Химия циркония - Блюменталь У. Б.
Скачать (прямая ссылка):
По мере выветривания пород зерна циркона осаждались в почве, глинах или песках и участвовали в их превращениях. Исследование процесса искусственного выветривания показало, что циркон является наиболее устойчивым соединением из всех изученных минералов. По шкале устойчивости к выветриванию устойчивость гранита равна 1, а циркона — 100 [95]. Циркон может выветриваться в условиях сильнощелочных ассоциаций с развитым процессом латеритизации. Процессу выветривания способствуют напряжения, вызванные интрузиями и зональными эффектами в горных породах [96].
Морис [97] изучал процесс гидротермальной минерализации кремнезем-содержащих циркониевых соединений в жильных породах. При этом он прово-
1. Циркон
191
дил опыты с щелочными растворами при 400° и давлении пара 900 кг/см2. В этих условиях циркон устойчив в кислой среде, но разрушается при концентрации щелочи выше 0,001 н. Эти данные приведены на фиг. 17, на которой показаны области стабильности различных циркониевых соединений в условиях эксперимента. Однако проведенные исследования не дали прямого доказательства выветривания циркона, хотя существует мнение, что незначительное содержание растворенного циркония в водах некоторых источников вызвано действием угольной кислоты на циркон [98]. Метамиктный циркон 45олее легко разрушается химическими веществами, чем настоящий циркон.
Фиг. 17. Поля устойчивости гидротермальной минерализации в системе
Si02 —Zr02 — Н20 [97]. Опыты проводили при температуре 400° и давлении 900 атм.
В качестве второстепенного минерала циркон встречается во всех типах изверженных пород, хотя, как было отмечено ранее, он концентрируется главным образом в гранитах и сиенитах. Обычно он содержится в этих породах в виде хорошо образованных кристаллов, которые настолько мелки, что их трудно обнаружить без микроскопа. Большие кристаллы иногда находят в известняках и других кристаллических породах. Превосходные образцы были обнаружены в штатах Нью-Йорк, Сев. Каролина, Колорадо и очень большой кристалл в графстве Ренфрю (провинция Онтарио, Канада) [99]. В графстве Гендерсон (шт. Сев. Каролина) найдены кристаллы, длина которых достигала нескольких миллиметров [100], а на Мадагаскаре — весом в несколько килограммов.
Обыкновенный морской песок обычно состоит примерно на 99% из кремнезема, но некоторое количество цирконов можно обычно выделить при обогащении песка [90]. Относительно высокая концентрация циркона была установлена в песках побережья близ .Джексонвилла (шт. Флорида) [89], на морских берегах Цейлона и Висакхапатама и Траванкура в Индии [91], а также на восточном побережье Австралии, в особенности в окрестности залива Байрона. Менее важны или не так хорошо известны месторождения на многих других побережьях земного шара, например в шт. Орегон, Жданове (Украина), на Западном побережье Франции и в различных прибрежных областях Африки.
Пески Нового Южного Уэльса (Австралия) особенно богаты цирконом. Экономически важные месторождения находятся между устьями рек Кларенс и Твид в северной части Нового Южного Уэльса. Содержание циркона достигает 45—75%. Вполне возможно, что процесс концентрации тяжелых минералов влесках этой области продолжается. При хорошей погоде преобладаю-
192
Глава 3. Циркон и сложные силикаты
щие ветры (со стороны океана) вызывают образование песчаных дюн, которые состоят главным образом из кремнезема, но содержат и некоторое количество тяжелых минералов. Если в это время дует более сильный ветер, то оа выдувает кварцевый песок, а зерна тяжелых минералов остаются (если сила ветра не слишком велика). При этом дюны зачастую приобретают полосчатое строение. Основания дюн могут доходить до линии прилива. В случае шторма вода размывает пески и рельеф морского берега изменяется. Песок зачастую приобретает темный цвет на значительное расстояние от линии прилива, так как кремнезем почти полностью уносится волнами.
Участки с концентратами тяжелых минералов могут Достигать более 1,5 км в длину и до 25 м в ширину. В такой полосе содержится громадное количество тяжелых минералов, которые становятся доступными благодаря шторму. Цирконовые зерна имеют очень высокую степень чистоты. Образцы циркона, извлеченные из песка, содержали меньше 0,3% окислов титана и железа и даже в этом случае загрязнения представляли собой отдельные зерна ильменита и рутила. Большая часть цирконовых зерен имела цвет от кремового до бледно-серого и удельный вес 4,66 [101].
Месторождение во Флориде расположено на побережье близ Джексон-вилла и простирается примерно на 10 км. Пески этого района содержат около 4% тяжелых минералов, из которых 40% составляет ильменит, 4% лейко-ксен, 7% рутил, 11% циркон и меньше 0,5% монацита. Присутствуют также различные силикаты, включая силлиманит, кианит, ставролит, турмалин и гранат. Ширина месторождения составляет около 800 м и толщина 6 м. Это основной источник цирконовых руд в Соединенных Штатах [102].
Цирконовые зерна и большие кристаллы обычно имеют довольно высокую чистоту, содержащиеся же в них небольшие количества загрязняющих элементов или входят в решетку или окклюдированы в кристаллах. Эти включения и окклюдированные частицы влияют на окраску, оптическую однородность и реакционноспособность циркона н имеют значение для экономической оценки месторождения. В цирконе всегда присутствует гафний в количествах 0,5—4%. Цейлонские цирконы содержат около 2,7% окиси гафния [103], цирконы Флориды и Австралии — около 1,3% [104]. Точность некоторых ранних определений гафния сомнительна, но данные для Флориды и Австралии, по-видимому, вполне достоверны.
