Циркон ZrSiO4

Один из наиболее обычных минералов россыпей, встречающийся почти повсеместно, но особенно широко распространенный в районах развития гранитоидов, сиенитов, щелочных сиенитов и других кислых и средних изверженных пород.
В виду своей высокой химической и абразивной стойкости, в наибольших количествах циркон концентрируется в россыпях относительно простого состава, сформированных в процессе интенсивного отбора обломочного материала по признаку механической или химической устойчивости частиц. Наибольшие концентрации циркона обычно приурочены к аллювиальным существенно кварцевым песчано-галечным и песчаным отложениям, возникающим при перемыве рыхлого мате риала древних кор выветривания, а также к прибрежно-морским и не которым озерным отложениям, формирующимся в процессах длительной переработки обломочного материала и селективного отбора наиболее прочных и тяжелых минеральных компонентов. В россыпях этих типов циркон сопровождается рутилом, лейкоксеном, брукитом, турмалином, гематитом, шпинелью, дистеном, монацитом, касситеритом, альмандином, магнетитом, хромшпинелидом, иногда корундом и другими стойкими в условиях транспортировки и выветривания минералами. Нередко он слагает большую часть тяжелой фракции шлихов.
Химический состав непостоянный Обычно устанавливается та или иная примесь Hf, TR, Y, U, Th, Ca, Al, Fe, P и H2O. В зависимости от характера примесей выделяют четыре разновидности циркона.
1. Обыкновенный циркон, ясно кристаллический, содержащий лишь небольшую примесь Hf, Fe, Ca, U и обычно не заключающий H2O;
2. Альвит — кристаллическая разновидность, содержащая значительное количество HfO2 (до 16%), Al2O3, Fe2O3, TR2O3, CaO и H2O.
3. Малакон, отличающийся от обычного циркона повышенным содержанием Hf, Fe, Н2O, а также Ca, Y, Ce, U и Th (часто бывает метамиктным).
4. Циртолит, содержащий до 14% HO2, до 1,5% UO2, 7,0% ThO2, 8,5% (Y, TR)2О3 до 12% H2O и повышенные количества Fe и Ca (обычно метамиктный). Указанные разновидности различаются между собой морфологическими особенностями и некоторыми физическими свойствами.
Кристаллизуется в тетрагональной сингонии, в дитетрагонально-дипирамидальном виде симметрии. Наиболее распространенными кристаллографическими формами являются призмы {110} и (100), основная дииирамида {111}, дитетрагональная дипирамида (131) и дипирамида второго рода {011}. Кристаллы имеют различный облик — дипирамидально-призматический, призматический, изометрический, дипирамидальный.
Для обыкновенного циркона устанавливается известная зависимость между обликом кристаллов и условиями образования минерала. Могут быть выделены следующие морфологические типы кристаллов циркона:
1. «Цирконовый» призматический, характеризующийся преобладающим развитием призмы {110} и дипирамиды {111}, иногда в комбинации с {100}, {131}, {211} (рис. 57, а и б). Наиболее обычен для циркона из сиенитов и щелочных сиенитов, иногда встречается в габбро, пироксенитах, перидотитах. Степень удлинения кристаллов по [001] (отношение размеров по осям с и а) находится в известной зависимости (обычно обратно пропорциональна) от щелочности цирконсодержащих пород и колеблется в пределах 1,5—2,5 (редко больше). Характер развития дитетрагональной дипирамиды {131} различен, иногда, эта форма приобретает важное морфологическое значение (в граносиенитах и близких к ним породах).
2. «Гиацинтовый» призматический, характеризующийся преобладающим развитием призмы {100} и основной дипирамиды {111}. В качестве дополнительных элементов ограничения часто присутствуют грани (110) и (131) (рис. 57, в). Этот тип кристаллов циркона наиболее распространен в нормальных гранитах и связанных с ними жильных породах. Коэффициент удлиненности кристаллов чаще всего находится в пределах 2—3, редко более (в некоторых гранитах до 5).
3. Изометрический, характеризующийся приблизительно одинаковым развитием тетрагональных призм первого и второго рода, граней основной дипирамиды, а также (131) и {101} (рис. 57, г и д). Характерен для гранитов, причем наиболее часто встречается в умеренно кислых их представителях (гранодиоритах, тоналитах). Коэффициент удлинения кристаллов обычно находится в пределах 1,5—2.

4. Копьевидный призматический, отличающийся от указанных выше резким преобладанием среди конечных граней дипирамиды (131). В комбинации с ней часто присутствуют грани (111), (011), иногда (151). Среди призм (110) обычно имеет наибольшее развитие, но иногда развита одинаково с (100), или даже уступает последней (рис. 57, е, ж, з, и). Этот тип кристаллов генетически неопределенен. Чаще всего он наблюдается в гранодиоритах, плагиогранитах, диорит-порфирах и меланократовых жильных гранитоидах, а также весьма распространен в гнейсо-гранитах и гранитизированных гнейсах.
5. Дипирамидальный, характеризующийся преобладающим развитием граней основной дипирамиды (111), в комбинации с которой часто встречаются грани (221) (иногда преобладающие), (331) и (110) (иногда отсутствуют) (рис. 57, к и л). Характерен для щелочных пород — нефелиновых сиенитов, некоторых ийолитов, ийолит-пегматитов и связанных с ийолит-мельтейгитами жильных гидротермальных пород (карбонатитов, цеолито-кальцитовых, эгирино-натролитовых и др.).
Вследствие процессов коррозии грани кристаллов, особенно для копьевидного и изометрического типов циркона, иногда бывают искривленными, ребра между ними закругленными. Такие кристаллы приобретают внешнее сходство с формами окатывания циркона и могут быть отличимы от последних лишь путем детального морфологического изучения.
В россыпях циркон встречается в виде кристаллов, их обломков, неправильных угловатых зерен и различных модификационных формах, возникающих в процессе длительного окатывания кристаллов и зерен.
В большинстве случаев, даже при весьма интенсивном окатывании, такие модификационные формы сохраняют характерное для циркона удлинение по оси с, имея яйцевидные или округло-цилиндрические очертания. Значительно реже наблюдаются изометрические округлые и шаровидные формы. В процессе длительного окатывания зерна циркона часто приобретают гладкую и блестящую, как бы шлифованную поверхность.
Следует отметить, что предельно округленную (яйцевидную и шаровидную) форму мелкие (0,05—0,2 мм) зерна циркона могут приобретать только в процессе весьма длительного окатывания, при переносе в условиях речных потоков на многие тысячи километров. Необходимые для достижения такой степени окатывания расстояния переноса часто оказываются совершенно несопоставимыми с длиной речных артерий, в наносах которых встречаются подобные формы циркона, обычно сопровождаемого в этих случаях хорошо окатанными зернами других абразивно стойких минералов. Такие зерна, иногда преобладающие в шлихах из речных наносов, почти всегда происходят из пород осадочных — кварцитов, песчаников, конгломератов, и округление их связано с более древними и длительными циклами транспортировки, механической обработки и отложения обломочного материала.
В некоторых редких случаях в россыпях встречаются окатанные зерна циркона, обнаруживающие признаки позднейшего нарастания и регенерации в виде поликристаллической или монокристальной светлоокрашенной внешней оболочки, окружающей округленное, обычно окрашенное ядро кристалла. Такие формы возникают в процессе регенерации циркона в условиях глубокого метаморфизма отложений и происходят обычно из различных метаморфических пород — кристаллических сланцев, парагнейсов или из пород зоны экзоконтакта гранитных и щелочных интрузий. Изредка наблюдаются окатанные зерна циркона с признаками позднейшей коррозии и растворения, имеющие кавернозную поверхность и неровные занозистые окончания. Подобные формы иногда встречаются в древних россыпях, залегающих на картированном известняковом плотике и испытавших интенсивное химическое выветривание латеритного типа. Они возникают в результате коррозии циркона щелочными почвенными растворами в присутствии тонкодисперсного глинистого материала.
Окраска циркона весьма разнообразна: розовая, лиловато-розовая, бледная винно-желтая, коричневая, светло-коричневая, бурая, темно-красная, оранжевая, желто-серая, молочно-белая. Часто бесцветен. Розовые и красные тона окраски в большинстве случаев являются вторичными, возникают под влиянием радиоактивного излучения содержащихся в цирконе элементов-примесей и, как показывают наблюдения, усиливаются по мере длительности этого процесса. В связи с этим цирконы из более древних геологических образований характеризуются, как правило, более темной и интенсивной окраской по сравнению с «молодыми» цирконами.
Распределение окраски в кристаллах циркона нередко зональное, характеризующееся или многократным чередованием различно окрашенных зон (например, бурой и коричнево-бурой), следующих внешним ограничениям кристалла, или же, наиболее обычно, постепенным ослаблением тона окраски от центральной части кристалла к периферии.
Наблюдались также зонатовые кристаллы с буровато-серой, темно-бурой или молочно-белой непрозрачной и оптически изотропной оболочкой, окружающей бледноокрашенное или бесцветное ядро. В некоторых случаях неоднородная окраска циркона обусловлена зональным распределением мельчайших включений апатита, биотита, монацита, ортита и других минералов в цирконах из некоторых гранитов, а также включений бурого стеклоподобного вещества в цирконах из эффузивных пород. Иногда окраска бывает вызвана скоплениями гидроокислов, приуроченных к трещинам в кристаллах циркона.
Обычно прозрачен, но измененные разновидности циркона, по составу приближающиеся к малаконам, часто непрозрачны или просвечивают. В порошке бесцветен. Блеск сильный алмазовидный, для непрозрачных разновидностей иногда жирный.
Твердость у обычных цирконов 7—8, у темноокрашенных и особенно у молочно-белых и темно-серых непрозрачных разновидностей иногда снижается до 6. Спайность неотчетливая по {110}, излом неровный или раковинчатый. Хрупок, раздавливается с трудом. Уд. вес колеблется в зависимости от содержания примесей и степени сохранности структуры минерала от 4,7 до 4,0.
Под микроскопом прозрачен. Одноосный положительный. Показатели преломления и величина двупреломления непостоянны (табл. 21).

Окрашенные (красно-бурые и лилово-красные) цирконы в толстых зернах иногда обнаруживают ясный полихроизм и бывают аномально двуосными с 2V до (+)15°.
В ультрафиолетовом свете люминесцирует желтым и оранжевожелтым, в катодных лучах — желтым и голубым.
В кислотах нерастворим; неплавок; окрашенные разновидности циркона пои нагревании иногда рекалесцируют (обнаруживают свечение) и светлеют.
В осколках и окатанных зернах красно бурый и желтый циркон иногда может быть ошибочно принят за касситерит и рутил. От первого минерала циркон отличается отсутствием заметного полихроизма, значительно меньшим двупреломлением, желтой люминесценцией в. ультрафиолетовом свете и отрицательной реакцией на Sn; от рутила циркон наиболее просто отличим по блеску, несравненно меньшему светопреломлению и силе двупреломления, по люминесценции, а в окатанных зернах также по гладкой поверхности частиц.
Циркон является одним из наиболее широко распространенных минералов.
В качестве акцессорной составной части он присутствует в большинстве глубинных изверженных горных пород: в гранитах, гранодиоритах, граносиенитах, сиенитах, монцонитах, диоритах, изредка в габбро и некоторых перидотитах. Встречается во многих щелочных и нефелиновых сиенитах, где иногда приобретает значение породообразующего минерала, а также в некоторых ийолитах, мельтейгитах и щелочных (нефелиновых) пироксенитах. Установлен в разнообразных по составу эффузивных породах: кварцевых порфирах, липаритах, трахитах, фонолитах, порфиритах, базальтах, изредка в пикритах. Широко распространен в пегматитах различного состава: гранитных, сиенитовых, нефелино-сиенитовых; иногда в ийолит-пегматитах.
Как вторичный минерал циркон нередок в продуктах гидротермального изменения щелочных и ультраосновных пород: нефелиновых сиенитов (образуется за счет эвдиалита, катаплеита и др.), миаскитов (приурочен к участкам альбитизации пород), ийолитов и пироксенитов (приурочен к метасоматическим телам карбонатитов) и др. Широко распространен в разнообразных кристаллических сланцах и парагнейсах, где обычно присутствует как реликтовый обломочный компонент, но изредка встречается и в качестве новообразования. В заметных количествах встречается в большинстве метаморфизованных кластических пород — в кварцевых и полимиктовых конгломератах, песчаниках, кварцитах; установлен в тяжелой фракции многих алевритовых, глинистых и карбонатных осадков.
Малакон. В целом характеризуется теми же морфологическими особенностями, что и циркон. Встречается в виде дипирамидально-призматических и дипирамидальных кристаллов, часто неполно образованных, с неровными несколько искривленными гранями. В россыпях распространен также в виде зерен, в различной степени окатанных, иногда имеющих в изломе плотное эмалевидное сложение.
Цвет коричневый, бурый, желто-коричневый, лиловато-желтый, кофейно-серый, темно-серый, мутный молочно-белый. Обычно непрозрачен, иногда просвечивает. Блеск жирный. Спайности не обнаруживает, излом типичный раковинчатый. Твердость б—0,5, пониженная по сравнению с цирконом. Уд. вес 3,9—4.2
Под микроскопом в различной степени прозрачен и бесцветен, но часто кажется буроватым от примесей точкодисперсных продуктов изменения. Одноосный положительный. Ne = 1,790—1,840; No = 1,787—1,830; Ne—No = 0,003—0,010; часто изотропизирован. В ультрафиолетовом свете слабо люминесцирует в желтых тонах.
При нагревании нередко растрескивается, рекалесцирует и светлеет. После прокаливания показатели преломления и величина двупреломления минерала возрастают.
По внешнему виду в окатанных и угловатых зернах часто сходен с лейкоксеном.
Распространен в основном в тех же типах месторождений, что и циркон. Наиболее обычен в щелочных пегматитах и в некоторых гранитных пегматитах, где приурочен к зонам альбитизации этих пород и встречается совместно с самарскитом, колумбитом, монацитом. Наблюдается в альбитизированных гранитах и сиенитах и нередко здесь замещает и обрастает циркон. Встречается в кварцево-полевошпатово-флюоритовых жилах совместно с торитом, монацитом, фторкарбонатами редких земель (бастнезитом и паразитом), молибденитом, пиритом и некоторыми другими сульфидами. Известен в фенитах и карбонатитах, генетически связанных с массивами пироксенитов, ийолитов и других ультраосновных и щелочных пород.
Циртолит. Наиболее редкий из минералов группы циркона. В россыпях встречается обычно в виде неправильных зерен, реже в форме кристаллов и их обломков.
Облик кристаллов дипирамидальный, реже дипирамидально-призматический «гиацинтового» типа (с преобладанием {111} и {100}). Грани кристаллов, как правило, искривлены, с многочисленными неровностями и наростами.
Цвет коричнево-бурый, бурый, желто-бурый; в порошке желтоватый или белый. Блеск жирный, в изломе смолистый. Спайность отсутствует, излом раковинчатый. Tв. 5,5—-6. Уд. вес 3,8—4,0. Хрупок, раздавливается средне.
Под микроскопом пятнистоокрашен в желтовато-бурый, иногда в бледный красновато-бурый цвет. Обычно изотропен, иногда одноосный положительный с двупреломлением порядка 0,001—0,005. No = 1,800—1,820, но в сильно измененных метамиктных циртолитах иногда снижается до 1,760. Обычно не люминесцирует.
Распространен преимущественно в гранитных пегматитах, где встречается в ассоциации с ксенотимом (иногда в закономерных срастаниях с ним). уранинитом, монацитом, ортитом, спессартином, карбураном, апатитом и другими минералами. Изредка встречается в кварцево-полевошпато-флюоритовых жилах, содержащих торит, монацит, бастнезит, молибденит.