標籤:鋯石

鋯石(英文名稱:zircon)是一種硅酸鹽礦物,它是提煉金屬鋯的主要礦石。鋯石廣泛存在於酸性火成岩,也產於變質岩和其他沉積物中。鋯石的化學性質很穩定,所以在河流的砂礫中也可以見到寶石級的鋯石。鋯石有很多種,不同的鋯石會有不同的顏色,如紅、黃、橙、褐、綠或無色透明等等。經過切割后的寶石級鋯石很像是鑽石。鋯石過去還被叫作鋯英石或風信子石。鋯石可耐受3000℃以上的高溫,因此可用作航天器的絕熱材料。

1簡介

引用亞洲寶石協會(GIG)研究報告:鋯石又稱鋯英石,日本稱之為「風信子石」,它是十二月生辰石,象徵成功。(十二月生辰石還有綠松石、青金石)它的英文名字是Zircon ,是地球上形成最古老的礦物之一。因其穩定性好,而成為同位素地質年代學最重要的定年礦物,已測定出的最老的鋯石形成於43億年以前。鋯石為礦物名稱,舊稱鋯英石,風信子石,透明者作為寶石,稱鋯石寶石。其來源一說可能是在阿拉伯文「Zarkun」的基礎上演變而來的,原意是「辰砂及銀硃」;另一說認為是來源於古波斯語「Zargun」,意即「金黃色」。第一次正式使用「Zircon」是在1783年,用來形容來自斯里蘭卡的綠色鋯石晶體。
鋯石的主要化學成分:硅酸鋯;化學組成為Zr[SiO₄],晶體屬四方晶系的島狀結構硅酸鹽礦物。晶體呈短柱狀,通常為四方柱、四方雙錐或復四方雙錐的聚形。鋯石顏色多樣,有無色、紫紅、金黃色、淡黃色、石榴紅、橄欖綠,香檳,粉紅,紫藍,蘋果綠等,一般有無色、藍色和紅色品種。色散為0.039(高)。光澤為強玻璃光澤至金剛光澤。無解理。摩氏硬度6~7.5,比重大,密度:多數在3.90~4.73 g/cm。高型:4.60~4.80 g/cm。中型:4.10~4.60 g/cm。低型:3.90~4.10 g/cm。

2基本性質

主要化學成分:
理論化學組成(wB%):
鋯石的水蝕卵石

  鋯石的水蝕卵石

ZrO267.22%,SiO2 32.78%。有時含有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等雜質含量較高,而ZrO、SiO2含量相應較低時,其物理性質也發生變化,硬度和比重降低。鋯石一般具弱放射性,有些鋯石英因含U、Th等,因放射性較強而產生非晶質化現象,這種鋯石硬度可降至6,比重可降至3.8。因而形成多種變種:山口石,TR2O3 10.93%,P2O5 17.7%;大山石,TR2O3 5.3%,P2O5 7.6%;苗木石,TR2O3 9.12%,(Nb,Ta)2O5 7.69%,含U、Th較高;曲晶石,含較高TR2O3、U3O8,因晶面彎曲而故名;水鋯石,含H2O 3~10%;鈹鋯石,BeO 14.37%,HfO2 6.0%;富鉿鋯石,HfO2 可達24.0%。有些鋯石因含U、Th等,由於放射性較強而產生非晶質化,變為非晶態。
理化性能
無色、
鋯石四方柱不發育,四方錐發育的晶體

  鋯石四方柱不發育,四方錐發育的晶體

淡黃、紫紅、淡紅、藍、綠、煙灰色等。玻璃至金剛光澤,有時呈油脂光澤。{110}不完全解理。透明到半透明。硬度7.5~8。相對密度4.4~4.8。因常具有放射性而引起自身的非晶化,透明度、光澤、密度、硬度均下降。
X射線照射下發黃色,陰極射線下發弱的黃色光,紫外線下發明亮的橙黃色光。
偏光鏡下:無色至淡黃色,色散強,折射率大。No = 1.91~1.96,Ne = 1.957~2.04。均質體折射率會降低,N = 1.60~1.83。
熔點2340~2550℃。氧化條件下,在1300~1500℃穩定;1550~1750℃分解,生成ZrO2 SiO2。線性熱膨脹係數5.0?10-6/℃(200~1000℃),且耐熱震動,穩定性良好。高溫下不與CaO、SiO2、C、Al2O3等反應,抗渣蝕能力強,不粘鋼水。
鋯石按它的結晶程度分為高型(四方晶系,受輻射少或無,晶格沒有或很少發生變化的鋯石),低型(有多種非晶質混合物組成,結晶程度低,晶格變化大),中型(介於高和低之間),硬度由低型到高型發生變化,低型可低至6,高型可高至7.5,密度也一樣從低型到高型逐漸變大,範圍為3.90~4.73,鋯石無解理,斷口呈貝殼狀,鋯石較脆,常見邊角有破損,稱為紙蝕效應。有的鋯石也可具貓眼或星光效應,只是比較罕見。

3類型

在貿易中完全用鋯石結構類型劃分品種並不利於顧客選購,而且進人市場的基本上是高型鋯石,尤其是處理石,無需強調其類型,因而,如今商業上,品種仍是以顏色劃分的。
(1)無色鋯石:應和鑽石一樣無色透明,不帶任何灰或褐色調。
(2)藍色鋯石:最受歡迎的品種,包括罕見的天然石和處理石。市場上主要是後者。色度有深有淺。不帶任何黃色色調的藍鋯石有強二色性;帶黃色調的有可能會恢復原來的顏色。藍鋯石常帶很淡的綠色調。
(3)藍綠色或帶黃、帶褐色的藍色鋯石。
(4)綠色和微綠黃色鋯石。
(5)橙色、褐色和黃色鋯石。
(6)紅色鋯石:包括紅色到橙紅色者。
有人還將罕見的鋯石貓眼單列為一個品種。

4特徵

鋯石
鋯石的天然晶體

  鋯石的天然晶體

的成分中含有放射性元素鈾(U)和釷(Th)。但含量很低,遠低於安全係數。所以大家可以放心地佩戴鋯石裝飾品。
鋯石是一種性質特殊的寶石。它有較高的折光率和較強的色散,無色或淡藍色的品種加工后,象鑽石一樣有較強的出火現象。由於它在外觀上與鑽石很相似,因而被譽為可與鑽石媲美的寶石。
早在古希臘時,這種美麗的寶石就已被人們所鍾情。相傳,猶太主教胸前佩戴的十二種寶石中就有鋯石,稱為「夏信斯」。據說,鋯石的別名「風信子石」,就是由「夏信斯」轉言而來,流行於今天的日本,中國的香港及內地。
鋯石一名源於阿拉伯語的朱之意和金色之意,而古印度曾稱鋯石為「月食石」。這也說明這種寶石的顏色常見於紅色、金黃色、無色。同時從另一個側面說明,鋯石在古時的阿拉伯、波斯和印度地區就十分受歡迎。
大家知道,許多東西經過熱處理就可以變性,鋯石也是如此。如果對低型的鋯石加熱到一定程度時,其就會變成無色透明晶體。比如:斯里蘭卡的鋯石多為綠色低型的,經過熱處理后,顏色明顯變淡,成為高型的鋯石寶石。中國海南省產的紅色、棕色鋯石,經過熱處理,可以變成無色的。
寶石界把鋯石、綠松石、青金石同列為十二月生辰石,象徵勝利,好運,是成功的保證。
中國有部分紅色或棕紅色的鋯石,不經改色處理,也可直接研磨成美麗的寶石。但應該注意,中國紅低型鋯石也是二色性較強的寶石。如果從紅鋯石某一方向上看是紅色,而從另一方向看,又是淡色或接近無色。所以,加工時,必須按一定方向研磨,讓紅色出現在磨型正面。
鋯石的著名產地有斯里蘭卡、泰國、寮國、柬埔寨。中國雲南出產的鋯石一般需經加熱改色處理。
我們在商場里看到的一些鑽石的替代品——營業員聲稱的鋯石,並不是前文所說的天然鋯石,而且一種人工合成的立方氧化鋯(Cubic Zirconia),簡稱CZ,價格遠低於天然鋯石,是鑽石的一種最常見的替代品,請勿將它與天然鋯石混淆。
鋯石在酸性和鹼性岩漿岩中廣泛分佈,基性岩和中性岩中亦常產出。
四方短柱狀,四方雙錐狀。硬度大,金剛光澤。與金紅石的區分是硬度大,金紅石有完全解理。與錫石區別是鋯石的密度較小。與獨居石區別是鋯石具四方柱狀晶形,且硬度較大。
鋯石主要鑒定特徵有:高折射率、強光澤、高雙折射率、高密度、高色散和典型的光譜特徵等。
由於鋯石色彩豐富,而且顏色深淺程度變化較大,因此,鋯石可與任何顏色、透明度的寶石相混。最易於相混的寶石有鑽石、尖晶石、金綠寶石、藍寶石、紅寶石、石榴子石、鋯石寶石、托拍石等。

5佩戴

相關文化
在西方人看來,佩帶紅鋯石可以起到催眠作用,可以驅走瘟疫,戰勝邪惡。現今有些國家把鋯石和綠松石一起作為「十二月誕生石」,象徵成功和必勝。高型鋯石是岩漿早期結晶的礦物,不含或少含放射性元素,對人體無害。世界上最著名的藍色鋯石,重208克拉,現珍藏於美國紐約自然歷史博物館

6工業用途

提取Zr、Hf的主要礦物原料。鋯石的主要工業用途如下:耐火材料;型砂材料;陶瓷原料;寶石原料。
鋯石極耐高溫,其熔點達2750。並耐酸腐蝕。世界上有80%的鋯石直接用於鑄造工業、陶瓷、玻璃工業以及製造耐火材料。少量的鋯石用於鐵合金、醫藥、油漆、製革、磨料、化工及核工業。極少量的鋯石用於冶鍊金屬鋯。
含ZrO265~66%的鋯英石砂因其耐熔性(熔點2500℃以上)而直接用作鑄造廠鐵金屬的鑄型材料。鋯英石砂具有較低的熱膨脹性、較高的導熱性,而且較其他普通耐熔材料有較強的化學穩定性,因此優質鋯英石和其他各種粘合劑一起有良好的粘結性而用於鑄造業。鋯英石砂也用作玻璃窯的磚塊。而鋯英石砂和鋯英石粉與其他耐熔材料混合還有其他用途。
鋯石
鋯英石和白雲石一起在高溫下反應生成二氧化鋯或鋯氧(ZrO2)。鋯氧也是一種優質耐熔材料,雖然其晶形隨溫度而變。穩定的鋯氧還含有少量的鎂、鈣、鈧或釔的氧化物,穩定的鋯氧熔點接近2700,它抗熱震,在一些冶金應用中比鋯英石反應差。穩定的鋯氧導熱性低,在工業鋯氧中,二氧化鉿作耐熔物使用是無害的。
金屬形式存在的鋯,主要用於化學工業和核反應堆工業,以及用於要求耐蝕、耐高溫、特殊熔合性能或吸收特殊中子的其他工業,在美國,鋯總消耗量中約有8%用於這些工業,而鉿金屬的唯一有意義的應用是用在軍艦的核反應堆。
鋯金屬用多段提煉法獲得。最初鋯英石在電爐中和焦炭反應產生碳氫化鋯,然後氯化生成四氯化鋯。鎂還原四氯化鋯法(Thekrollprocess)包括四氯化物的還原,它把鎂金屬放在一種惰性的氣體中,用來獲得海綿狀鋯金屬。可以用碘化物熱離解法精鍊高純度鋯金屬,在這一過程中,依靠金屬和碘蒸氣在200℃的溫度下發生反應,並將易揮發的碘送往連接器中,使鋯成為易揮發碘的形態,從而與大多數雜質分離。大約在1300℃的溫度下,碘化物在加熱的燈絲上被分離。燈絲上附著高純度的鋯。釋放出來的碘從燈絲中轉移,這種產物稱為鋯晶棒。

7優化處理

輻照處理
鋯石的輻照處理與熱處理結果是相反的逆變化過程。幾乎所有經熱處理得到的高型鋯石改變品經輻照處理(X射線、γ射線、高能電子等)都可以恢復熱處理前的顏色,甚至變深。天然產出的鋯石在輻照下也會發生變色,如無色鋯石在X射線照射下可變成深紅色、褐紅色或紫色、橘黃色;藍色鋯石在X射線輻照下可變成褐色—紅褐色。但這類輻照改色鋯石往往不穩定,在光照或加熱時很快恢復原狀。

8鑒定

觀測比較
測折射率、密度、光譜、觀察刻面邊棱重影以及包裹體等,易將鋯石與其餘相似寶石區分來。

硬度法

用寶石的稜角在玻璃的表面輕輕劃過如能在玻璃表面輕易劃出痕迹的是鋯石反之則是贗品。

9評價

鋯石的評價主要依據因素是顏色、凈度、切磨的款式和重量。鋯石的最為流行的顏色為無色和藍色,以藍色者價值較高。色彩帶綠的藍鋯石,若色調分佈均勻,價值也較高。無色鉻石帶灰褐色調可重新加熱處理除去之。
金黃色或金黃褐色鋯石以及透明、顏色均一的其他顏色鋯石,都是罕見的,價值也較高,渾濁、色彩不勻的鋯石價值就低多了。
凈度或透明度不只表現在有無包裹體或霧狀渾濁感。由於市場上鋯石大多經過加熱改善,需嚴格檢查邊線及各面棱有無磨損。熱處理使鋯石變脆,熱處理的比天然品更易出現微裂紋。
切工評價除要看對稱性及稜線是否平直外擴還需檢查定向準確性,檯面不垂直光軸,不只是會出現雙影、使琢件光彩變模糊,也會使藍鋯石等彩色鋯石閃出邪色。
無色鋯石:是寶石級鋯石的最優質品種,因其色散度高,透明無色,在珠寶定製中,常用做鑽石的代用品。
藍色鋯石:是鋯石的優質品種,價值最高,以鮮艷的藍色,透明無暇和高的色散倍受人喜愛。鋯石性脆,硬度比鑽石低的多,當做飾品佩帶時必須小心。
無色透明的鋯石經過細心琢磨后,是鑽石的良好代用品。鋯石的折光率近於2,色散也與鑽石相近。因此從外觀上看,鋯石也會閃爍著彩色光芒,與鑽石很相像。在各種人造鑽石出現之前,鋯石是最佳的鑽石代用品。鋯石已成為中低檔寶石的佼佼者,但鋯石相比於鑽石,價格更低廉,消費者有必要了解鋯石與鑽石的區別。
鋯石主要鑒定特徵有高折射率、強光澤、高雙折射率、高密度、高色散和典型的光譜特徵等,鋯石的鑒別工具有鑷子,小鏟子,檯燈,卡尺和A4紙。
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