Mineralien

Granat



Bekannt als roter Edelstein. Es kommt in vielen Farben vor und hat zahlreiche industrielle Verwendungen.


Edelstein Granate: Die meisten Leute denken, dass Granat ein roter Edelstein ist. Granat kommt jedoch in einer Vielzahl von Farben vor. Im Uhrzeigersinn von oben links: rotes Almandin (Madagaskar), grüner Tsavorit (Tansania), gelber Mali (Mali), oranger Spessartit (Mosambik), rosa Malaya (Tansania), grüne Merelani-Minze (Tansania), rotes Pyrop (Elfenbeinküste), grüner Demantoid (Namibia), purpurroter Rhodolith (Mosambik) und orangefarbener Hessonit (Sri Lanka). Sieben von acht der oben genannten Granate stammen aus Afrika, der relativ neuen Quelle spektakulärer Granate.

Was ist Granat?

Granat ist der Name für eine große Gruppe gesteinsbildender Mineralien. Diese Mineralien haben eine gemeinsame Kristallstruktur und eine verallgemeinerte chemische Zusammensetzung von X.3Y.2(SiO4)3. In dieser Zusammensetzung kann "X" Ca, Mg, Fe sein2+ oder Mn2+und "Y" kann Al, Fe sein3+Mn3+, V3+ oder Cr3+.

Diese Mineralien kommen weltweit in metamorphen, magmatischen und sedimentären Gesteinen vor. Das meiste Granat, das in der Nähe der Erdoberfläche gefunden wird, bildet sich, wenn ein Sedimentgestein mit einem hohen Aluminiumgehalt wie Schiefer Hitze und Druck ausgesetzt wird, die stark genug sind, um Schiefer oder Gneis zu produzieren. Granat findet sich auch in den Gesteinen der Kontaktmetamorphose, Magmakammern unter der Oberfläche, Lavaströmen, Vulkanausbrüchen aus tiefen Quellen und den Böden und Sedimenten, die entstehen, wenn Granatgesteine ​​verwittert und erodiert werden.

Die meisten Menschen assoziieren das Wort "Granat" mit einem roten Edelstein; Sie sind jedoch oft überrascht zu erfahren, dass Granat in vielen anderen Farben vorkommt und viele andere Verwendungszwecke hat. In den Vereinigten Staaten wurden Granat 2012 hauptsächlich zum Wasserstrahlschneiden (35%), für Strahlmittel (30%), für Wasserfiltrationsgranulate (20%) und für Schleifpulver (10%) industriell eingesetzt.

Die Granat-Gruppe: Diese Tabelle fasst die Mitglieder der Granatgruppe zusammen, die als Edelsteine ​​am wichtigsten sind. Die Aluminiumgranate haben normalerweise eine rote Farbe mit einem höheren spezifischen Gewicht und einer höheren Härte. Die Kalziumelemente haben normalerweise eine grüne Farbe und eine geringere Härte.

Physikalische Eigenschaften von Granat

Chemische EinstufungSilikat
FarbeTypischerweise rot, kann aber orange, grün, gelb, lila, schwarz oder braun sein. Blaue Granate sind extrem selten.
StreifenFarblos
LüsterGlaskörper
DurchsichtigkeitTransparent bis durchscheinend
SpaltungKeiner
Mohs-Härte6,5 bis 7,5
Spezifisches Gewicht3,5 bis 4,3
DiagnoseeigenschaftenHärte, spezifisches Gewicht, isometrische Kristallform, fehlende Spaltung
Chemische ZusammensetzungAllgemeine Formel: X3Y.2(SiO4)3
KristallsystemIsometrisch
VerwendetWasserstrahlschneidgranulat, Strahlgranulat, Filtrationsgranulat, Schleifkörner und -pulver, Edelsteine

Granat physikalische und chemische Eigenschaften

Zu den am häufigsten vorkommenden Mineralien in der Granatgruppe gehören Almandin, Pyrop, Spessartin, Andradit, Grossular und Uvarovit. Sie alle haben einen glasartigen Glanz, eine durchsichtige bis durchscheinende Durchsichtigkeit, eine spröde Zähigkeit und einen Mangel an Spaltung. Sie können als einzelne Kristalle, vom Strom getragene Kieselsteine, körnige Aggregate und massive Vorkommen gefunden werden. Ihre chemische Zusammensetzung, das spezifische Gewicht, die Härte und die Farben sind nachstehend aufgeführt.

Granat Mineralien

MineralZusammensetzungSpezifisches GewichtHärteFarben
AlmandinFe3Al2(SiO4)34.207 - 7.5Rotbraun
PyropeMg3Al2(SiO4)33.567 - 7.5rot bis lila
SpessartineMn3Al2(SiO4)34.186.5 - 7.5orange bis rot bis braun
AndraditCa.3Fe2(SiO4)33.906.5 - 7grün, gelb, schwarz
GrossularCa.3Al2(SiO4)33.576.5 - 7.5grün, gelb, rot, pink, klar
UvaroviteCa.3Cr2(SiO4)33.856.5 - 7Grün
Die oben aufgeführten Zusammensetzungen gelten für Endelemente mehrerer Festlösungsserien. Es gibt eine Reihe anderer Granatmineralien, die weniger häufig vorkommen und für die industrielle Verwendung weniger wichtig sind. Dazu gehören Goldmanit, Kimzeyit, Morimotoit, Schorlomit, Hydrogrossular, Hibschit, Katoit, Knorringit, Majorit und Calderit.

Wie oben zu sehen ist, gibt es eine Vielzahl verschiedener Granattypen mit jeweils unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung. Es gibt auch feste Lösungsreihen zwischen den meisten Granatmineralien. Diese große Variation in der Chemie bestimmt viele ihrer physikalischen Eigenschaften. Beispielsweise haben die Calciumgranate im Allgemeinen ein geringeres spezifisches Gewicht, eine geringere Härte und sind typischerweise grün gefärbt. Im Gegensatz dazu haben die Eisen- und Mangangranate ein höheres spezifisches Gewicht, eine größere Härte und sind typischerweise rot gefärbt.

Almandin Granat: Ausgezeichnete kubische Kristalle aus Almandin-Granat in einem feinkörnigen Glimmerschiefer vom Granatenkogel, Österreich. Probe und Foto von Arkenstone / www.iRocks.com.

Andradit Granat: Grüner Andradit-Granat der Sorte Demantoid auf einer Marmormatrix. Dieses Exemplar ist ca. 8,9 x 6,5 x 4,8 cm groß und wurde in der Provinz Antsiranana, Madagaskar, gesammelt. In Marmor gebildete Granate haben oft eine ausgezeichnete Kristallform und sind von sehr hoher Qualität. Probe und Foto von Arkenstone / www.iRocks.com.

Granat-Gneis: Ein grobkörniger Gneis, der hauptsächlich aus Hornblende (schwarz), Plagioklas (weiß) und Granat (rot) aus Norwegen besteht. Public Domain Foto von Woudloper.

Alluviale Granatkristalle: Diese Almandin-Spessartin-Granate stammen aus einem alluvialen Vorkommen in Idaho. Sie wurden ein kurzes Stück von ihrem Ursprungsgestein entfernt transportiert, und einige weisen noch immer auf ihre dodekaedrische Kristallform hin. Sie sind etwa vier bis fünf Millimeter groß und wiegen jeweils etwa 0,6 bis 0,8 Karat.

Wie bildet sich Granat?


Granat in metamorphen Gesteinen

Die meisten Granatformen bilden sich an konvergenten Plattengrenzen, an denen Schiefer durch regionale Metamorphose angegriffen wird. Die Hitze und der Druck der Metamorphose lösen chemische Bindungen und führen dazu, dass Mineralien sich in Strukturen umkristallisieren, die unter der neuen Temperatur-Druck-Umgebung stabil sind. Das Aluminiumgranat Almandin bildet sich im Allgemeinen in dieser Umgebung.

Da diese Gesteine ​​metamorph sind, beginnen die Granate als winzige Körner und dehnen sich im Laufe der Zeit mit fortschreitender Metamorphose langsam aus. Während sie wachsen, verdrängen sie die umgebenden Gesteinsmaterialien, ersetzen sie und schließen sie ein. Das Foto unten zeigt eine mikroskopische Ansicht eines Granatkorns, das in einer Schiefermatrix gewachsen ist. Es enthielt eine Reihe von Mineralkörnern des Wirtsgesteins, als es wuchs. Dies erklärt, warum so viele Granate, die durch regionale Metamorphose gebildet wurden, stark eingeschlossen sind.

Granat-Glimmerschiefer im Dünnschnitt: Dies ist eine mikroskopische Ansicht eines Granatkorns, das in Schiefer gewachsen ist. Das große schwarze Korn ist das Granat, die roten länglichen Körner sind Glimmerflocken. Bei den schwarzen, grauen und weißen Körnern handelt es sich meistens um schluffige oder kleinere Körner aus Quarz und Feldspat. Der Granat ist gewachsen, indem die Mineralkörner des umgebenden Gesteins ersetzt, verdrängt und eingeschlossen wurden. Sie können viele dieser Körner als Einschlüsse im Granat sehen. Auf diesem Foto ist leicht zu verstehen, warum saubere Granate in Edelsteinqualität ohne Einschlüsse sehr schwer zu finden sind. Es ist auch schwer zu verstehen, wie Granat unter diesen Bedingungen zu schönen euhedrischen Kristallen heranwachsen kann. Foto von Jackdann88, hier unter einer Creative Commons-Lizenz verwendet.

Die Kalziumgranate bilden sich typischerweise, wenn Tonkalkstein durch Kontaktmetamorphose entlang der Ränder von magmatischen Einbrüchen in Marmor umgewandelt wird. Dies sind Andradit, Grossular und Uvarovit, die etwas weicheren, typischerweise grünen Granate mit einem niedrigeren spezifischen Gewicht. Zwei Kalziumgranate sind im Edelsteinhandel hoch angesehen; Sie sind Tsavorit (ein hellgrüner Grossular) und Demantoid (ein goldgrüner Andradit).


Granat in Igneous Rocks

Granat kommt häufig als Begleitmineral in magmatischen Gesteinen wie Granit vor. Viele Menschen kennen Almandin-Granat, weil er manchmal als dunkelrote Kristalle in magmatischen Gesteinen gesehen wird, die als Granitplatten verwendet werden. Spessartin ist ein orangefarbener Granat, der in Granit-Pegmatiten als Kristalle vorkommt. Pyrop ist ein roter Granat, der in Stücken von Peridotit auf die Erdoberfläche gebracht wird, die bei Vulkanausbrüchen in der Tiefe aus dem Mantel gerissen wurden. Granat kommt auch in basaltischen Lavaströmen vor.


Granat in Sedimentgesteinen und Sedimenten

Granate sind relativ haltbare Mineralien. Sie finden sich häufig konzentriert in den Böden und Sedimenten, die entstehen, wenn granathaltige Gesteine ​​verwittert und erodiert werden. Diese Schwemmgranate sind häufig das Ziel von Bergbauarbeiten, da sie leicht abgebaut und durch mechanische Bearbeitung aus dem Sediment / Boden entfernt werden können.

Gebrauch Granat: Diese Tabelle zeigt die häufigsten industriellen Verwendungen von Granatmineralien. Almandin ist die in der Industrie am häufigsten verwendete Granatsorte.

Verwendung von Granat

Granat wird seit Tausenden von Jahren als Edelstein verwendet. In den letzten 150 Jahren hat es viele zusätzliche Verwendungen als Industriemineral erfahren. Die folgende Tabelle zeigt die jüngsten industriellen Verwendungen von Granat in den Vereinigten Staaten. Granat wird auch als Indikatormineral bei der Mineralexploration und bei geologischen Bewertungen verwendet.

Granat-Schleifmittel: Dieses Foto zeigt Granatkörnchen, die für die Verwendung als Schleif-, Schneid- und Filtermedien zerkleinert und nach Größe sortiert wurden. Sie werden zum Wasserstrahlschneiden, Sandstrahlen, Sandpapier, Wasserfiltrieren und für eine Reihe anderer Zwecke verwendet. Almandin ist das härteste Granat und auch das am häufigsten vorkommende. Es ist das Granat der Wahl für die meisten Schleifanwendungen. Foto von der United States Geological Survey.

Granat als Industriemineral


Granat-Schleifmittel

Der erste industrielle Einsatz von Granat war als Schleifmittel. Granat ist ein relativ hartes Mineral mit einer Härte zwischen 6,5 und 7,5 auf der Mohs-Skala. Dies ermöglicht die Verwendung als effektives Schleifmittel in vielen Fertigungsbereichen. Wenn es zerkleinert wird, zerfällt es in eckige Stücke, die scharfe Kanten zum Schneiden und Schleifen bieten. Kleine Körnchen von gleichmäßiger Größe werden an Papier gebunden, um ein rötliches Sandpapier herzustellen, das in Holzbearbeitungsgeschäften weit verbreitet ist. Granat wird auch zerkleinert, auf bestimmte Größen gesiebt und als Schleifgranulat und -pulver verkauft. In den USA waren New York und Idaho wichtige Quellen für industriellen Granat für Schleifmittel.

Granat-Schleifpapier: Granatgranulatgranulat wird zu Granatschleifpapier zerkleinert. Granat dient als ausgezeichnetes Schleifmittel, insbesondere zum Schleifen von Holz. Das zerkleinerte Granatgranulat ist sehr scharf, und wenn das Papier verwendet wird, bricht das Granulat, um neue scharfe Oberflächen freizulegen. Wenn Sie mit rotbraunem Granulat bedecktes Sandpapier sehen, prüfen Sie auf der Rückseite, ob es sich um Granatpapier handelt.

Granatkristall: Almandine, eine Granatsorte aus River Valley, Ontario, Kanada. Bei diesem Exemplar handelt es sich um einen schönen eichedrischen Kristall mit einem Durchmesser von ca. 5 cm. Diese Arten von Kristallen werden oft aus einem Granat tragenden Glimmerschiefer verwittert und von Bächen transportiert.

Wasserstrahlschneiden

Die größte industrielle Verwendung von Granat in den Vereinigten Staaten ist das Wasserstrahlschneiden. Eine als Wasserstrahlschneider bekannte Maschine erzeugt einen Hochdruckwasserstrahl mit mitgerissenem Schleifgranulat. Wenn diese auf ein Stück Metall, Keramik oder Stein gerichtet sind, kann eine Schneidwirkung auftreten, die sehr wenig Staub erzeugt und bei niedriger Temperatur schneidet. Wasserstrahlschneider werden in der Produktion und im Bergbau eingesetzt.

Almandin Granat: Almandine, eine Granatsorte aus Lount Township, Ontario, Kanada. Dies ist eine körnige Probe mit einem Durchmesser von ca. 11,4 cm.

Abrasives Strahlen

Granatkörnchen werden auch beim Sandstrahlen verwendet. Bei diesen Prozessen treibt ein Werkzeug einen Strahl von Schleifkörnern (auch als "Medien" bekannt) unter Verwendung eines unter hohem Druck stehenden Fluids (üblicherweise Luft oder Wasser) als Treibmittel gegen eine Oberfläche. Das Strahlen erfolgt zum Glätten, Reinigen oder Entfernen von Oxidationsprodukten von Metallen, Ziegeln, Steinen und anderen Materialien. Es ist in der Regel viel schneller als das Schleifen von Hand oder mit einer Schleifmaschine. Es kann kleine und komplizierte Oberflächen reinigen, die andere Reinigungsmethoden vermissen lassen würden. Schleifmittel mit verschiedenen Härten können verwendet werden, um eine Oberfläche mit größerer Härte zu reinigen, ohne die Oberfläche zu beschädigen.

Filtration

Granatgranulat wird häufig als Filtermedium eingesetzt. Kleine Granatpartikel werden verwendet, um einen Behälter zu füllen, durch den eine Flüssigkeit fließt. Die Porenräume des Granats sind klein genug, um den Durchtritt der Flüssigkeit zu ermöglichen, aber zu klein, um einige Verunreinigungspartikel durchzulassen, die aus der Strömung herausgefiltert werden. Granat ist für diese Verwendung geeignet, da es relativ inert ist und ein relativ hohes spezifisches Gewicht aufweist. Granatkörnchen, die zerkleinert und auf eine Größe von etwa 0,3 Millimetern sortiert sind, können zum Herausfiltern von Verunreinigungspartikeln verwendet werden, deren Durchmesser nur wenige Mikrometer beträgt. Das hohe spezifische Gewicht und die hohe Härte des Granats verringern die Bettausdehnung und den Partikelabrieb beim Rückspülen.

Granatperidotit: Granatperidotit von Alpe Arami, in der Nähe von Bellinzona, Schweiz. Das Material in diesem Gestein stammt aus dem Erdmantel und wurde während eines tiefen Vulkanausbruchs durch ein Vulkanrohr an die Oberfläche befördert. Die Granate sind die rotvioletten Körner im Gestein. Granate, die aus solchen Rohren verwittert wurden, dienen häufig als Indikatormineralien, wenn nach Vulkanrohren gesucht wird, die Diamant enthalten könnten. Public Domain Foto von Woudloper.

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Granat als geologisches Indikatormineral

Obwohl sich die meisten der an der Erdoberfläche gefundenen Granate in der Kruste gebildet haben, werden einige Granate bei Vulkanausbrüchen aus dem Erdmantel geholt. Diese Eruptionen führen zu Stücken von Mantelgestein, die als "Xenolithen" bekannt sind, und bringen sie in einer Struktur, die als "Rohr" bekannt ist, an die Oberfläche. Diese Xenolithen sind die Quelle der meisten Diamanten, die an oder in der Nähe der Erdoberfläche gefunden werden.

Diamantpfeife: Vereinfachter Querschnitt einer Diamantrohr- und Restbodenablagerung, der die Beziehungen von Xenolithen und Diamanten zur Rohr- und Restbodenablagerung zeigt.

Obwohl Xenolithe Diamanten enthalten, enthalten sie oft eine enorme Anzahl von Granaten für jeden Diamanten, und diese Granate sind im Allgemeinen größer. Diese tiefgründigen Granate unterscheiden sich stark von den Granaten, die sich in geringer Tiefe in der Kruste bilden. Eine gute Möglichkeit, Diamanten ausfindig zu machen, ist die Suche nach diesen einzigartigen Granaten. Die Granate dienen als "Indikatormineralien" für Geologen, die nach Diamantvorkommen suchen. Mit dem Wetter der Xenolithen werden ihre Granate in großer Zahl freigesetzt. Diese ungewöhnlichen Granate wandern dann in Böden und Bächen abwärts. Geologen, die sie finden, können dem Granatpfad bis zur Quellenlagerstätte folgen. Einige der Diamantpfeifen in Kanada wurden auf einer Granatspur gefunden, die durch Bewegen von Eis erzeugt wurde.

Afrikanische Granate: Afrikanische Granate in verschiedenen Farben: Orangen-Spessartin (Mosambik), gelber Mali (Mali), roter Almandin (Madagaskar), grüner Tsavorit (Tansania) und violetter Rhodolith (Mosambik). In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich Afrika zu einer wichtigen Quelle für hervorragende schöne Granate mit großer Farbe und Klarheit entwickelt.

Melanit Granat: Melanit ist ein undurchsichtiger schwarzer Granat, der in heutigen Schmuckstücken ungewöhnlich ist. Neben Jet, schwarzem Chalcedon und anderen schwarzen Edelsteinen wurde Melanit in der viktorianischen Ära häufig in Schmuck verwendet. Diese beiden Melanitrunden im Rosenschliff haben einen Durchmesser von etwa 9 Millimetern.

Granate als Edelsteine

Granat wird seit über 5000 Jahren als Edelstein verwendet. Es wurde im Schmuck vieler ägyptischer Bestattungen gefunden und war der beliebteste Edelstein des antiken Rom. Es ist ein wunderschönes Juwel, das normalerweise ohne jegliche Behandlung verkauft wird. Es ist auch langlebig und üblich genug, dass es zu relativ geringen Kosten in Schmuck verwendet werden kann.

Granat ist bis heute ein beliebter Edelstein. Es dient als Geburtsstein für den Monat Januar und ist ein traditionelles Juwel, das anlässlich eines zweiten Jahrestages verliehen wird. Die meisten Menschen denken an einen roten Edelstein, wenn sie den Namen "Granat" hören, weil sie nicht wissen, dass Granat in verschiedenen Farben vorkommt. Granate in Edelsteinqualität kommen jedoch in jeder Farbe vor, wobei Rot die am häufigsten vorkommenden und blaue Granate besonders selten sind.

Rotes Almandin ist das in Schmuck am häufigsten vorkommende rote Granat, da es reichlich vorhanden und kostengünstig ist. Pyrop und Spessartin sind rötliche Granate, die im Schmuck aus dem gleichen Grund häufig vorkommen. In den letzten Jahrzehnten ist grüner demantoid Granat populär geworden. Es hat eine Dispersion von 0,057, was ein "Feuer" ergibt, das das von Diamanten bei 0,044 übersteigt. Grüner Tsavorit hat eine helle, satte Farbe, die dem Smaragd sehr ähnlich ist. Es wird häufig als Alternative zu Smaragd verwendet. Diese beiden grünen Granate werden immer beliebter, aber ihr Preis ist viel höher als der von Almandin.

Granat Informationen
1 Edelsteine ​​der Welt: Walter Schumann; Sterling Publishing; fünfte Ausgabe; 320 Seiten; 2013.
2 Granat - ein wesentliches Industriemineral und der Geburtsstein des Monats Januar: James G. Evans, Phillip R. Moyle, David G. Frank und Donald W. Olson; Fact Sheet Geological Survey der Vereinigten Staaten 2006-3149; 2006.
3 Industrial Garnet: Olson, Donald W.; United States Geological Survey Minerals Yearbook, 2012.
4 Industrial Garnet: Olson, Donald W.; Mineralrohstoffzusammenfassung des United States Geological Survey, 2014.


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