گارنت چیست و در چه سنگ هایی یافت می شود؟

گارنت (Garnet) یا گرونا به گروهی از کانی های سیلیکاته گفته می‌شود که فرمول شیمیایی عمومی شان A₃B₂(SiO₄)₃ است، سختی 6.5 تا 7 دارند و در سیستم مکعبی متبلور می‌شوند. گارنت‌ ها جلای شیشه‌ای تا صمغی دارند و به صورت بی‌رنگ، سیاه، قرمز تیره و سبز تیره یافت می‌شوند. در فرمول گرونا، در جایگاه A عناصر دو ظرفیتی و در جایگاه B عناصر سه ظرفیتی می‌نشینند. بسته به اینکه چه عناصری در جایگاه A و B قرار گیرند، انواع مختلف گرونا پدید می‌آید. مهمترین انواع گارنت ها عبارتند از آلماندین، پیروپ، آندرادیت، اسپسارتین، رودولیت و گروسولار. این کانی‌ها، در سنگ های دگرگونی یافت می‌شوند اما در برخی سنگ های آذرین مثل پگماتیت‌ها نیز می‌توانند شکل گیرند. گرونا جزء کانی‌های قیمتی است و انواع خوشرنگ و متبلور آن، در ساخت جواهر کاربرد دارد. همچنین به دلیل سختی زیاد و عدم رَخ، در ساخت کاغذ سنباده استفاده می‌شود.

گارنت (گرونا/ لعل) چیست؟

گارنت‌ها گروهی از کانی‌های سیلیکاتی با فرم بلوری 12 وجهی و 24 وجهی هستند، به رنگ سیاه، قرمز تیره و سبز تیره و بی رنگ بوده و درجه سختی بالایی (6.5 – 7) دارند.

نام گارنت از یک واژۀ یونانی به معنی “دانه ای شکل” گرفته شده است. این نام در اشاره به ظاهر کاملاً شاخص و متمایز این کانی انتخاب شده است. در فارسی به این کانی لعل گفته می‌شود. معادل فرانسوی آن نیز گرونا است.

فرمول شیمیایی کانی های گروه گرونا به صورت A₃B₂(SiO₄)₃ است. در این فرمول، A می‌تواند کلسیم (Ca)، آهن (⁺Fe²)، منیزیم (Mg) یا منگنز (⁺Mn²) باشد. B نیز می‌تواند آلومینیوم (Al)، کروم (Cr)، آهن (⁺Fe³) یا برخی عناصر دیگر باشد.

گارنت‌ها معمولاً به صورت بلورهای کاملاً توسعه ‌یافته با ۱۲ (dodecahedron) یا ۲۴ (trapezohedron) وجه یافت می‌شوند که به ترتیب به عنوان دوازده‌وجهی و ذوزنقه‌ای معروف اند. گروناها رخ ندارند و سطح شکست شان صدفی است. ظاهر یا جلای شیشه‌ای تا رزینی دارند. اکثر گارنت‌ها شفاف هستند، اما می‌توانند از شفاف تا تقریباً مات متغیر باشند.

بلور شناسی کانی های گروه گرونا

گروه گارنت از یک سری زیرگونه های هم ساختمان با گروه فضایی La3d تشکیل شده است که همگی در ردۀ هگزا اُکتاهدرال سیستم مکعبی متبلور می‌شوند و شکل بلوری مشابه دارند. آرایش ساختمانی در آن‌ها به گونه ای است که انبوهه (اجتماع) اتمی دسته صفحات {100} و {111} به شدت کاهش یافته است. در نتیجه، شکل های مکعب و اکتاهدر که در بیشتر بلورهای ردۀ هگزا اُکتاهدرال سیستم مکعبی عمومیت دارند، در گارنت ها به ندرت دیده می‌شود.

بلورهای لعل، در سیستم کوبیک (مکعبی) ردۀ2/m  4/m  متبلور می‌شوند. فرم های مهم آن عبارتند از دودکاهدر d (شکل a) و تراپزوهدر n (شکل d) و اغلب ترکیبی از این دو فرم (b و c). گاه نیز فرم هگزا اُکتاهدر مشاهده می‌شود؛ اما فرم های دیگر کمیاب اند. Garnetها معمولاً شکل بلوری مشخص دارند ولی به صورت دانه ای، گرد شده و یا توده ای از دانه های ریز و درشت نیز دیده می‌شوند.

انواع گارنت

1. آلماندین
2. آندرادیت
3. اسپسارتین
4. اورارویت
5. پیروپ
6. رودولیت
7. گروسولار
8. هیدروگروسولار

1- آلماندین

آلماندین یک گارنت حاوی آهن است. فرمول شیمیایی آن Fe₃Al₂Si₃O₁₂ می‌باشد؛ اما ممکن است ⁺Fe³ جایگزین Al گردد و Mg جای ⁺Fe² را بگیرد. به دلیل وجود عنصر آهن در آلماندین، رنگ آن از قرمز کاملاً تیره تا قرمز مایل قهوه ای است. گارنت های قرمز کاملاً تیره و شفاف، قیمتی محسوب می‌شوند. آلماندین هایی که رنگ‌شان قرمزِ مایل به قهوه ای است و نیمه شفاف هستند، معمولی و نیمه قیمتی محسوب می‌شوند. نام آلماندین از محلی در آسیای صغیر معروف به آلاباندا (Alabanda) که در زمان های گذشته گارنت ها در آنجا تراش داده می شد، گرفته شده است.

2- آندرادیت

به گارنت‌های حاوی کلسیم و آهن سه ظرفیتی (⁺Fe³) آندرادیت گفته می‌شود. این نام از نام کانی شناس پرتغالی، دی آندرادا (D Andrada) گرفته شده است. از میان انواع گارنت‌ها، آندرادیت فراوان‌تر است. فرمول شیمیایی آن Ca₃Fe₂Si₃O₁₂ می‌باشد؛ در این کانی ممکن است Al بجای ⁺Fe³ بنشیند و ⁺Fe²⁺، Mn² و Mg به جای Ca قرار گیرد. رنگ آندرادیت سایه های مختلفی از زرد، سبز، قهوه‌ای تا سیاه را نشان می‌دهد.

آندرادیت های سبز رنگ با جلای الماسی، دمانتوئید (Demantoid) نام دارد. دمانتوئید به عنوان جواهر مصرف می‌شود.

به آندرادیت های سیاه رنگ ملانیت گفته می‌شود. ملانیت در سنگ های آذرین آلکالن (قلیایی) شکل می‌گیرد.

3- اسپسارتین

گارنت منگنز دار، اسپسارتین (Spessartine) نام دارد. فرمول شیمیایی آن Mn₃Al₂Si₃O₁₂ است؛ در ترکیب آن ممکن است Fe³⁺ تا حدودی جایگزین Al گردد و Fe²⁺ جای مقداری از Mn را بگیرد. از این رو، اسپسارتین نیز رنگ مایل به قهوه ای تا قرمز دارد.

4- رودولیت

به گارنت های ارغوانی تا یا قرمز مایل به صورتی روشن، رودولیت (Rhodolite) گفته می‌شود که ترکیب آن با دو بخش پیروپ و یک بخش آلماندن مطابقت دارد.

5- اورارویت

اوارویت یک گارنت حاوی کلسیم و کروم است. رنگ آن سبز زمردی بوده و فرمول شیمیایی آن Ca₃Cr₂Si₃O₁₂ می‌باشد. این کانی در سرپانتین های همراه با کرومیت مشاهده می‌شود. نام این کانی از کنت اوارو (Count uvarov) گرفته شده است. اوارویت نادرترین عضو گروه گارنت ها محسوب می‌شود. همچنین، تنها گارنتی است که نسبت به شعلۀ فوتک تقریباً گداز ناپذیر است. اووارویت اگر به اندازه کافی بزرگ باشد، به عنوان یک سنگ قیمتی رقیب زمرد خواهد بود.

6- پیروپ

گارنت منیزیم دار پیروپ نام دارد. فرمول شیمیایی آن Mg₃Al2Si₃O₁₂ است؛ در این ترکیب، معمولاً مقداری Ca و Fe²⁺ وجود دارد. رنگ پیروپ، قرمز تیره تا تقریباً سیاه است. این کانی اغلب شفاف است و به همین دلیل، در جواهرسازی مصرف می‌شود. نام پیروپ از یک واژۀ یونانی به نام “آتش سان” گرفته شده است.

7- گروسولار

به گارنت های حاوی Ca گروسولار گفته می شود. فرمول شیمیایی آن Ca₃Al₂Si₃O₁₂ است. در این کانی، اغلب ⁺Fe² جایگزین Ca می‌شود و ⁺Fe³ بجای Al قرار می‌گیرد. گروسولار به رنگ های سفید، سبز، زرد، قهوه ای، قرمز کمرنگ و دارچینی یافت می‌شود. نام گروسولار از واژه‌ای در گیاه شناسی که برای نوعی انگور فرنگی استفاده می‌شود، گرفته شده است. به گروسولار، اسونیت (Essonite) یا سنگ دارچین هم می‌گویند. به طور کلی، گروسولار کمتر در جواهر سازی استفاده می‌شود. اما نوعِ سنگ دارچین با اندازه و رنگ مناسب، کاربرد جواهری دارد.

به گروسولاری که در ترکیب آن آب (H₂O) وجود داشته باشد، هیدروگروسولار می‌گوییم.

ویژگی های شیمیایی گارنت ها

ترکیب شیمیایی گارنت ها با فرمول ساختمانی کلی A₃B₂(SiO₄)₃ بیان می‌شود. در این فرمول، موضع A با کاتیون‌هایCa ، Mg ،⁺Fe² و یا ⁺Mn² اشغال می‌شود. موضوع B نیز با کاتیون های سه ظرفیتی ⁺Al ،Fe³ و ⁺Cr³ اشغال می‌گردد.

گارنت ها به لحاظ ساختمانی، شیمیایی و فیزیکی بسیار پایدار و مقاوم هستند. مطالعات تجربی در دما و فشار زیاد نشان داده است که ساختمان این کانی در شرایط گوشتۀ زمین پایدار است. به نظر می رسد در شرایط دمایی و فشاریِ گوشتۀ زمین، ترکیبات گارنت نوع پیروپ بیشترین احتمال پایداری را دارد.

مشخصه های فیزیکی و نمودهای تشخیص گارنت ها

بارزترین شاخصۀ شناسایی کانی های گروه گارنت، بلورهای مکعبی، درجۀ سختی و رنگ شان است. همچنین، گرانی ویژه، ضریب شکست و ابعاد سلول اولیه در تشخیص اعضای این گروه بسیار مؤثر است.

• درجۀ سختی گارنت ها: 6.5 تا 7
• گرانی ویژه: 3.5 تا 4.3
• جلا: شیشه ای تا صمغی.
• رنگ: متغیر است و اساساً به ترکیب شیمیایی آن ها بستگی دارد. گارنت ها بیشتر قرمز هستند اما به رنگ های قرمز، زرد، قهوه ای، سفید، سبز و سیاه نیز دیده می‌شوند.
• رنگ خاکه: سفید
• میزان شفافیت: شفاف تا نیمه شفاف
• گارنت ها در درجۀ 3 –5 (از مقیاس گداز پذیری) گداخته می‌شوند. به استثنای اُواروویت که در برابر شعلۀ فوتک تقریباً گداز ناپذیر است.
• گرونای آهن دار یعنی آلماندین و آندرادیت در برابر شعلۀ فوتک گداخته می‌شوند و گلوله های مغناطیسی تولید می‌کنند.

گارنت (لعل) در چه سنگ هایی یافت می شود؟

گارنت در سنگ های دگرگونی

گارنت یکی از کانی های مهم، اصلی و شاخص سنگ های دگرگونی محسوب می‌شود. همچنین به عنوان کانی فرعی در برخی از سنگ های آذرین ممکن است شکل گیرد. مهمترین سنگ هایی که گرونا در آن‌ها یافت می‌شود عبارتند از:

1. شیست های میکادار
2. شیست های هورنبلند دار
3. گنیس ها

هر سه سنگ مذکور، دگرگونی هستند. گارنتِ معمول در سنگ های دگرگونی، آلماندین است. آلماندین در نتیجۀ دگرگونی ناحیه ای رسوبات رُسی ایجاد می‌شود. آلماندین کانی آواری اصلی سنگ های رسوبی محسوب می‌شود. آلماندین می‌تواند در آمفیبولیت ها پدید آید؛ مثالی از این مورد، بلورهای دانه درشت آلماندین در آمفیبولیت های کوهستان گور (Gore mountain) در نیویورک است.

در کانسارهای اسکارن و مجموعه‌های سرشار از منگنز حاوی اکسیدهای منگنز، رودونیت و غیره، می‌توان اسپسارتین را یافت.

گروسولار اساساً در سنگ های آهکی ناخالص، بر اثر دگرگونی ناحیه ای و یا دگرگونی مجاورتی به وجود می‌آید.

آندرادیت در محیط های زمین شناسی مشابه گروسولار پدید می‌آید. همچنین ممکن است در نتیجۀ دگرگونی سنگ های آهکیِ سیلیسیِ ناخالص طبق واکنش زیر ایجاد گردد:

3CaCO₃ + 3SiO₂ + Fe₂O₃ → CaFe₂Si₃O₁₂ + 3CO₂

لعل در سنگ های آذرین

از میان سنگ های آذرین، گارنت می‌تواند در دایک های پگماتیتی و به ندرت در گرانیت یافت شود. همچنین در سنگ های اُلترامافیک (فوق بازی) مانند پریدوتیت ها و کیمبرلیت ها و سرپانتین های حاصل از دگرسانی آن‌ها، پیروپ می‌تواند شکل گیرد. در اکلوژیت ها، گارنت‌هایی همراه با پیروکسن ها و کیانیت ایجاد می‌شود؛ این گارنت ها دامنۀ ترکیبی از پیروپ تا آلماندین دارند.

ملانیت (آندرادیت سیاه) در سنگ های آذرین قلیایی یافت می‌شود.

اوارویت، نادرترین عضو گروهِ گارنت، می‌تواند در سرپانتین های همراه با کرومیت پدید آید. بهترین محلّ شناخته شده در این مورد، اتوکمپو (Outo kumpu) در فنلاند است.

دگرسانی

گارنت ها اغلب به کانی هایی مثل تالک، سرپانتین و کلریت دگرسان می‌شوند.

کاربردهای گرونا

به استثنای اوارویت، سایر گارنت ها در جواهر سازی استفاده می‌شوند. با ارزش ترین عضو گارنت ها برای استفاده در جواهر سازی، دمانتوئید (آندرادیت سبز) است. همچنین، پیروپ شفاف قرمز و بنفش مایل به قرمز از خاورمیانه و از چکسلواکی سابق قرن‌ها به عنوان سنگ قیمتی در ساخت جواهر استفاده می‌شود.

گرونا به دلیل سختی، عدم شکافت و تمایل به شکستن به دانه‌های نامنظم، در ساخت کاغذ سنباده کاربرد دارد.