pyropové porfyroblasty se vyvíjejí v svorech a ruly, často dost velké na to, aby ukázaly inkluzní stopy a zonaci. | Biotit, muskovit, staurolit, kyanit, sillimanit, křemen. |
| Granulitové facie | Nad cca 700 °C za relativně suchých hlubokokrustových podmínek. | Granát může přetrvávat s pyroxeny a živcem; Mg-bohaté pyropové složky se mohou zvyšovat s vyšším stupněm. | Ortopyroxen, klinopyroxen, plagioklas, křemen, sillimanit. |
| Eklogitové a vysokotlaké facie | Obvykle nad 1,5 GPa a přibližně 500–900 °C. | Pyrop-almandinový granát roste s omfacitem, zaznamenávající subdukci a hluboké pohřbení. | Omfacit, rutil, křemen, kóesit v ultravysoce tlakových horninách. |
| Skarnové a kontaktní zóny | Proměnlivá teplota, silně řízená reaktivními tekutinami. | Grossular-andraditové granáty rostou na kontaktech karbonátových intruzí, často se zonací spojenou se změnou chemie tekutin a kyslíkové fugacity. | Diopsid, epidot, wollastonit, magnetit, kalcit, vesuvianit. |
Chemie a pevné roztoky
Barva granátu, prostředí a odrůda odpovídají chemii matečné horniny a tekutin, které jím prošly.
Pyralspitový trojúhelník
Pyrop, almandin a spessartin sdílejí hliník na Y-místě a liší se hlavně hořčíkem, železem nebo manganem na X-místě. Tyto granáty jsou zvláště běžné v metamorfovaných horninách, pegmatitech a materiálu pocházejícím z pláště.
Železem bohatý almandin dává hluboké vínově červené až burgundské tóny; hořčíkem bohatý pyrop podporuje živě červenou a plášťovou chemii; manganem bohatý spessartin produkuje oranžový až oranžovo-červený materiál.
Ugranditový trojúhelník
Uvarovit, grossular a andradit jsou vápníkové granáty. Jejich chemie na Y-místě se mění mezi chromem, hliníkem a železem ve formě ferric, což vytváří smaragdovou drúzu, medový hessonit, zelený tsavorit a vysoce disperzní demantoid.
Tyto granáty jsou nejvíce spojovány s kalcijsilikátovými horninami, mramory, skarny, ultramafickými horninami, serpentinitovými smykovými zónami a prostředími obsahujícími chrom.
Železo
Železo ve formě ferrous podporuje červené až burgundské barvy almandinu. Železo ve formě ferric v andraditu přispívá k žlutým, zeleným, hnědým a černým odrůdám, často s výraznou disperzí.
Mangan
Mangan způsobuje oranžové a mandarinkové tóny spessartinu a může se objevit jako Mn-bohatá jádra v metamorfovaných granátech.
Hořčík
Hořčíkem bohatý pyrop je důležitý v plášťových, granulitových a vysokotlakých prostředích a může přispět živou červenou až purpurově červenou barvou.
Chrom a vanad
Chrom vytváří smaragdovou drúzu uvarovitu a přispívá k některým barvám pyropu a demantoidu. Vanad pomáhá barvit tsavorit a vzácné měnící barvu granáty.
Druhy podle geologie
Obchodní názvy mají největší význam, když jsou spojeny s druhem a geologickým prostředím. Stejné barevné označení může skrývat velmi odlišnou minerální chemii.
| Druh nebo obchodní název | Krajní člen a rodina | Typické geologické prostředí | Znaky |
|---|---|---|---|
| Pyrop a rhodolite | Mg-bohatý pyralspit; rhodolite je pyrop-almandin. | Metamorfované pelity, granulity, xenolity pláště, kimberlity, lamproity a eklogity. | Malinová, karmínová, purpurově červená a někdy Cr-bohatá chemie hlubokého zdroje. |
| Almandin | Fe-bohatý pyralspit. | Fylity a gněje v regionálních metamorfních pásech. | Vínově červené až burgundské dodekaedry, často s slídy, křemenem, staurolitem, kyanitem nebo sillimanitem. |
| Spessartin | Mn-bohatý pyralspit. | Manganem bohaté pegmatity, granitové systémy, některé kyselé vulkanické nebo tufové horniny a manganem bohaté metamorfované vrstvy. | Oranžový, mandarinkový, načervenalý oranžový, vysoký lesk a možné zónování bohaté na mangan. |
| Grossular, hessonit a tsavorit | Ca-Al ugrandit. | Vápencové křemičitany, mramory, skarny, metasomatizované karbonáty a grafitové gněje poblíž karbonátů. | Medový až skořicový hessonit, bezbarvý až zelený grossular a vanadim/chromem zelený tsavorit. |
| Andradit, demantoid, topazolit a melanit | Ca-Fe3+ ugrandit. | Skarny, prostředí spojená se serpentinity a některé alkalické vyvřelé horniny. | Vysoká disperze, zelený demantoid, žlutý topazolit, černý melanit a možné inkluze ve tvaru koňského ocasu. |
| Uvarovit | Ca-Cr ugrandit. | Chromem bohaté serpentinity, peridotity a chromitové ultramafické horniny. | Malé smaragdově zelené drúzové krystaly, obvykle ceněné spíše jako pokrytí vzorků než jako broušené drahokamy. |
Jak krystal granátu zaznamenává cestu horniny
Granát není jediný okamžik. Roste za měnících se podmínek a často zachovává chemický a texturální archiv od jádra po okraj.
Složky jsou k dispozici
Chemie celkové horniny nastavuje scénu: železo a hliník v pelitech, mangan ve specializovaných vrstvách nebo pegmatitech, vápník v karbonátech, chrom v ultramafitech a hořčík v vysoce metamorfovaných nebo plášťových horninách.
Začíná nukleace
Malá jádra granátu rostou tam, kde chemický potenciál, teplota a tlak upřednostňují strukturu granátu před okolními minerály. Hraniční plochy zrn a reakční místa se mohou stát preferovanými body růstu.
Chemie jádra je uzamčena
Ranější jádra mohou být bohatá na mangan v pelitických horninách nebo mohou zachovat zděděné vysokotlaké či hluboké signatury. Pozdější okraje se mohou posunout směrem k železu, hořčíku, vápníku nebo chromu v závislosti na vyvíjejících se podmínkách.
Inkluze jsou zachyceny
Rostoucí granát může obalit slídy, křemen, rutil, omfacit, chromit, diopsid, amfibol nebo jiné minerály, čímž zachovává prostředí přítomné v daném bodě růstu.
Deformace ohýbá záznam
Rotující granáty v deformujícím se fylitu mohou zachovat spirálové nebo sigmoidalní stopy inkluzí, čímž poskytují strukturální i chemický záznam.
Pozdější reakce upravují lem
Měnící se tlak, teplota nebo chemie tekutin mohou vytvářet reakční lemy, korony, náhradní textury nebo částečné rozkládání na amfibol, plagioklas, spinelu, chlorit nebo jiné minerály.
Textury, zonování a inkluze
Nejvíce informativní granáty jsou často ty s viditelnou vnitřní historií. Zonování, inkluze a reakční textury jsou geologickými důkazy, nikoli pouhými nedokonalostmi.
Zonování od jádra k okraji
Jádra bohatá na mangan s okraji bohatšími na železo nebo hořčík jsou běžná u pelitických granátů. Toto zonování může zaznamenávat postupné zahřívání, měnící se minerální reakce nebo změny dostupných prvků.
Cesty inkluzí
Cesty z slídy a křemene uvnitř granátu mohou zachovat starší foliaci. Zakřivené, spirálovité nebo sigmoidalní cesty mohou naznačovat rotaci během deformace.
Reakční lemování a korony
Když se podmínky změní, může být granát lemován nebo částečně nahrazen amfibolem, plagioklasem, spinelou, chloritem nebo jinými minerály. Tyto textury zaznamenávají měnící se tlak, teplotu a podmínky tekutin.
Sirupovitá textura hessonitu
Hessonit grossulár často vykazuje teplou, vířivou vnitřní strukturu. Při správné barvě a průhlednosti je tento sirupovitý vzhled součástí identity odrůdy.
Demantoidové „koňské ocasy“
Jemné, zakřivené, radiální inkluze v demantoidu, často spojené s chrysolitem, jsou ceněné sběrateli a mohou podporovat geologickou interpretaci spojenou se serpentinitovým prostředím.
Inkluze z hlubokého zdroje
Pyrop z pláště může obsahovat Cr-diopsid, enstatit nebo chromit. Granáty z eklogitu mohou obsahovat jehlice omfacitu a rutilu. Tyto inkluze pomáhají určit původ z hluboké kůry nebo pláště.
Ložiska a jak se granát nachází
Granát se vyskytuje jako primární krystaly v horninách a jako odolná zrna těžkých minerálů přenášená vodou, vlnami a erozí.
Primární žíly
Drahokamové a sběratelské granáty mohou pocházet z metamorfovaných čoček, fylitů, ruly, skarnových zón, pegmatitových dutin, žil serpentinitu a hornin vysokého tlaku. Průmyslový granát obvykle pochází z větších, masivnějších nebo zrnkovitých ložisek.
Primární kontext je důležitý, protože vysvětluje rozmanitost: almandin v fylitech, grossulár v mramoru, spessartin v pegmatitech, andradit ve skarnu, uvarovit v chromitově bohatých ultramafických horninách nebo pyrop v prostředí pocházejícím z pláště.
Placerové a těžké minerální písky
Tvrdost, hustota a odolnost granátu vůči zvětrávání mu umožňují přežít transport. Potoky, pláže a koncentráty černého písku mohou hromadit zaoblená červená, fialová, oranžová nebo hnědá zrna vedle magnetitu, ilmenitu, zirkonu, rutilu a dalších těžkých minerálů.
Tyto stejné fyzikální vlastnosti činí drcený granát užitečným jako brusivo při řezání a tryskání vodním paprskem. Odolná krystalová struktura, která přežívá řeky, se také dobře osvědčuje v průmyslových řezných proudech.
Průzkumy indikátorů kimberlitů
Specifické složení Cr-pyropu se používá spolu s dalšími indikátorovými minerály k sledování zdrojů kimberlitů pocházejících z pláště a k hodnocení potenciálu diamantů.
Průzkum skarnu
Grossular-andraditové granáty mohou označovat fluidem pozměněné kontakty karbonátů a mohou se vyskytovat poblíž magnetitu, epidotu, pyroxenu, wollastonitu, sulfidů nebo jiných skarnových minerálů.
Průzkum pegmatitů
Spessartin se může vyskytovat s křemenem, živcem, muskovitem, turmalínem a dalšími pegmatitovými minerály, zejména tam, kde je obohacen mangan.
Terénní indikátory a indikátorové minerály
Granát může být v terénu vodítkem pro metamorfní stupeň, chemii matečné horniny a potenciál blízkých rud nebo drahokamů.
Metamorfní stopy
- Biotit, granát a staurolit v břidlici naznačují amfibolitové facie pelitů.
- Granát s kyanitem nebo sillimanitem v ruli naznačuje vyšší stupeň metamorfózy kůry.
- Zónování růstu a stopy inkluzí pomáhají rekonstruovat metamorfní a deformaci historii.
Indikátory kalc-silikátů a skarnu
- Grossular s diopsidem, wollastonitem, vesuvianitem a kalcitem ukazuje na mramorové nebo skarnové prostředí.
- Andradit s magnetitem, epidotem, pyroxenem nebo aktinolit může signalizovat kontaktní metasomatózu.
- Zelený demantoid může vyžadovat podrobné zkoumání indikátorů spojených se serpentinity.
Ultramafické signály
- Serpentinit s chromitovými žílami může hostit drúzy uvarovitu.
- Cr-diopsid, chromit, magnezit a antigorit ukazují na chromem bohatou chemii.
- Zrna Cr-pyropu v koncentrátech z potoka mohou naznačovat horniny pocházející z pláště nad horním tokem.
Rýžování v pláži
- Prohledejte těžkou frakci černého písku s magnetitem, ilmenitem, zirkonem a rutilem.
- Zaoblená dodekaedrická zrna se běžně objevují červenofialová, vínově červená, hnědá nebo oranžová.
- Zaznamenejte geologii v horním toku; izolované zrno je užitečnější, pokud je spojeno s mapovaným povodím.
Péče, manipulace a dokumentace
Granát je obecně odolný, ale vzorky, šperky a vědecké vzorky vyžadují odlišné zacházení.
Šperky a broušené kameny
Většinu granátů lze nosit pravidelně s promyšlenými úpravami. Chraňte spoje faset před tvrdými nárazy, vyhněte se agresivním chemikáliím a používejte teplou vodu, jemné mýdlo a měkký kartáček pro stabilní šperky.
Krystalové vzorky
Vzorky v matrici by měly být manipulovány přes matečnou horninu, nikoli jednotlivé krystaly. Vyhněte se tlaku na drúzy uvarovitu, křehké kusy s demantoidem a lámavou skarnovou matrici.
Vědecké vzorky
Zachovejte lokalitu, matečnou horninu, přidružené minerály, orientaci a kontext v terénu. Granát bez kontextu je krásný; granát s kontextem může sloužit jako archiv tlaku a teploty.
Fotografie
Použijte šikmé boční světlo k odhalení zónování, stop inkluzí a povrchového reliéfu. Polarizační filtr může snížit odlesky na leštěných částech a kabošonech.
Často kladené otázky
Tyto odpovědi objasňují běžné otázky o vzniku, rozmanitosti a identifikaci.
Jsou granáty vždy metamorfní?
Ne. Mnoho granátů je metamorfních, zejména almandin a pyrop ve fylitech a ruly. Granáty se také tvoří ve skarnech, pegmatitech, serpentinitech, alkalických vyvřelinách, eklogitech, xenolitech pláště a v aluviálních ložiscích.
Dokazuje barva druh granátu?
Ne. Barva je jen nápověda. Oranžová často naznačuje spesartin; tmavě červená může být almandin, pyrop nebo rhodolite; zelená může být grossular, andradit, uvarovit nebo směs. Spolehlivá identifikace používá index lomu, měrnou hmotnost, spektroskopii, chemii, inkluze a geologický kontext.
Proč je granát důležitý v metamorfní geologii?
Granát roste v širokém rozsahu tlakovo-teplotních podmínek a často zachovává zonaci a inkluze. Jeho složení lze použít v termobarometrii, což pomáhá rekonstruovat dějiny pohřbení, ohřevu, deformace a exhumace.
Co jsou inkluze konského ocasu?
Konské ocasy jsou zakřivené, vyzařující vláknité inkluze v demantoidním andraditu, často spojené s chryzotilem. Jsou ceněné, když jsou atraktivní, a mohou podporovat interpretaci původu spojeného se serpentinity.
Proč se některé granáty používají jako indikátory diamantů?
Některé chromem bohaté pyropové granáty vznikají v plášti a mohou stoupat vzhůru v kimberlitu nebo lamproitu. Když jsou tyto zrníčka nalezena v říčních sedimentech nebo půdách, mohou pomoci při průzkumu směřujícím k možným diamantonosným zdrojovým horninám.
Je modrý granát skutečný?
Stabilní nebesky modrý granát není běžnou denní barvou této skupiny. Vzácné vanadem bohaté pyrop-spesartinové granáty mohou vykazovat silnou změnu barvy, posunující se ze zelenavých nebo modravých odstínů ve dne na purpurové nebo červené tóny za teplého světla.
Proč granáty tvoří dodekaedry?
Kubická symetrie granátu podporuje ekvivalentní krystalové tvary jako dodekaedry a trapezoedry. Přesný tvar závisí na rychlosti růstu, chemii, dostupném prostoru a okolních minerálech.
Čitelný krystal tlaku a času
Granát je jedním z nejvýmluvnějších kronikářů mineralogie. V pelitických fylitech značí horské stavby; ve skarnech mapuje cesty reaktivních fluid; v pegmatitech koncentruje mangan do oranžového ohně; v ultramafických horninách mění chrom na smaragdovou drúzu; v eklogitech a kimberlitech mluví z hlubin Země.
Pro správné čtení granátu se dívejte za barvu. Zeptejte se, jaká chemie místa ho vytvořila, jaké doprovodné minerály rostly vedle něj, jaké inkluze zachytil, jaké zonace zachoval a jaká hornina ho přenesla na povrch. Odpověď promění krásný krystal v geologickou větu: tlak, teplo, chemie, čas a světlo, zachycené v broušené podobě.