反尖晶石结构，反式尖晶石结构

反尖晶石型结构的正尖晶石

normal spinel在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石；

反尖晶石型结构的介绍

若A2+分布在八面体空隙、而B3+ 一半分布于四面体空隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。

尖晶石的基本特征

（1）化学成分：尖晶石（Spinel）为镁铝氧化物，化学式为MgAl2O4。

（2）晶系：等轴晶系。

（3）结晶习性：常呈八面体晶形和磨蚀卵石。有时呈可见八面体与菱形十二面体或立方体聚形。（尖晶石双晶常见）（即以{111}为双晶接合面构成的接触双晶。）八面体晶体有时显示三角形的生长标志。尖晶石八面体及双晶见图9-7-1。

（4）解理：无，大多数尖晶石易碎。

（5）硬度：8。

（6）相对密度：3.58～3.61，常为3.60。

（7）折射率：随颜色的变化而变化，为单折射宝石。红色尖晶石 1.715～1.740；蓝色尖晶石 1.715～1.747；其他色尖晶石 1.712～1.717。

（8）色散：中等，0.020。

（9）光泽：玻璃光泽

图9-7-1 尖晶石的八面体

（10）内含物：常含小八面体晶形的其他类的尖晶石或者磁铁矿。这些小八面体晶形有时呈面网状或一排排或漩涡状排列。斯里兰卡产的能见到锆石包裹体和周围颜色变深的锆石晕，同时锆石周围有由应力裂纹造成的羽毛状包裹体。缅甸抹谷产的尖晶石能见到方解石、磷灰石、白云石、橄榄石等矿物包裹体。

尖晶石的晶体结构

尖晶石的晶体结构包扣哪些？接下来生辰石为你寻找答案。尖晶石化学成分中类质同象替代很普遍，常可含铁、锌、铬、锰等。八面体晶形很常见；还常以八面体面为双晶面和接合面构成双晶，称为尖晶石律双晶。

晶体结构

　　尖晶石晶体，属于等轴晶系，为面心立方，Z=8。基本结构是氧按ABC顺序在垂直于（111）方向堆积。四面体与八面体层相间，四面体与八面体数之比为2:1。尖晶石结构可看作氧离子形成立方最紧密堆积，再由X离子占据64个四面体空隙的1/8，即8个A位，Y离子占据32个八面体空隙的1/2，即16个B位。由此得出尖晶石单位晶胞的通式为X8Y16O32，简约后常写作XY2O4〔1～5〕。

　　尖晶石的晶体包括正常尖晶石型结构、反尖晶石型结构。

　　正常尖晶石型结构：氧离子成立方紧密堆积，三价阳离子占据六次配位的八面体空隙，二价阳离子占据四次配位的四面体空隙。正尖晶石结构，结构通式XY2O4，X为二价阳离子，Y为三价阳离子。其中X占据四面体位置，Y占据八面体位置。

　　反尖晶石型结构：二价阳离子和半数三价阳离子占据八面体空隙，另半数三价阳离子占据四面体空隙。反尖晶石型结构又称倒置尖晶石型结构。若结构中所有的X阳离子和一半的Y阳离子占据八面体位置，另一半Y阳离子占据四面体位置，则称反尖晶石结构，结构通式Y[XY]O4。磁铁矿（Fe2+FeO4）的结构即属此种类型。

尖晶石 Spinel

一、尖晶石的基本特征

1.矿物名称

尖晶石

2.化学成分

成分为MgAl2O4，其中镁可被亚铁或锌置换，铝可被高铁或铬置换。通过置换形成的可作为宝石的材料有镁锌尖晶石(gahnospinel)和铁镁尖晶石(ceylonite)。

3.晶系和结晶习性

立方晶系。结晶习性为八面体或八面体与菱形十二面体、立方体的聚形。晶面可以很平，像抛过光的。有些有三角形的生长或侵蚀标志。双晶发育，通常为扁平状，角顶常有内凹角(图16-5-1)。

图16-5-1 尖晶石晶形和双晶

4.光学性质

(1)颜色：尖晶石的颜色范围很宽，从近于无色到各种色调的橙色和粉红色、红色，淡蓝到深蓝、深蓝绿和黑色。化学纯的尖晶石是无色的。大多数看来无色的尖晶石实际上有非常淡的粉红或淡紫色调。铬产生粉红或红色。当有铁存在时尖晶石显蓝色。

(2)光泽及透明度：玻璃至亚金刚光泽，透明至半透明。

(3)光性：均质体。

(4)折射率：1.718(尖晶石)，1.74(富铬的红色尖晶石)，1.77～1.80(铁镁尖晶石)，1.725～1.753(镁锌尖晶石)。色散为0.020。

(5)发光性：红色、橙色尖晶石在长波紫外光下呈弱至强红色、橙色荧光，短波下无至弱红色、橙色荧光；黄色尖晶石在长波紫外光下弱至中等强度褐黄色，短波下无至褐黄色；蓝绿色尖晶石在长波紫外光下无至极弱蓝绿色，短波下无。无色尖晶石无。

图16-5-2 尖晶石的吸收光谱

(6)吸收光谱：红色和粉红色尖晶石由铬致色，在黄绿区以550nm为中心有宽吸收带，紫区吸收，红区有多条荧光线，被描述为风琴管状(图16-5-2)。蓝色尖晶石由铁或偶由钴致色，主要吸收带在蓝区，以458nm吸收带为最强，还有478nm等几条较弱的带。锌尖晶石的吸收光谱与蓝色尖晶石的相似，只是弱些。

5.力学性质

(1)解理：解理不发育。

(2)硬度：摩氏硬度8。

(3)密度：3.58～3.61g/cm3(尖晶石)，3.63～3.90g/cm3(铁镁尖晶石)，3.58～4.06g/cm3(镁锌尖晶石)。

6.显微特征

见尖晶石、方解石、磷灰石等矿物包裹体以及气液充填的孔洞，还有生长带、双晶纹和出溶的榍石针状体、锆石晕等，铁染裂缝常见。尖晶石包裹体多呈微小的八面体，单独或成行排列，周围可有张力裂缝形成的指纹状包裹体。

7.特殊光学效应

有四射和六射星光的尖晶石，有时还出现变色的尖晶石。

二、尖晶石的类型

1.红色尖晶石

颜色范围从浅粉红直至极深的“石榴子石”红色，但中红至深红色的品种最受欢迎，是红色宝石中价格仅次于红宝石和红色钻石的宝石。最好的红色尖晶石被描述为具“红色交通信号灯”的红色。红色尖晶石多由铬致色。

2.蓝色尖晶石

尖晶石中的Mg被Zn部分地置换。浅蓝至蓝色。折射率1.725～1.753。密度3.58～4.06g/cm3。钴蓝尖晶石是蓝色尖晶石中颜色最佳者，但通常为小颗粒，其产地主要是斯里兰卡，目前市场上所见的大都为合成品，包括早期用焰熔法合成的，以及近期俄罗斯用助熔剂法合成的。天然品与合成品的一个重要区别是它有458nm吸收线；根据内部特征也可以区分。

3.绿色尖晶石

尖晶石中的Mg部分地被Fe 置换。深绿色至黑色。产于斯里兰卡。折射率1.77 至1.80。密度3.63g/cm3至3.90g/cm3。真正黑色的尖晶石只见于维苏威Monta Somma火山的喷出物中以及泰国的刚玉矿中(当地称为nin)。

4.星光尖晶石

主要产地为斯里兰卡，由出溶的金红石针状体导致星光。可有四射或六射星光，这取决于宝石抛磨的方向。如果从顶部看有六射星光(当底部平行于立方体面时)，那么沿腰部将交替出现四射和六射星光。如果从顶部看有四射星光(当底部平行于菱形十二面体面时)，那么沿腰部将只出现六射星光。星光尖晶石的颜色从红色到黑色，但以红色为最佳。

5.变色尖晶石

美国Gems ＆ Gemology杂志(1990年冬)报道了一颗重16.41 克拉的长方坐垫形琢型的变色钴尖晶石。它在日光灯下呈中深紫蓝色，在白炽灯下呈中深紫红色。该尖晶石的折射率为1.714，查尔斯滤色镜下呈红色，长波紫外光下为惰性，无磷光。分光镜下可见454～461nm吸收带以及552～554nm处的荧光线。在686nm处有强荧光线。变色主要与尖晶石中所含的少量 Cr，也可能还有 V 有关。英国宝石协会的 Gem ＆ Jewellery News(1996年3月)认为，变色尖晶石并非罕见，它在白炽灯下为紫色，在日光下为近蓝宝石的蓝色。

三、尖晶石的鉴定

尖晶石因颜色丰富，与许多宝石品种相似，故容易混淆。但利用偏光镜、分光镜和放大观察以及测折射率和密度等常规方法不难把它们区分开。尖晶石的常见品种为红色，要注意与红宝石和红色石榴子石特别是镁铝榴石相区分。

尖晶石为均质体，无双折射，而红宝石为一轴晶负光性。尖晶石的折射率低于红宝石，其吸收光谱也没有红宝石在蓝区常见的3条吸收线。

尖晶石与石榴子石均为均质体，偏光镜下也都有异常消光，但尖晶石的折射率明显低于石榴子石，吸收光谱也很不同。此外，尖晶石内部常见单个或成排排列的八面体包裹体，镁铝榴石中多见浑圆状包裹体。

四、尖晶石的评价

尖晶石的质量从颜色、透明度、净度和切工等方面进行评价，其中颜色是最重要的。颜色以深红色最佳，其次是紫红、橙红、浅红色和蓝色，要求颜色纯正、鲜艳。透明度越高，瑕疵越少，则质量越好。

五、尖晶石的优化处理

尖晶石可用热处理改善颜色。蓝色者在900℃加热变成绿色，加热到1200℃变成黄色。这种改色效果稳定。近来也有将红色尖晶石加热去掉棕色成分获得纯红色的报道。

六、合成尖晶石

常用作蓝宝石、托帕石、海蓝宝石、橄榄石、变石、青金岩等宝石的仿制品。主要用焰熔法生产，也可用助熔剂法生产。其主要特征可归纳如表16-5-1：

表16-5-1 合成尖晶石的主要特征

续表

(一)焰熔法合成尖晶石

与天然尖晶石不同，其Al2O3与MgO的比例一般为1.5：1至3.5：1，可高达5：1，故其密度和折射率等常数与天然尖晶石稍有差别。合成红色尖晶石与天然尖晶石的Al2O3与MgO比例一样，为1：1。不过，红色的焰熔法合成尖晶石少见，这是因为当梨形合成晶体冷却时处于巨大的应力下而趋于碎裂。这些宝石是铬致色的并显示红色荧光。气泡云和弯曲生长线是常见包裹体。

蓝色合成尖晶石通常是由于添加了钴。这些材料在查尔斯滤色镜下为红色，大部分在长波紫外光下发红色荧光。淡蓝色调者是很有欺骗性的海蓝宝石仿制品，但它在查尔斯滤色镜下为桃红色。

仿变石的变色合成尖晶石尽管少见，但它比仿变石的合成刚玉更有欺骗性。它的变色是红和绿色。

曾生产过仿bd官方网站的深绿色尖晶石，但它不显示二色性。

锰致色的黄绿色合成尖晶石可在光谱的蓝紫区显示2个吸收带。

曾生产过月光石仿制品，但不多见。它很有欺骗性，但它是单折射的，且其折射率(1.730)比月光石的(1.52)高，可把它们区分开。尖晶石的相对密度(3.63)也大于月光石(2.55～2.60)。

用于仿钻石的无色合成尖晶石在短波紫外光下显示明亮的蓝白色荧光。紫外光下簇镶合成尖晶石的戒指与簇镶钻石的戒指看上去非常不同，前者的荧光是均一的，后者的荧光是非常不均一的。

(二)助熔剂法合成尖晶石

常呈红色和蓝色，也有浅褐黄、粉红和绿等色，有些颜色是天然尖晶石所没有的。助熔剂法合成尖晶石在化学成分上与天然的相近，Al2O3与MgO的比例接近1：1，密度、折射率等常数与天然尖晶石相近。熔剂充填的孔洞和愈合裂隙以及铂片晶等是主要的鉴别特征。

七、尖晶石的仿制品

尖晶石的仿制品主要是人造玻璃，但玻璃的折射率偏低。目前市场上出现的稀土玻璃虽折射率和密度较高，但可根据稀土谱、紫外光下无荧光和滤色镜下呈红色等加以区分。

八、尖晶石矿床产状、产出简介

在斯里兰卡和缅甸，大部分宝石级尖晶石与刚玉一道出现在冲积砂矿中。宝石级尖晶石也发现于阿富汗、巴西、澳大利亚、美国和尼日利亚。