锆石的基本特征及鉴别

   2020-05-14 33320
核心提示:由于锆石物理性质和化学性质都很稳定,是最常见的重砂矿物。易于富集在经长期搬运和反复冲刷的沉积物中。某些滨海砂矿中锆石含量很富,为锆的主要资源,与之伴生的均为稳定的重矿物,如金红石、板钛矿、电气石、赤铁矿、尖晶石、蓝晶石、独居石、锡石、铁铝榴石、磁铁矿等。
 锆石(Zircon)又称锆英石ZrSiO4:ZrO2 67.22%,SiO2 32.78%;经常含类质同象混入物Hf,少量TR、U、Th、Al、P、Ca、Fe、H2O等。有时含有MnO、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、TR2O3、ThO2、U3O8、TiO2、P2O5、Nb2O5、Ta2O5、H2O等混入物。H2O、TR2O3、U3O8、(Nb,Ta)2O5、P2O5、HfO2等杂质含量较高。a0=0.662nm,c0=0.602nm。
基本特征:四方晶系。属复四方双锥面体,晶形常呈双锥状、柱状、锥状、等粒状,主要单形有{110}、{100}、{111}、{311}和{101}。晶体形状是由这些单形因发育程度不等而组成不同程度的聚形。产于富K、Na,相对贫Si的火成岩中,锆石四方双锥{111}很发育,而柱面不发育,呈双锥形粒状习性;在Si和K、Na均较高的火成岩中,锆石的四方柱{110}、{100}和四方双锥{111}都较为发育,晶体呈带双锥的柱状习性;在Si和K、Na均较低的火成岩中,锆石除柱面发育外,还出现复四方双锥{311},四方双锥{111}不甚发育或不出现,晶体呈带有尖锐双锥的长柱状习性。可成膝状双晶。可与磷亿矿成规则连生。锆石颜色多样,有无色,也呈玫瑰色、淡紫色、紫红色、粉红色、淡红色、石榴红色、蓝色、紫蓝色、绿色、苹果绿色、橄榄绿色、烟灰色、金黄色、淡黄色、香槟色、乳白色等。条痕无色。多数透明,少数半透明。无解理。强玻璃光泽至金刚光泽,有时呈油脂光泽。条痕无色。{110}解理不完全。断口不平-贝壳状。性脆。锆石较脆,常见边角有破损,称为纸蚀效应。锆石按它的结晶程度分为高型四方晶系,受辐射少或无,晶格没有或很少发生变化的锆石),低型(有多种非晶质混合物组成,结晶程度低,晶格变化大),中型(介于高和低之间),硬度由低型到高型发生变化,低型可低至6,高型可高至7.5,密度也一样从低型到高型逐渐变大,范围为3.90-4.73。硬度6-8。比重大,多数在3.90-4.73g/cm³,比重大的4.60-4.80g/cm³,比重中等4.10-4.60g/cm³。比重低的3.90-4.10g/cm³。一些亚种锆石颜色较暗或为乳白色,有时可至不透明,呈油脂光泽,硬度降至6。砂中锆石一般保留一定晶形,甚至浑圆程度高的也能看出沿C轴延长,呈卵形或园桶形。X射线照射下发黄色光,阴极射线照射下发弱的黄色和天蓝色光,紫外线下发明亮的橙黄色萤光。因常具有放射性而引起自身的非晶化,透明度、光泽、比重、硬度均下降。ZrO、SiO2含量相应较低时,其物理性质也发生变化,硬度和比重降低。熔点2340-2550℃。氧化条件下,在1300-1500℃稳定;1550-1750℃分解,生成ZrO2 SiO2。线性热膨胀系数5.0×10-6/℃(200-1000℃),且耐热震动,稳定性良好。
光学性质:锆石透明。常见细的聚片双晶。一轴晶(+)。折光率和双折射率变化较大。浅色透明锆石No=1.930-1.936;Ne=1.970-1.995;Ne-No=0.040-0.059。红色和红褐色锆石No=1.905-1.930;Ne=1.925-1.970;Ne-No=0.020-0.040。乳白色、灰色、褐色锆石No=1.825- 1.900;Ne=1.925-1.970;Ne-No=0.015-0.025。粒度较粗的红褐色和淡紫红色锆石具明显的多色性,为异常的二軸晶,2V达15°,色散强。
化学性质:锆石不溶于酸。锆石与碳酸钠-硼砂共熔,将珠球溶于1:1 HCl中,先加几粒Na2O2,再加一粒磷酸盐,出现白色絮状白色磷酸锆沉淀。
鉴别特征:浑圆的红褐色和黄色锆石及其碎块,易与锡石和金红石混淆,而锡石特点是颜色不均匀,具Sn的薄膜反应。紫外线下为黄色。与金红石区别是锆石光泽强,折光率和重折率都低得多,并有萤光性。锆石与钍石晶形相似,但锆石硬度大,不溶于盐酸,折光率和重折率都比钍石高得多。
成因产状:锆石广泛产于岩浆岩、沉积岩、变质岩内。锆石的结晶形态、物理性质、化学性质与其产状间有一定的关系,因而锆石可作为标型矿物看待。产于较酸性花岗岩中的锆石,柱面(110)和(100)及锥面(111)都较为发育,晶体呈柱状;产于碱性岩或偏碱性花岗岩中的锆石,锥面很发育,柱面不发育,呈短柱状或四方双锥;产于基性岩、中性岩或偏中性花岗岩中的锆石,晶体除见柱面(110)或(100)外,还往往出现偏锥面(311),而锥面(111)发育差些。不同岩石类型中锆石的ZrO2/HfO2值完全不同:碱性岩中锆石ZrO2/HfO2多数在60以上,从基性岩、中性岩到酸性岩,其锆石中ZrO2/HfO2值依次降低。而在未蚀变花岗岩中锆石ZrO2/HfO2多数为20-40,蚀变花岗岩中锆石ZrO2/HfO2多数为10-20,到花岗伟晶岩中锆石ZrO2/HfO2为3-20。从花岗岩的早期相到晚期相,锆石的ZrO2/HfO2值也依次降低。从黑云母花岗岩到钽铌矿体,随着钽铌矿化的增强,锆石的性质呈现规律的变化:颜色变深,透明度降低,折光率变小;锆石柱面以(110)晶面为主变到只出现(100)晶面;ZrO2/HfO2值变低,与此相应,铌钽矿物中Nb2O5/Ta2O5值也降低;相对富铪的锆石与富钽的铌钽矿物(如细晶石、钽铌铁矿)密切伴生。
由于锆石物理性质和化学性质都很稳定,是最常见的重砂矿物。易于富集在经长期搬运和反复冲刷的沉积物中。某些滨海砂矿中锆石含量很富,为锆的主要资源,与之伴生的均为稳定的重矿物,如金红石、板钛矿、电气石、赤铁矿、尖晶石、蓝晶石、独居石、锡石、铁铝榴石、磁铁矿等。
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