Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено с Zircons )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о минерале и драгоценном камне. Для белого кристаллического оксида циркония см диоксид циркония . Для имитатора алмаза см. Кубический цирконий . Для использования в других целях, см Циркон (значения) .

Циркон
Циркон-dtn1a.jpg
Блестящий кристалл циркона на коричневой матрице кальцита из округа Гилгит в Пакистане.
Общий
КатегорияНесосиликаты
Формула
(повторяющаяся единица)		силикат циркония (ZrSiO 4 )
Классификация Струнца9.AD.30
Кристаллическая системаТетрагональный
Кристалл классДитетрагональный дипирамидальный (4 / ммм)
символ HM : (4 / м 2 / м 2 / м)
Космическая группаI 4 1 / драм (№ 141)
Ячейкаа = 6,607 (1), с = 5,982 (1) [Å]; Z = 4
Идентификация
ЦветКрасновато-коричневый, желтый, зеленый, синий, серый, бесцветный; в шлифе от бесцветного до бледно-коричневого
Хрустальная привычкаот табличных до призматических кристаллов, неправильные зерна, массивные
TwinningНа {101}. Кристаллы, потрясенные ударом метеорита, показывают полисинтетических близнецов на {112}
Расщепление{110} и {111}
ПереломОт конхоидальной до неровной
УпорствоХрупкий
Твердость по шкале Мооса7,5
БлескСтекловидное до адамантинового; жирный при метамикт .
Полосабелый
ПрозрачностьОт прозрачного до непрозрачного
Удельный вес4,6–4,7
Оптические свойстваОдноосный (+)
Показатель преломленияn ω = 1.925–1.961
n ε = 1.980–2.015, 1.75 при метамикт
Двулучепреломлениеδ = 0,047–0,055
ПлеохроизмСлабый
Плавкостьоколо 2550 ° C в зависимости от концентраций Hf, Th, U, H и т. д.
РастворимостьНерастворимый
Другие характеристикиФлуоресцентный и радиоактивный , может образовывать плеохроические ореолы , рельеф: высокийRadioactive.svg

использованная литература[1] [2] [3] [4] [5]

Циркон ( / г ɜːr к ɒ п / [6] [7] или / г ɜːr к ən / [8] ) представляет собой минерал , принадлежащий к группе nesosilicates , и это является источником металлического циркония . Его химическое название - силикат циркония , а соответствующая химическая формула - Zr SiO 4 . Общая эмпирическая формула, показывающая диапазон замещения в цирконе, следующая: (Zr 1 – y , REE y ) (SiO 4 ) 1 – x (OH) 4x – y . Циркон образуется в силикатных расплавах с большой долей несовместимых элементов с высокой напряженностью поля . Например, гафний почти всегда присутствует в количестве от 1 до 4%. Кристаллическая структура циркона является тетрагональной сингонии . Естественный цвет циркона варьируется от бесцветного, желто-золотистого, красного, коричневого, синего и зеленого.

Название происходит от персидского zargun , что означает «золотистый». [9] Это слово преобразовано в « jargoon », термин, применяемый к светлым цирконам. Английское слово «циркон» происходит от слова Zirkon , которое является немецкой версией этого слова. [10] Желтый, оранжевый и красный циркон также известен как « гиацинт » [11] от цветка гиацинта , название которого имеет древнегреческое происхождение.

Свойства [ править ]

Фотография с оптического микроскопа; длина кристалла около 250 мкм

Циркон распространен в коре Земли. Он встречается как обычный акцессорный минерал в магматических породах (как продукты первичной кристаллизации), в метаморфических породах и в виде зерен обломков в осадочных породах . [1] Крупные кристаллы циркона встречаются редко. Их средний размер в гранитных породах составляет около 0,1–0,3 мм, но они также могут вырастать до размеров нескольких сантиметров, особенно в основных пегматитах и карбонатитах . [1]Циркон довольно тверд (с твердостью 7,5 по шкале Мооса) и химически стабилен, а значит, очень устойчив к атмосферным воздействиям. Он также устойчив к нагреванию, поэтому обломочные зерна циркона иногда сохраняются в магматических породах, образовавшихся из расплавленных отложений. [12] Его устойчивость к атмосферным воздействиям и относительно высокий удельный вес (4,68) делают его важным компонентом тяжелой минеральной фракции песчаников. [4]

Из-за содержания в них урана и тория некоторые цирконы подвергаются метамиктизации . Связанные с внутренним радиационным повреждением, эти процессы частично нарушают кристаллическую структуру и частично объясняют сильно изменчивые свойства циркона. По мере того, как циркон становится все более и более модифицированным из-за внутреннего радиационного повреждения, плотность уменьшается, кристаллическая структура нарушается и цвет меняется. [13]

Циркон бывает многих цветов, включая красновато-коричневый, желтый, зеленый, синий, серый и бесцветный. [1] Цвет циркона иногда может быть изменен термической обработкой. Обычные коричневые цирконы можно превратить в бесцветные и синие цирконы при нагревании до 800–1000 ° C. [14] В геологических условиях развитие розового, красного и пурпурного циркона происходит через сотни миллионов лет, если в кристалле содержится достаточно микроэлементов для образования центров окраски . Цвет этой красной или розовой серии отжигается в геологических условиях выше температуры около 400 ° C. [15]

Структурно циркон состоит из параллельных цепочек чередующихся тетраэдров кремнезема (ионы кремния в четырехкратной координации с ионами кислорода) и ионов циркония, причем крупные ионы циркония находятся в восьмикратной координации с ионами кислорода. [16]

Приложения [ править ]

Зерна циркона размером с песок

Циркон в основном используется в качестве глушителя и, как известно, используется в промышленности декоративной керамики. [17] Он также является основным предшественником не только металлического циркония , хотя его применение невелико, но и всех соединений циркония, включая диоксид циркония (ZrO 2 ), важный тугоплавкий оксид с температурой плавления 2717 ° C (4923 ° F). [18]

Другие области применения включают использование в огнеупорах и литейном производстве, а также в растущем диапазоне специальных применений, таких как диоксид циркония и циркониевые химикаты, в том числе в ядерных топливных стержнях, каталитических преобразователях топлива и в системах очистки воды и воздуха. [19]

Циркон - один из ключевых минералов, используемых геологами для геохронологии . [20]

Циркон является частью индекса ZTR для классификации сильно выветрелых отложений . [21]

Как драгоценный камень [ править ]

Бледно-голубой циркон весом 3,36 карата.

Прозрачный циркон - хорошо известная форма полудрагоценных драгоценных камней , известная своим высоким удельным весом (от 4,2 до 4,86) и адамантиновым блеском . Из-за своего высокого показателя преломления (1,92) его иногда использовали вместо алмаза , хотя он не демонстрирует такую ​​же игру цвета, как алмаз. Циркон - самый тяжелый из драгоценных камней, легко тонущий даже в очень вязких жидкостях. Его твердость по шкале Мооса находится между кварцем и топазом и составляет 7,5 по 10-балльной шкале, хотя и ниже, чем у аналогичного искусственного камня кубического циркония.(9). Цирконы иногда могут потерять свой естественный цвет после длительного воздействия яркого солнечного света, что необычно для драгоценных камней. Он невосприимчив к кислотному воздействию, за исключением серной кислоты, и то только при измельчении в тонкий порошок. [22]

Большинство цирконов ювелирного качества демонстрируют высокую степень двойного лучепреломления, которое на камнях, ограненных столовой и павильонной огранкой (т. Е. Почти на всех ограненных камнях), можно рассматривать как очевидное удвоение последних, если смотреть сквозь первые, и по этой характеристике можно отличить их от алмазов и фианитов, а также от известково-натриевого стекла, ни у одного из которых нет такой характеристики. Однако некоторые цирконы из Шри-Ланки демонстрируют только слабое двулучепреломление или совсем не имеют его, а некоторые другие камни из Шри-Ланки могут иметь четкое двулучепреломление в одном месте и небольшое или совсем его отсутствие в другой части того же ограненного камня. [23] Другие драгоценные камни также обладают двойным лучепреломлением, поэтому, хотя наличие этой характеристики может помочь отличить данный циркон от алмаза или CZ, это не поможет отличить его, например, от драгоценного камня топаза . Однако высокий удельный вес циркона обычно позволяет отделить его от любого другого драгоценного камня, и его легко проверить.

Кроме того, двулучепреломление зависит от огранки камня по отношению к его оптической оси . Если циркон разрезать так, чтобы эта ось была перпендикулярна его столу, двулучепреломление может быть уменьшено до необнаружимого уровня, если только его не рассматривать с помощью ювелирной лупы или другой увеличительной оптики. Цирконы высшего качества обрабатываются для минимизации двойного лучепреломления. [24]

Ценность драгоценного камня циркона во многом зависит от его цвета, чистоты и размера. До Второй мировой войны голубые цирконы (наиболее ценный цвет) были доступны у многих поставщиков драгоценных камней размером от 15 до 25 карат; С тех пор камни даже размером до 10 карат стали очень редкими, особенно в наиболее желаемых цветовых вариантах. [24]

Синтетические цирконы были созданы в лабораториях [25], но они представляют только научный интерес и никогда не встречаются в ювелирной торговле. Цирконы иногда имитируют шпинель и синтетический сапфир , но их несложно отличить от них простыми инструментами.

Происшествие [ править ]

Мировые тенденции производства циркониевых минеральных концентратов

Циркон является обычным аксессуаром для отслеживания минеральных составляющих всех видов магматических пород, но особенно гранита и кислых магматических пород. Благодаря своей твердости, прочности и химической инертности циркон сохраняется в осадочных отложениях и является обычным компонентом большинства песков. [26] [27] Циркон иногда может быть обнаружен в качестве микроэлемента в ультракалиевых интрузивных породах, таких как кимберлиты , карбонатиты и лампрофир, из-за необычного магматического генезиса этих пород. [ необходима цитата ]

Циркон образует экономические концентрации в месторождениях тяжелых минеральных песков и руд , в некоторых пегматитах и в некоторых редких щелочных вулканических породах, например, Тунги Трахит, Даббо, Новый Южный Уэльс, Австралия [28], в ассоциации с цирконий-гафниевыми минералами эвдиалитом и армстронгитом.

Австралия лидирует в мире по добыче циркона, производя 37% мирового объема добычи и обеспечивая 40% мирового EDR ( продемонстрированных экономических ресурсов ) для этого минерала. [29] Южная Африка является основным производителем в Африке, с 30% мирового производства, второй после Австралии. [30]

Радиометрическое датирование [ править ]

СЭМ-КЛ изображение зерна циркона, показывающее зональность и полициклы (структура сердцевина-ободок)

Циркон сыграл важную роль в развитии радиометрического датирования . Цирконы содержат следовые количества урана и тория (от 10 ppm до 1 мас.%) И могут быть датированы несколькими современными аналитическими методами. Поскольку цирконы могут пережить геологические процессы, такие как эрозия , перенос и даже метаморфизм высокой степени , они содержат богатую и разнообразную информацию о геологических процессах. В настоящее время цирконы обычно датируются уран-свинцом (U-Pb), треком деления , катодолюминесценцией., и техники U + Th / He. Например, отображение катодолюминесцентного излучения быстрых электронов можно использовать в качестве инструмента предварительного скрининга для вторичной ионно-масс-спектрометрии с высоким разрешением (ВИМС) для изображения картины зональности и определения областей, представляющих интерес для изотопного анализа. Это делается с помощью интегрированного катодолюминесцентного и растрового электронного микроскопов. [31] Цирконы в осадочных породах могут идентифицировать источник отложений. [32]

Цирконы из Джек-Хиллз в Террейне Наррайер Гнейс , Кратон Йилгарн , Западная Австралия , дали возраст U-Pb до 4,404 миллиарда лет [33], что интерпретируется как возраст кристаллизации, что делает их самыми древними минералами на Земле. Кроме того, изотопный состав кислорода некоторых из этих цирконов был интерпретирован как указание на то, что более 4,4 миллиарда лет назад на поверхности Земли уже была вода. [33] [34] Эта интерпретация подтверждается дополнительными данными о микроэлементах, [35] [36]но это также предмет споров. [37] [38] В 2015 году «остатки биотической жизни » были обнаружены в скалах возрастом 4,1 миллиарда лет в районе Джек-Хиллз в Западной Австралии. [39] [40] По словам одного из исследователей, «Если жизнь возникла относительно быстро на Земле ... тогда она могла бы стать обычным явлением во Вселенной ». [39]

Подобные минералы [ править ]

Гафнон (HfSiO 4 ), ксенотим (YPO 4 ), бейерит, шиавинатоит ((Ta, Nb) BO 4 ), торит (ThSiO 4 ) и коффинит (USiO 4 ) имеют одинаковую кристаллическую структуру ( IV X IV Y O 4 , III X V Y O 4 в случае ксенотима) в виде циркона.

Галерея [ править ]

  • Кристаллическая структура циркона

  • Элементарная ячейка циркона

  • СЭМ изображение циркона

  • Необычный оливково-зеленый циркон

  • Кластер из трех сложных кристаллов циркона

См. Также [ править ]

  • Бадделеит , ZrO 2
  • Катодолюминесцентный микроскоп
  • Прохладная ранняя земля
  • Самые ранние известные формы жизни
  • Гадейский циркон
  • Месторождения тяжелых минеральных песков и руд
  • История Земли
  • Ильменит

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Энтони, Джон В .; Бидо, Ричард А .; Bladh, Kenneth W .; Николс, Монте К., ред. (1995). «Циркон» (PDF) . Справочник по минералогии . II (кремнезем, силикаты). Шантильи, Вирджиния, США: Минералогическое общество Америки. ISBN 978-0962209710.
  2. ^ Циркон . Миндат
  3. ^ Циркон . Webmineral
  4. ^ a b Hurlbut, Cornelius S .; Кляйн, Корнелис, 1985, Руководство по минералогии, 20-е изд., ISBN 0-471-80580-7 
  5. ^ http://www.minsocam.org/MSA/AmMin/TOC/Abstracts/2013_Abstracts/Jan13_Abstracts/Erickson_p53_13.pdf
  6. ^ "Определение и значение циркона - Словарь английского языка Коллинза" . www.collinsdictionary.com . Проверено 29 апреля 2018 года .
  7. ^ «Циркон» . Словарь английского языка американского наследия (5-е изд.). Бостон: Houghton Mifflin Harcourt .
  8. ^ «Определение ЦИРКОНА» . www.merriam-webster.com . Проверено 29 апреля 2018 года .
  9. ^ Stwertka, Альберт (1996). Путеводитель по элементам . Издательство Оксфордского университета. С.  117–119 . ISBN 978-0-19-508083-4.
  10. ^ Харпер, Дуглас. «циркон» . Интернет-словарь этимологии .
  11. ^ "Гиацинт (драгоценный камень)" . Британская энциклопедия . Энциклопедический словарь Брокгауза Inc . Проверено 7 октября, 2016 .
  12. ^ Нессе, Уильям Д. (2000). Введение в минералогию . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. С. 313–314. ISBN 9780195106916.
  13. ^ Несс 2000 , стр. 93-94.
  14. ^ "Информация о драгоценном камне Циркон" . www.gemdat.org . Проверено 29 апреля 2018 года .
  15. ^ Гарвер, Джон I .; Камп, Питер JJ (2002). «Интеграция окраски циркона и зональных закономерностей треков деления циркона в орогенных поясах: приложение к Южным Альпам, Новая Зеландия». Тектонофизика . 349 (1–4): 203–219. Bibcode : 2002Tectp.349..203G . CiteSeerX 10.1.1.570.3912 . DOI : 10.1016 / S0040-1951 (02) 00054-9 . 
  16. ^ Несс 2000 , стр. 313.
  17. ^ Нильсен, Ральф (2000). «Цирконий и циркониевые соединения». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . DOI : 10.1002 / 14356007.a28_543 . ISBN 978-3527306732.
  18. ^ Дэвис, Серджио; Белоношко Анатолий; Розенгрен, Андерс; Дуин, Адри; Йоханссон, Бёрье (1 января 2010 г.). «Молекулярно-динамическое моделирование плавления диоксида циркония». Открытая физика . 8 (5): 789. Bibcode : 2010CEJPh ... 8..789D . DOI : 10.2478 / s11534-009-0152-3 . S2CID 120967147 . 
  19. ^ «Продукты» . Минеральное сырье Ltd . Проверено 8 августа 2016 года .
  20. ^ Несс 2000 , стр. 314.
  21. ^ Блатт, Харви; Миддлтон, Джерард; Мюррей, Раймонд (1980). Происхождение осадочных пород (2-е изд.). Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-Холл. С. 321–322. ISBN 0136427103.
  22. ^ Оливер Каммингс Фаррингтон (1903). Драгоценные камни и драгоценные минералы . А. В. Мамфорд. п. 109.
  23. Перейти ↑ LJ Spencer (1905). Отчет Семьдесят четвертой встречи Британской ассоциации содействия развитию науки . Джон Мюррей. С. 562–563.
  24. ^ а б «Циркон» .
  25. ^ Ван Вестренен, Вим; Франк, Марк Р .; Ганчар, Джон М .; Фэй, Инвэй; Финч, Роберт Дж .; Чжа, Чанг-Шэн (январь 2004 г.). «Определение на месте сжимаемости синтетического чистого циркона (ZrSiO 4 ) и начала фазового перехода циркон-реидит». Американский минералог . 89 (1): 197–203. Bibcode : 2004AmMin..89..197V . DOI : 10,2138 / ч 2004-0123 . S2CID 102001496 . 
  26. ^ Несс 2000 , стр. 313-314.
  27. ^ Харлбат & Klein 1985 , стр. 454.
  28. ^ Персонал (июнь 2007 г.). «Информационный бюллетень проекта Dubbo Zirconia, июнь 2014 г.» (PDF) . Alkane Resources Limited . Проверено 10 сентября 2007 года .
  29. ^ "Справочник данных по промышленности минеральных песков" (PDF) .
  30. ^ «Добыча тяжелых полезных ископаемых в Африке - титан и цирконий» . Проверено 8 августа 2016 года .
  31. ^ «Цирконы - Указания по применению» . ДЕЛМИК . Проверено 10 февраля 2017 года .
  32. ^ Кавуд, Пенсильвания; Хоксворт, CJ; Дуйме, Б. (октябрь 2012 г.). «Обломочная запись циркона и тектоническая обстановка» . Геология . 40 (10): 875–878. Bibcode : 2012Geo .... 40..875C . DOI : 10.1130 / G32945.1 .
  33. ^ a b Уайлд, Саймон А .; Вэлли, Джон В .; Пек, Уильям Х .; Грэм, Колин М. (2001). «Доказательства существования континентальной коры и океанов на Земле 4,4 млрд лет назад по детритовым цирконам». Природа . 409 (6817): 175–178. Bibcode : 2001Natur.409..175W . DOI : 10.1038 / 35051550 . PMID 11196637 . S2CID 4319774 .  
  34. ^ Mojzsis, Стивен Дж .; Харрисон, Т. Марк; Пиджон, Роберт Т. (2001). «Доказательства наличия изотопов кислорода из древних цирконов для жидкой воды на поверхности Земли 4300 млн лет назад». Природа . 409 (6817): 178–181. DOI : 10.1038 / 35051557 . PMID 11196638 . S2CID 2819082 .  
  35. ^ Ushikubo, Такаюки; Кита, Норико Т .; Кавози, Аарон Дж .; Уайльд, Саймон А .; Rudnick, Roberta L .; Долина, Джон В. (2008). «Литий в цирконах Джек-Хиллз: свидетельство обширного выветривания самой ранней коры Земли». Письма о Земле и планетах . 272 (3–4): 666–676. Bibcode : 2008E и PSL.272..666U . DOI : 10.1016 / j.epsl.2008.05.032 .
  36. ^ «Древние минеральные показывает ранняя Земля климат жесткий на континентах» . Physorg.com. 13 июня 2008 г.
  37. ^ Немчин, А .; Pidgeon, R .; Уайтхаус, М. (2006). «Переоценка происхождения и эволюции цирконов> 4,2 млрд лет из метаосадочных пород Джек-Хиллз». Письма о Земле и планетах . 244 (1-2): 218-233. Bibcode : 2006E и PSL.244..218N . DOI : 10.1016 / j.epsl.2006.01.054 .
  38. ^ Кавози, AJ; Вэлли, JW; Wilde, SA; eimf (2005). «Магматическое δ18O в обломочных цирконах 4400–3900 млн лет: запись изменения и рециклинга земной коры в раннем архее». Письма о Земле и планетах . 235 (3–4): 663–681. Bibcode : 2005E и PSL.235..663C . DOI : 10.1016 / j.epsl.2005.04.028 .
  39. ^ a b Боренштейн, Сет (19 октября 2015 г.). «Намеки на жизнь на том, что считалось пустынной на ранней Земле» . Волнуйтесь . Йонкерс, штат Нью-Йорк: Интерактивная сеть Mindspark . Ассошиэйтед Пресс . Архивировано из оригинального 23 октября 2015 года . Проверено 8 октября 2018 года .
  40. ^ Белл, Элизабет А .; Бёнке, Патрик; Харрисон, Т. Марк; Мао, Венди Л. (2015). «Потенциально биогенный углерод, сохранившийся в цирконе возрастом 4,1 миллиарда лет» . Труды Национальной академии наук . 112 (47): 14518–14521. Bibcode : 2015PNAS..11214518B . DOI : 10.1073 / pnas.1517557112 . PMC 4664351 . PMID 26483481 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Джон М. Ханчар и Пол В.О. Хоскин (ред.) (2003). «Циркон» . Обзоры в Минералогии и геохимии , 53 . ISBN 0-939950-65-0 (монография Минералогического общества Америки). 
  • DJ Черняк и Э.Б. Ватсон (2000). «Диффузия Pb в цирконе». Химическая геология . 172 (1-2): 5-24. Bibcode : 2001ChGeo.172 .... 5C . DOI : 10.1016 / S0009-2541 (00) 00233-3 .
  • А. Н. Холлидей (2001). "В начале…". Природа . 409 (6817): 144–145. DOI : 10.1038 / 35051685 . PMID  11196624 . S2CID  4339433 .
  • Герман Кёлер (1970). "Die Änderung der Zirkonmorphologie mit dem Differentiationsgrad eines Granits". Neues Jahrbuch für Mineralogie - Monatshefte . 9 : 405–420.
  • К. Мезгер и Э. Дж. Крогстад ​​(1997). «Интерпретация дискордантных возрастов U-Pb циркона: оценка». Журнал метаморфической геологии . 15 (1): 127–140. Bibcode : 1997JMetG..15..127M . DOI : 10.1111 / j.1525-1314.1997.00008.x .
  • JP Pupin (1980). «Петрология циркона и гранита». Вклад в минералогию и петрологию . 73 (3): 207–220. Bibcode : 1980CoMP ... 73..207P . DOI : 10.1007 / BF00381441 . S2CID  96470918 .
  • Гуннар Райс (2001). «Циркон альс акзессоришес Минерал». Aufschluss . 52 : 381–383.
  • Г. Вавра (1990). «О кинематике роста циркона и его петрогенетическом значении: исследование катодолюминесценции». Вклад в минералогию и петрологию . 106 (1): 90–99. Bibcode : 1990CoMP..106 ... 90V . DOI : 10.1007 / BF00306410 . S2CID  140566387 .
  • Джон В. Вэлли; Уильям Х. Пек; Элизабет М. Кинг; Саймон А. Уайлд (2002). «Холодная ранняя Земля» . Геология . 30 (4): 351–354. Bibcode : 2002Geo .... 30..351V . DOI : 10.1130 / 0091-7613 (2002) 030 <0351: ACEE> 2.0.CO; 2 . Проверено 11 апреля 2005 года .
  • Г. Вавра (1994). «Систематика внутренней морфологии циркона в основных типах варисканских гранитоидов». Вклад в минералогию и петрологию . 117 (4): 331–344. Bibcode : 1994CoMP..117..331V . DOI : 10.1007 / BF00307269 . S2CID  128459636 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Геохимия старых цирконов
  • Минеральные галереи
  • Энциклопедия драгоценных камней GIA - статьи и информация о цирконах в Интернете по истории, знаниям и исследованиям циркона
  • Ассоциация производителей циркона