9. Группа сфена
Cфeн-CaTi[SiO4]O. "Сфен" по-гречески - клин. Назван по характерной клиновидной форме кристаллов. Синоним: титанит. Впервые у нас он был описан Г. Розе в 1842 г. в Ильменских горах. Как акцессорный минерал он довольно часто встречается, преимущественно в кислых и щелочных интрузивных изверженных горных породах (гранитах, сиенитах, нефелиновых сиенитах, диоритах и др.).
Химический состав. CaO 28,6%, TiO2 40,8%, SiO2 30,6% . Нередко устанавливаются примеси FeO (до иногда MnO (до 3%), MgO, Fe2O3, Al2O3, изредка Cr2O3, ZrO2 (до 0,18%) и Nb2O5.
Сингония моноклинная; ромбо-призматический в. с. L2PC
![Рис. 293. Кристалл сфена](pic/000305.jpg)
Рис. 293. Кристалл сфена
Облик кристаллов. Одиночные кристаллы вообще характерны для этого минерала; внешний вид их весьма разнообразен по комбинациям форм. Чаще всего они представляют собой уплощенные конвертообразные призмы, имеющие в поперечном разрезе клиновидную форму (рис. 293). При преимущественном развитии граней {001} принимают таблицеобразную форму. Гораздо реже, при развитии граней призмы {110} и пинакоида, образуют кристаллы призматического облика (рис. 294). Двойники срастания наблюдаются довольно часто по (100), реже по (001).
![Рис. 294. Призматический кристалл сфена](pic/000306.jpg)
Рис. 294. Призматический кристалл сфена
Цвет сфена желтый, бурый, зеленый, серый, иногда черный, розовый или красный. Черта белая. Блеск близкий к алмазному или алмазный, жирный. Ng = 1,979-2,054, Nm = 1,894-1,935 и Np = 1,888-1,918.
Твердость 5-6. Спайность по {110} ясная или несовершенная. Уд. вес 3,29-3,56.
Диагностические признаки. Для сфена часто весьма характерны клиновидные формы кристаллов с острыми и тупыми углами между гранями, отличающие его от ряда минералов, похожих на него по желтовато-бурому цвету.
П. п. тр. сплавляется по краям в темное стекло. С фосфорной солью в восстановительном пламени после присадки олова дает реакцию на титан (фиолетовый перл). В горячей HCl разлагается частично, в H2SO4 полностью с образованием сульфата Ca. Концентрированный солянокислый раствор при кипячении с металлическим оловом принимает фиолетовую окраску вследствие образования TiCl3.
Происхождение. В небольших количествах в виде акцессорной примеси сфен встречается довольно часто в магматических горных породах (гранитах, сиенитах, трахитах, андезитах и пр.) в ассоциации с полевыми шпатами, нефелином, эгирином, цирконом, апатитом и другими минералами. В более крупных кристаллах распространен также в пегматитах преимущественно сиенитового состава. Реже встречается в контактово-метасоматических образованиях при воздействии менее кислых магм на известняки и наблюдается в парагенезисе с диопсидом, гранатом, эпидотом, хлоритами, магнетитом и др.
Иногда он довольно характерен для некоторых метаморфических пород (гнейсов, слюдяных и хлоритовых сланцев, амфиболитов и др.). В хорошо образованных кристаллах наблюдается также в жилах альпийского типа с кальцитом, хлоритом, эпидотом, альбитом, адуляром и др.
При воздействии последующих гидротермальных углекислых растворов разлагается с образованием кальцита, кварца и скрытокристаллических рутила или анатаза; иногда переходит в брукит или перовскит. Известны также псевдоморфозы граната по сфену.
В зоне выветривания, как химически устойчивый минерал, накопляется в россыпях, хотя установлены продукты изменения его в так называемый ксантитан в виде бледножелтых пленок или порошковатого тонкодисперсного вещества, повидимому рутила или анатаза с гидроокислами других элементов.
Практическое значение. Сфен, если содержится в значительных массах, может являться сырьем для получения при переработке окиси титана и других соединений (о применении их см. ильменит).
Месторождения. Встречается в апатитовых месторождениях среди нефелино-апатито-сфеновых пород на Кольском полуострове. Наблюдается как в виде неправильных зерен до 1 см в поперечнике, так и в виде призматических, вытянутых по оси с кристаллов с преимущественным развитием призмы {110} (рис. 294). Очень оригинальны также игольчатые, радиальнолучистые или волокнистые агрегаты сфена с розоватым или желтоватым оттенком, располагающиеся как более поздние образования между зернами других минералов.
![Рис. 295. Кристаллы сфена из Ильменских гор о {001}, n {111}, m {110}, k {100}, s {021}](pic/000307.jpg)
Рис. 295. Кристаллы сфена из Ильменских гор о {001}, n {111}, m {110}, k {100}, s {021}
В Ильменских горах (Урал) сфен различных генераций встречается главным образом в сиенитовых и нефелиново-сиенитовых пегматитах в ассоциации с апатитом, иногда эгирином, магнетитом, ильменитом, за счет которого он нередко образуется, черной слюдой, роговой обманкой, эгиринавгитом и другими минералами. Часто содержит в себе включения этих минералов. Наблюдается в форме хорошо образованных кристаллов (рис. 295), достигающих иногда величины 10X15 см. Некоторые разности его содержат примеси Sr и V.
В Назямских и Шишимских горах (Златоустовский район на Ю. Урале) сфен встречается в контактовых образованиях на границе габбро и амфиболитов с известняками. Он наблюдается в бледножелтых, буровато-желтых, изредка прозрачных бесцветных кристаллах в мраморизованном известняке. Встречаются кристаллы до 300 г весом (музей Горного института в Ленинграде) как простые, так и богатые комбинациями. Описаны оригинальные двойники срастания по (100) таблицеобразной формы. Спутниками сфена являются разнообразные (главным образом кальций- и магнийсодержащие) минералы: диопсид, гранат, эпидот, везувиан, перовскит, хлориты, апатит, кальцит, шпинель, форстерит и др.
Из иностранных месторождений пользуются известностью жилы "альпийского типа" в ряде мест Швейцарии (Сен-Готтард, Бинненталь, Церматт и др.), где встречаются замечательно образованные прозрачные богатые гранями кристаллы бледнозеленого цвета, а также в Пьемонте (Италия)- широкие красноватые или желтоватые кристаллы, в Сен-Марчеле - марганцовистая разновидность (гриновит) и др.