Группа сфена

Из этой группы рассмотрим только сфен — СаТiO[SiO4].
Название минерала произошло от греч. слова сфен — клин (кристаллы сфена имеют клиновидную форму). Синоним — титанит.
Химический состав: CaO — 28,6%, TiO2 — 40,8%, SiO2 — 30,6%. Содержит до 12% (Ce, Y)2O3, до 10% Sn, а также Nb, Cr.
Сингония моноклинная, вид симметрии призматический — C2h — 2/m(L2PC).
Структурная ячейка содержит Ca4Ti4O[Si4O16]. Пространственная группа — C2h6 — С2/с; а0 = 6,56, b0 = 8,72, c0 = 7,44; в — 119° 43'; а0 : b0 : с0 = 0,752 : 1 : 0,858.
Кристаллическая структура сфена состоит из кремнекислородных тетраэдров, соединенных с помощью ионов Ca и Ti (рис. 220). При этом ионы Ca окружены семью, а ионы титана — шестью нонами кислорода.

Агрегаты и габитус. Сфен характеризуется хорошей кристаллографической индивидуальностью. Его пластинчатые и клиновидные кристаллы (рис. 221) имеют тупые углы между гранями, вследствие чего разрезы сфена клиновидные. Главные формы на кристаллах этого минерала — пинакоиды {100} и {001} и призмы {110} и {111}. Встречается сфен в виде отдельных кристаллов, вросших в породу, или в виде друз на стенках трещин. Значительно реже он образует зернистые агрегаты. Наблюдаются двойники срастания по (100) и реже по (001).
Физические свойства. Цвет сфена желтый, коричневый, зеленый, иногда красный, серый. Блеск алмазный. Спайность несовершенная по (110). Твердость — 5—6,5. Плотность — 3,3—3,6. Оптические свойства: оптически двухосный, положительный; ng = 1,973—2,054; nm = 1,894—1,934; nр = 1.888—1,918, ng — np = 0,109; 2V = 23°20'—49°30'.

Диагностические признаки. Диагностическим признаком сфена является габитус кристаллов (клиновидные формы). Главные линии на рентгенограммах: 3,20; 2,98; 2,59. Растворяется в H2SO4 с образованием сульфата Ca и частично в горячей HCl. П. п. т. сплавляется по краям в темное стекло.
Отличие от сходных минералов. Сфен похож на аксинит, гранат и везувиан. В отличие от сфена аксинит прозрачный с фиолетовым оттенком и штриховкой на гранях; гранат имеет иную твердость и плотность, везувиан отличают от сфена по твердости.
Искусственное получение. Сфен получен сплавлением SiO2 и TiO2 с избытком CaCl2, а также сплавлением TiO2 и CaCO3 с силикатами.
Образование и месторождение. По происхождению сфен — магматический и метаморфический минерал. Известен также сфен гидротермального происхождения. При образовании магматическим путем он является акцессорным минералом многих изверженных пород. При метаморфизме сфен возникает за счет превращения первичных титанистых минералов на контакте с известняками. Здесь он находится в ассоциации с диопсидом, амфиболами, ильменитом, хлоритами, апатитом, гранатами, эпидотом. В гидротермальных образованиях сфен встречается среди жил альпийского типа вместе с адуляром, альбитом и асбестовидным актинолитом (биссолитом).
Сфен связан преимущественно с щелочными породами. Он встречается в Вишневых, Ильменских, Шишимских и Назямских горах Урала, а также в ряде мест Украинской кристаллической полосы как акцессорный минерал в изверженных породах. Хорошо образованные кристаллы сфена обнаружены в месторождениях Швейцарии (Сен-Готард, Бинненталь, Церматт) и Италии (Пьемонт, Сен-Марчел).
Разрушение. При разрушении сфена вокруг его зерен и кристаллов возникает лейкоксеновая оторочка. На поверхности сфен неустойчив и переходит в кальцит и окислы титана.
Практическое значение. Иногда сфен используют для получения двуокиси титана.