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

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

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}

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.