Шпинели

Шпинели (нем. Spinell), шпинелиды, группа минералов класса сложных окислов с общей формулой AB₂O₄ или А (А, В) О₄, где A—Mg, Zn, Mn, Fe²⁺, Co, Ni; B—Al, Fe³⁺, Cr, Mn, Ti⁴⁺, V³⁺. Ш. представляют собой системы твёрдых растворов с широко развитым изоморфизмом катионов А и В. В зависимости от преобладания катиона В различают: алюмошпинели [шпинель MgAl₂O₄, герцинит FeAl₂O₄, галаксит (Mn, Fe) Al₂O₄, ганит ZnFe₂O₄], ферришпинели (магнезиоферрит MgAl₂O₄, магнетит, якобсит MnFe₂O₄, франклинит ZnFe₂O₄, треворит), хромшпинелиды, титаношпинели (ульвешпинель, магнезиальный аналог ульвешпинели MgTiO₄ и др.) и ванадиошпинели (кульсонит FeV₂O₄). В пределах каждого изоморфного ряда смесимость минералов полная, а между членами различных рядов — ограниченная. Кристаллизуются в кубической системе, образуя в основном октаэдрические кристаллы. В элементарной ячейке структуры Ш. 32 аниона кислорода образуют плотнейшую кубическую упаковку (см. Упаковки плотнейшие) с 64 тетраэдрическими пустотами (катионами занято 8) и 32 октаэдрическими (катионами занято 16). По характеру распределения катионов в занятых тетраэдрических и октаэдрических позициях структуры выделяют: нормальные (8 тетраэдров занято катионами A²⁺, 16 октаэдров — катионами B³⁺), обращенные (8 тетраэдров занято B³⁺, 16 октаэдров— 8 B³⁺ и 8 A²⁺, причём катионы B³⁺ и A²⁺ в октаэдрических пустотах могут распределяться как статистически, так и упорядоченно) и промежуточные Ш. Нормальная структура свойственна MgAl₂O₄, ZnFe₂O₄, FeAl₂O₄, (Mn, Fe) A1₂O₄ и др. Обращенная структура характерна для FeFe₂O₄, MgFe₂O₄, Fe₂TiO₄ и др. Известно большое число минералов с промежуточным типом структуры. К структурному типу Ш. относятся структуры некоторых сульфидов состава RX₂S₄, где R²⁺— Со, Ni, Fe, Cu, а X³⁺ —Со, Ni, Cr. Искажённую структуру Ш. имеет маггемит (g-Fe₂O₃).

  Для всех минералов характерны высокая твердость (5—8 по минералогической шкале), химическая и термическая устойчивость. Ш. — основные носители магнитных свойств горных пород. Плотность, отражательная способность, твёрдость, параметр элементарной ячейки, магнитные и электрические свойства существенно зависят от состава и характера распределения катионов и заметно колеблются в пределах каждой группы. Для Ш. характерны высокотемпературные условия образования; к выветриванию устойчивы, сохраняются в россыпях. Многие Ш. —важные руды хрома, железа, марганца, титана, цинка; применяются при производстве керамики, огнеупоров, термоустойчивых красок.

  Известно большое число искусственных Ш., которые, кроме катионов, характерных для природных Ш., могут содержать ионы Li, In, Са, Cd, Cu, W, Ga, Ag, Sb, Nb, Ge. Будучи разновидностью ферритов (шпинелевые ферриты), искусств. Ш. лежат в основе многих магнитных материалов и широко используются в приборостроении, радиотехнической и керамической промышленности.

  Лит.: Бляссе Ж., Кристаллохимия феррошпинелей, пер. с англ., М., 1968; Минералы. Справочник, т. 2, в. 3, М., 1967; Трухин В. И., Введение в магнетизм горных пород, М., 1973.

  Г. П. Кудрявцева.