锆石,亦称"锆英石",日本称之为"风信子石",英文名称为Zircon。其来源一说可能是在阿拉伯文"Zarkun"的基础上演变而来的,原意是"辰砂及银朱";另一说认为是来源于古波斯语"Zargun",意即"金**"。第一次正式使用"Zircon"是在1783年,用来形容来自斯里兰卡的绿色锆石晶体。
锆石的主要成分是硅酸锆,化学分子式为Zr[SiO4],除主要含锆外,还常含铪、稀土元素、铌、钽、钍等。锆石按成因分为高型锆石和低型锆石。宝石学中依据锆石中放射性元素影响折光率、硬度、密度的程度将它分为"高型"、"中间型"、"低型"三种。锆石属四方晶系。晶体形态呈四方柱和四方双锥组成的短柱状晶形,集合体呈粒状。质纯者无色,含杂质者颜色为红、黄、蓝、紫、褐色等,最佳的颜色是无色透明的红色和蓝色。具金刚光泽,透明至半透明,条痕白色。折光率"高型"1925-1984,"低型"1780-1815。双折射率"高型"0059,"低型"0005。"高型"色散较强,为004。硬度"高型"7-75,"低型"6。密度"高型"46-48克/立方厘米,"低型"39-41克/立方厘米。具较强的脆性。紫外线照射下,"高型"锆石呈红色荧光。
按颜色可将高型锆石进一步划分为:无色、蓝色、红色、棕色、**、绿色锆石等。由于锆石的光泽强,色散度高,硬度较大,常用于制作钻石的代用品。已成为中低档宝石的佼佼者。
锆石与相似宝石的区别。锆石易与钻石、榍石、人造金红石相混。它们的区别是:钻石是均质体,在偏光镜中黑暗,硬度大;榍石、人造金红石的双折射率、色散度均比锆石高,往往出现"火彩"。
锆石的评价与选购。主要依据因素是颜色、净度、切磨的款式和重量。锆石的最为流行的颜色为无色和蓝色,以蓝色者价值较高。无色锆石:是宝石级锆石的最优质品种,因其色散度高,透明无色,常用做钻石的代用品。蓝色锆石:是锆石的优质品种,价值最高,以鲜艳的蓝色,透明无暇和高的色散倍受人喜爱。锆石性脆,硬度比钻石低的多,当做饰品佩带时必须小心。
在西方人看来,佩带红锆石可以起到催眠作用,可以驱走瘟疫,战胜邪恶。现今有些国家把锆石和绿松石一起作为"十二月诞生石",象征成功和必胜。高型锆石是岩浆早期结晶的矿物,不含或少含放射性元素,对人体无害。世界上最著名的蓝色锆石,重208克拉,现珍藏于美国纽约自然历史博物馆。
宝石级锆石多产于变质岩、玄武岩中。世界上宝石级锆石主要产于斯里兰卡、缅甸、柬埔寨、澳大利亚等国。我国的华南、华北、华东也有产出。
锆石与相似宝石的区别。锆石易与钻石、榍石、人造金红石相混。它们的区别是:钻石是均质体,在偏光镜中黑暗,硬度大;榍石、人造金红石的双折射率、色散度均比锆石高,往往出现“火彩”。
首先,需要注意“锆石”与“合成立方氧化锆(CZ)”的区别。锆石是天然的,而CZ是人工合成的。不过,市场上常说的“锆石”很可能是指“合成立方氧化锆”。
其次,钻石与CZ是等轴晶系,不能见到后刻面棱重影,而锆石是四方晶系,可见后刻面棱重影。其实可以简单地通过密度来区分这三者。
1、锆石:与钻石极为相似,是钻石的最佳代用品,鉴定方法是,锆石由于具有偏光性和很大双折射率,当用10倍放大镜观察加工后的锆石棱面时,由其顶面向下看,可以看出底部的棱线有明显的双影,而钻石绝无双影现象。:
钻石和锆石很好区别的。用肉眼就可以看出来,钻石对光是折射,锆石对光是反射。所以钻石的火彩很好,可以看到5-7种颜色。而锆石看起来更白一些。而且锆石的表面要泛蓝一些,所以看起来表面是雾蒙蒙的没有钻石那么亮。而且最简单的就是利用钻石的亲油性来测试。可以用一支极细的油性笔,在钻石和锆石不显眼的地方轻轻划一条线。呈现破折号的就是钻石,呈现省略号的是仿钻。还可以在上面滴一小滴水,如果水滴形状保持良好的就是真钻石,如果水滴很快散开就是仿钻。
化学组成Zr[SiO4]。ZrO含量为6722%,SiO2含量为3278%,常含Hf,Th,U,TR等类质同象组分和水等混入物。其变种有山口石(TR2O3含量为1093%,P2O5含量为177%)、大山石(TR2O3含量为530%,P2O5含量为760%)、苗木石(TR2O3含量为912%,(Nb,Ta)2O5含量为769%)、铍锆石(BeO含量为1473%,HfO2含量达6%)、曲晶石(含较多的TR及U,放射性使晶面弯曲)、富铪锆石(HfO2含量可达24%)、水锆石(含水量一般为3%~10%)等。锆石的Hf和Y含量、w(Hf)/w(Y)、w(Th)/w(U)、w(ZrO2)/w(HfO2)比值等具有重要的成因意义:从碱性岩→基性岩→中性岩→酸性岩→花岗伟晶岩,w(ZrO2)/w(HfO2)比值从大于60逐渐降低;富铪锆石是寻找Nb和Ta等稀有元素矿床的标志。由于锆石结晶时Pb很难进入其晶格而与U强烈分馏,加之在阴极射线下锆石增生环带清晰可见,使锆石成为微区U-Pb年龄精测和地质体演化研究的主要对象。
晶体结构四方晶系;单岛状结构(图19-10);空间群 -I41/amd;a0=0662nm,c0=0602nm;Z=4。
形态对称型4/mmm。四方双锥状、柱状(图19-11)。可依{011}成膝状双晶。锆石形态是重要的成因标型:基性—中酸性岩浆岩中柱面发育而锥面不发育,长宽比l/b约4~5;酸性花岗岩中柱面和锥面均发育并呈柱状,由老到新l/b逐渐减小;偏碱性—碱性岩中呈锥状,l/b≤2。
图19-10 锆石的单岛状结构[SiO4]四面体与[ZrO8]畸变立方体沿c轴相间共棱连接,沿a轴相间共角顶连接;[ZrO8]畸变立方体彼此沿b轴共棱连接;c轴为键强较大的方向
图19-11 锆石的晶体形态
(据潘兆橹,1993)
四方柱m{110};四方柱a{100};四方双锥p{111}和u{331};复四方双锥x{311}
物理性质无色或黄、褐、紫、蓝、绿、灰等色;玻璃至金刚光泽,断口油脂光泽;透明至半透明。硬度75~8;{110}不完全解理;不平坦或贝壳状断口;性脆。相对密度44~48。
成因产状锆石作为副矿物出现在各类岩浆岩,尤其是酸性和碱性岩浆岩中。在伟晶岩中常与铌钽铁矿、褐钇铌矿、褐帘石、钍石、独居石等共生。在热液成因的钠沸石、碳酸盐、萤石脉及沉积岩和变质岩中亦较常见。
鉴定特征晶形、大硬度、金刚光泽。与金红石的区别是硬度较大,无{110}完全解理、完全不溶于热磷酸(金红石粉末可溶,并有Ti的反应);与锡石的区别是相对密度较小,在锌板上遇盐酸无反应(锡石反应可产生Sn膜)。
主要用途提取锆和铪的主要矿物原料,应用于工业及国防尖端技术;色泽绚丽透明无瑕者可作宝石;在陶瓷工业中作乳浊剂能提高釉面硬度、白度、抗磨强度、防止釉面龟裂。近年广泛用于高精度的岩石定年和成因研究。
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