Рутил

Рутил - минерал класса оксидов, является наиболее устойчивой полиморфной модификацией ТiO2 как при высоких, так и при низких температурах. Данный химический состав в природе помимо рутила представлен минералами акаогиит (akaogiite), анатаз (anatase) и брукит (brookite).

Разновидности

• Нигрин - разновидность рутила "радикально черного" цвета, богатая железом.
• Стрюверит - рутил, содержащий примесь ниобия и тантала.
• Сагенит - сетчатые сростки игольчатых кристаллов рутила, находящихся в двойниковом взаимном положении. Обычно являются своеобразными полными или частичными псевдоморфозами по пластинкам ильменита или слюд.

Основные диагностические признаки

Тяжелый, твёрдый, хрупкий, легко разделяется по спайности. От анатаза (октаэдрита) и брукита рутил отличается формой кристаллов. От похожего на рутил по облику кристаллов циркона отличается меньшей твердостью, касситерита - меньшей плотностью.

Химические анализы показывают, что в рутиле часто присутствуют примеси других элементов: Fe в виде закиси или окиси, изредка Sn4+ (до 1,5%), изредка Cr3+, V3+, Nb, Ta и некоторые другие. 

Кристаллическая структура рутила типична, она отличается некоторым и особенностями от плотноупакованных структур оксидов, таких как корунд. Если в кристаллической структуре типа корунда листы плотнейшей упаковки ионов кислорода располагаются перпендикулярно тройной оси, а в структуре типа шпинели - параллельно граням октаэдра (т.е. также перпендикулярно тройным осям), то в кристаллической структуре типа рутила, как показал Н.В. Белов, направления плотнейшей упаковки в виде колонок параллельны главной (четверной) оси кристаллов рутила. Каждый ион Тi окружается шестью нонами кислорода, располагающимися по углам почти правильного октаэдра.

Такие октаэдры в кристаллической структуре рутила вытянуты вдоль оси "с" в виде прямолинейных колонок, чем и обусловливается игольчатый или шестоватый облик кристаллов с направлениями плоскостей спайности параллельно вытянутости индивидов. Характерно, что в структуре рутила, в отличие от других модификаций ТiO2, каждый октаэдр ТiO6 имеет по два ребра, общих с соседними октаэдрами. Поскольку колонки плотно упакованных ионов кислорода, вытянутых вдоль чстверной оси рутила, в сущности отвечают одному из трёх возможных направлений в плоскости гексагональной плотнейшей упаковки, то не случайно, что для минералов группы рутила мы имеем коленчатой формы двойвики н тройники срастания с углом, образуемым отдельными индивидами, близким к 120° (т. е. соответственно направлениям гексагональной сетки).

Таким путём могут возникнуть даже кольцеобразные шестерники. Это же обстоятельство лежит в основе закономерных (под углом 120°) нарастаний тончайших иголочек или призматических кристалликов рутила на базальном пинаконде {0001} гематита, ильменита, слюд и других минералов, грани которых представлены плоскостями плотнейшей упаковки ионов кислорода.

Кристаллическая структура рутила принята за структурный тип для целого ряда соединений с общей формулой АХ2. Состоит из октаэдров (ТiО6), связанных между собой двумя общими ребрами, при этом образуются цепочки, параллельные оси "с" ; последняя лежит в плоскости, соответствующей слоям плотнейшей гексагональной упаковки. Этим объясняется частое двойникование по плоскости (011) под углом 120°. Благодаря сходству структур и размеров элементарных ячеек часто встречаются ориентированые нарастания рутила на гематит, магнетит, ильменит, слюды и другие минералы.

Кристалломорфология

Облик кристаллов рутила чрезвычайно характерен: призматический, столбчатый до игольчатого. Обычные формы: {100}, {110}, {101}, {111}, изредка {001}. Кристаллы имеют большей частью призматический вид, вследствие развития призм 1-го и 2-го рода. На концах кристаллов располагаются плоскости пирамид 1-го и 2-го рода. К этим формам иногда присоединяются ещё восьмигранные призмы; иногда тонкоигольчатый до волосовидного.  Распространены закономерные срастания кристалликов рутила с кристаллами гематита, причем четверная ось рутила совпадает с одной из горизонтальных двойных осей гематита.
Часто наблюдается штриховка на гранях вдоль удлинения по главной оси с. Характерны также тройники, плоские сетчатые (под 60°) сростки двойников игольчатого рутила называют сагенитом.. Кристаллы нередко изогнуты или уплощены.

Свойства

В кислотах не растворяется.

Происхождение

Распространен как акцессорный минерал магматических (основных и кислых), и метаморфических горных пород(эклогитов, амфиболитов, филлитов и др.) Встречается в гранитах, гранитных и габбровых пегматитах, обычен для хрусталеносных гидротермальных жил альпийского типа. Также в различных осадочных породах - глинистых сланцах, алевролитах. Обычны включения рутила в кварце, корунде, слюдах. Игольчатые включения рутила в кварце известны под названием "волосатик". Устойчив к выветриванию, поэтому накапливается в россыпях разного генезиса, где находится в тяжёлой фракции, обычно в виде окатанных зёрен, часто рядом с ильменитом, золотом и др.

Местонахождения

Имеет промышленное значение как полезный компонент в комплексных титано-циркониевых россыпях. Главный промышленный тип месторождений - прибрежно-морские россыпи ("черные пески").

В России в виде крупных кристаллов рутил известен в ряде месторождений: в слюдяных сланцах в Слюдоруднике, в Вишневых горах, в пегматитовых жилах Ильменских гор, на Приполярном Урале (гора Неройка, Пуйва, Парнук) в жилах альпийского типа и в других местах. Кроме того, он часто встречается в россыпях, особенно на Среднем Урале, в Тиманском крае и в Центральной России. В ближнем зарубежье отмечается в месторождении наждака Семиз-Бугу (Центральный Казахстан) с корундом и в виде прекрасно образованных кристаллов в пустотах кварцевых жил Капуджука (Зангезурский хребет, Армения).

Из иностранных месторождений: м-ния Северной Каролины, где встречаются замечательные кристаллы рутила различного облика; лучшие экземпляры, отличающиеся блеском и совершенной формой, поступают из Грейвс-Маунтин (Graves Mount, штат Джорджия) и Уайт-Маунтинз (штат Калифорния) - США. В некоторых местах в Норвегии (Крагерё) рутил в изобилии представлен в жилах, богатых апатитом. Очень чистый от примесей рутил присутствует в некоторых породах, обогащенных роговой обманкой в шт. Виргиния (Роузленд).

Хорошими кристаллами рутила известны месторождения Бинненталь и Кавради в Швейцарии (Гриджиони), где встречены кристаллы в виде правильных срастаний с пластинками гематита. Отличные кристаллические образования известны в жилах белого кварца вблизи Кастионе (кантон Тичино). В Австрии хорошие образцы обнаружены в Модриахе (Штирия). В Бразилии найдены игольчатые кристаллы жёлтого цвета, включённые в кварц. Рутил широко распространён в Италии - красивые кристаллы найдены в Альпе-Деверо и в доломитах Кревалодоссола (провинция Вербания), в кварцитах Оропа (провинция Биелла), в Валь-Маленко (провинция Сондрио) и разных местах в области Альто-Адидже.

Применение

Добывается гл. образом из комплексных титан-циркониевых россыпей. Природный рутил используют для выплавки ферротитана, применяемого в производстве некоторых стойких при ударе сортов стали, для изготовления титановых белил, изделий с высокой диэлектрической проницаемостью, в керамике. Кристаллы искусственного рутила могут быть применены для изготовления выпрямителей, работающих при высокой температуре. Чистые кристаллы рутила с определенными примесями, подобно рубину, могут использоваться в квантовых генераторах света. Pутил получен искусственно различными способами.