Цирконий.

При высоких температурах и дальнейшем повышении щелочности все эти соединения разлагаются до оксидов циркония, которые, вступая в реакцию с соединениями, образуют устойчивые силикаты циркония различного состава, большей частью — циркон. Если в гидротермальных или метасоматических растворах соединения отсутствуют, как, например, при становлении карбонатитовых щелочных массивов, то будут образовываться оксиды циркония типа минерала бадделеита.

Гафний всегда (и в расплавах, и в гидротермальных растворах) сосуществует с цирконием, по силикат циркония ZrSi04 образуется при более высоких температурах, чем силикат гафния. Поэтому первые выпадающие кристаллы циркона несколько обеднены гафнием, в результате последний постепенно накапливается в расплаве. Именно этим объясняются более высокие отношения (30-40) : 1 в средних, щелочных и кислых, т. е. в более поздних магматических породах по сравнению с основными и ультраосновными, в которых отношение до (55-70) : 1.

В гидротермальных и метасоматических процессах гафний менее, чем цирконий. Цирконы, образующиеся в самих, обогащены гафнием, и отношение в них может подниматься до (20-30) : 1. Цирконы и другие циркониевые силикаты пегматитов и жил, лежащих за пределами материнских массивов, обеднены гафнием. В замещенных пегматитах в связи с интенсивным выносом более циркония за пределы пегматитовых тел могут образовываться минералы, резко обогащенные гафнием.

Очень близки и все другие кристаллохимические свойства гафния и циркония, что видно из следующих сравнительных данных:

Близостью свойств объясняется сходное поведение циркония и гафния в геохимических процессах.

В предыдущем разделе была показана распространенность этих элементов в различных типах горных пород земной коры. Содержание и распределение циркония и гафния в глубинных и излившихся породах, в пегматитах, в жильных, метасоматических и других образованиях отражает поведение этих элементов в магматических, вулканических, пегматитовых, гидротермальных и иных процессах.

В магматическом процессе становления массивов ультраосновных и основных пород цирконий не мигрирует на большие расстояния, не накапливается в остаточных растворах-расплавах, а первоначально рассеивается в силикатах (пироксенах, амфиболах, оливине).

В магматических средних и кислых породах, в которых циркония повышается по сравнению с породами основного ряда, этот элемент присутствует в основном за счет акцессорного циркона, а рассеяние циркония но породообразующим минералам незначительное.

Цирконий — типичный элемент, он легко образует кислородные и кремнекислородные соединения.

И наконец, коротко расскажем о цирконии и гафнии в так называемых измененных породах земной коры. Среди них выделяются две большие подгруппы пород — метаморфические и метасоматические.

Первые (сланцы, гнейсы) образовались путем температурно-тектонических воздействий на магматические и осадочные породы. Происхождение вторых связано с физико-химическими преобразованиями магматических пород по определенным зонам или на контакте массивов, в результате воздействия па них постмагматических горячих парообразных эманации или водных растворов.

В метаморфических породах, образовавшихся путем изменения магматических образований различного состава — основных, средних, щелочных или кислых пород, содержания циркония имеют примерно тот же порядок, что и для исходного субстрата магматического происхождения.

Метасоматические породы, особенно те, которые связаны с массивами щелочных или просто щелочных пород, как правило, очень богаты цирконием. Во внешних контактовых зонах этих массивов, где образовались своеобразные метасоматические породы, называемые, содержание циркония достигает 1% и более. Однако для различных типов оно колеблется в широких пределах — от первых сотых долей до 1,3%. Интересно отметить, что в среднем содержание циркония превышает его для магматических щелочных, или ультраосновных щелочных пород, т. е. больше 0,07 %.

Литосфера сложена породами самого разного состава, и в каждой из них цирконий имеет свои средние содержания, одни породы содержат его больше, другие — меньше. Существуют четыре главные группы пород земной коры с характерными для них средними содержаниями циркония.

1. Магматические породы и их жильные отщепления — дайки, пегматиты и жилы различного состава. Образовались эти породы в результате застывания расплавленной магмы под слоем вышележащих пород на различных глубинах земной коры.

2. Эффузивные вулканические породы — излившиеся на поверхность магматические расплавы, застывшие на поверхности или близ нее в виде покровов пористых, ноздреватых лав, послойных траппов, и т. п.

3. Осадочные породы, образовавшиеся в результате разрушения различных горных пород, сноса и осаждения тонкозернистых продуктов разрушения на дне древних и современных водных бассейнов (океанов, морей) и последующего затвердевания этих осадков.

4. Метаморфические и метасоматические породы, являющиеся продуктами перекристаллизации и изменения первичных магматических, эффузивных или осадочных пород, происшедших под воздействием тектонических усилий, давления, температуры, горячих минерализованных растворов и других факторов.

Рассмотрим подробнее распределение циркония в разных типах пород земной коры.