Кианит — типично синий алюмосиликатный минерал , встречающийся в богатых алюминием метаморфических пегматитах и осадочных породах . Это полиморф высокого давления андалузита и силлиманита , и присутствие кианита в метаморфических породах обычно указывает на метаморфизм глубоко в земной коре . Кианит также известен как дистен или кианит . [5]
Кианит сильно анизотропен , в том смысле, что его твердость меняется в зависимости от его кристаллографического направления. В кианите эта анизотропия может считаться идентификационной характеристикой, наряду с его характерным синим цветом. Его название имеет то же происхождение, что и цвет cyan , и происходит от древнегреческого слова κύανος. Это обычно переводится на английский язык как kyanos или kuanos и означает «темно-синий».
Кианит используется в качестве сырья при производстве керамики и абразивов, а также является важным минералом-индикатором, используемым геологами для отслеживания метаморфических зон .
Кианит — минерал класса силиката алюминия с химической формулой Al 2 SiO 5 . Обычно он имеет пятнистый синий цвет, хотя может варьироваться от бледно- до темно-синего [6], а также может быть серым или белым или, реже, светло-зеленым. [7] Обычно он образует брызги лопастных кристаллов, но реже встречается в виде отдельных идиоморфных (хорошо сформированных) кристаллов, которые особенно ценятся коллекционерами. [6] Он имеет идеальную плоскость спайности {100} , параллельную длинной оси кристалла, и вторую хорошую плоскость спайности {010}, которая находится под углом 79 градусов к плоскости спайности {100}. Кианит также показывает разделение на {001} под углом около 85 градусов к длинной оси кристалла. [7] Поверхности спайности обычно демонстрируют перламутровый блеск. Кристаллы слегка гибкие. [6]
Удлиненные столбчатые кристаллы кианита обычно являются хорошим первым признаком минерала, как и его цвет (когда образец синий). Ассоциированные минералы также полезны, особенно присутствие полиморфов ставролита , который часто встречается с кианитом. Однако наиболее полезной характеристикой при идентификации кианита является его анизотропия. Если кто-то подозревает, что образец является кианитом, проверка того, что он имеет два отчетливо разных значения твердости на перпендикулярных осях, является ключом к идентификации; он имеет твердость 5,5 параллельно {001} и 7 параллельно {100}. [2] [3] Таким образом, стальная игла легко поцарапает кристалл кианита параллельно его длинной оси, но кристалл непроницаем для царапин стальной иглой перпендикулярно длинной оси. [6]
Структуру кианита можно визуализировать как искаженную гранецентрированную кубическую решетку ионов кислорода, в которой ионы алюминия занимают 40% октаэдрических позиций, а ионы кремния занимают 10% тетраэдрических позиций. Октаэдры алюминия образуют цепочки по длине кристалла, половина из которых прямые, а половина — зигзагообразные, с кремниевыми тетраэдрами, связывающими цепочки вместе. Между кремниевыми тетраэдрами нет прямой связи, что делает кианит членом класса неосиликатных силикатных минералов . [8] [9]
Кианит встречается в биотитовом гнейсе , слюдяном сланце и роговиках , которые являются метаморфическими породами, образовавшимися при высоком давлении во время регионального метаморфизма протолита , богатого алюминием ( пелитовый протолит). Кианит также иногда встречается в граните и пегматитах [9] [ 11] и связанных с ними кварцевых жилах [12] и редко встречается в эклогитах . Он встречается в виде обломочных зерен в осадочных породах, хотя имеет тенденцию быстро выветриваться. [7] [11] Он ассоциируется со ставролитом , андалузитом , силлиманитом , тальком , роговой обманкой , жедритом , муллитом и корундом [2] .
Кианит — один из самых распространенных минералов, имеющий состав Al2SiO5 . Минералы с идентичным составом, но разной, отличной кристаллической структурой называются полиморфами . Существует две полиморфные модификации кианита: андалузит и силлиманит . Кианит наиболее стабилен при высоком давлении, андалузит наиболее стабилен при более низкой температуре и давлении, а силлиманит наиболее стабилен при более высокой температуре и более низком давлении. [13] Все они одинаково стабильны в тройной точке около 4,2 кбар и 530 °C (986 °F). [14] Это делает присутствие кианита в метаморфической породе признаком метаморфизма при высоком давлении.
Кианит часто используется в качестве индексного минерала для определения и отслеживания метаморфической зоны , которая подверглась определенной степени метаморфизма на большой глубине в земной коре. Например, GM Barrow определил зоны кианита и зоны силлиманита в своей пионерской работе по минералогии метаморфических пород. Barrow характеризовал регион Шотландии, который испытал региональный метаморфизм на глубине. Напротив, метаморфические зоны, окружающие плутон Фанад в Ирландии, которые образовались в результате контактного метаморфизма на меньшей глубине в земной коре, включают зоны андалузита и силлиманита, но не зону кианита. [15]
Кианит потенциально стабилен при низкой температуре и давлении. Однако в этих условиях реакции, которые производят кианит, такие как:
никогда не происходит, и вместо кианита обнаруживаются водные алюмосиликатные минералы, такие как мусковит, пирофиллит или каолинит . [16]
Пластинчатые кристаллы кианита очень распространены, но отдельные идиоморфные кристаллы ценятся коллекционерами. [6] Кианит встречается в манхэттенском сланце , образовавшемся под экстремальным давлением в результате столкновения континентов во время сборки суперконтинента Пангея . [ 17] Он также встречается в пегматитах Аппалачских гор и в Минас-Жерайс, Бразилия . Великолепные образцы найдены в Пиццо Форно в Швейцарии. [6]
Кианит может приобретать оранжевый цвет, что особенно заметно в Лолиондо, Танзания. [18] Оранжевый цвет обусловлен включениями небольшого количества марганца (Mn 3+ ) в структуру.
Кианит используется в основном в огнеупорных и керамических изделиях, включая фарфоровую сантехнику и посуду . Он также используется в электронике, электроизоляторах и абразивах . [19]
При температуре выше 1100 °C кианит разлагается на муллит и стекловидный кремнезем по следующей реакции:
Это преобразование приводит к расширению. [20] Муллитизированный кианит используется для производства огнеупорных материалов . [19]
Кианит использовался как полудрагоценный камень , который может демонстрировать переливчатый эффект кошачьего глаза , хотя этот эффект ограничен его анизотропией и идеальной спайностью. Цветовые разновидности включают оранжевый кианит из Танзании. [18] Оранжевый цвет обусловлен включениями небольшого количества марганца (Mn 3+ ) в структуру. [21]
Профессор Стюарт следил за минералом, известным как кианит, красивым синим образцом, который часто можно увидеть в сланцах Манхэттена. «Кианит — это ключевой минерал для идентификации, мы знаем, что он образуется только на очень больших глубинах и под большим давлением», — сказал он. «Это как отпечаток пальца, раскрывающий массу информации». Присутствие этого минерала показывает, что сланцы Манхэттена были сжаты под невероятно высоким давлением более 300 миллионов лет назад. Сланец образовался в результате объединения двух огромных массивов суши, чтобы сформировать суперконтинент, известный как Пангея.
