Цирконий.

Американские ученые исследовали поведение циркона при высоких и сверхвысоких давлениях. В обычных условиях и при различных давлениях, вплоть до 48,1, они измеряли параметры элементарной ячейки а0 и с0. Оказалось, что при самом большом давлении 48,1 размеры тетрагональной решетки уменьшаются, но очень незначительно: параметр 6,6042 до 6,5531 А, параметр и — от 5,9796 до 5,9519 А. Результаты исследований этих показали, что характеризуется наименьшей сжимаемостью из всех известных силикатов с тетраэдрической координацией кремния.

Циркон — один из самых тугоплавких минералов земной коры. При нагревании кристаллического неизмененного циркона без каких-либо включений до 1100° С его термограмма представляет прямую линию: до этого предела циркон не реагирует на повышение температуры. В интервале 1100-1500° С минерал начинает изменяться, а при температуре 1540° С (по некоторым при 1683° С) он разлагается на Zr02 и ЭЮ2. С возрастанием температуры и времени нагревания степень диссоциации циркона увеличивается. Полная диссоциация его, т. е. распад па оксиды циркония и кремния, происходит при нагревании его в 6 ч при температуре 1800° С. При этом образуются моноклинный оксид циркония и или стекло. Полное расплавление с образованием жидкого расплава и БЮ отмечается при температуре около 3000° С.

Таким образом, координационное число кремния -4 (четыре атома кислорода вокруг одного атома кремния, координационное число циркония — 8 (восемь атомов кислорода вокруг одного атома циркония). При этом для четырех из восьми атомов кислорода расстояние между цирконом и кислородом равно 2,15-Ю-4 мкм, а для остальных четырех — 2,29-Ю-4 мкм. Параметры каждой такой ячейки атомов, или, как говорят, структурной решетки минерала, следующие: = 6,59-10~4 мкм; с = 5,94-10-4 мкм, отношение с0:а0=0,901. Однако для призматических кристаллов минералогическое отношение осей кристалла случае составляет 0,6391.

Теоретический химический состав циркона таков (в %): цирконий — 49,5, кремний — 15,4, кислород — 35,1; или Zr02 = 67,l, Si02 = 32,9. Но в природе цирконы стехиометрического состава, конечно, не встречаются. В них всегда, даже в лунных цирконах, как было показано выше, присутствуют примеси иных элементов. Главной примесью является гафний, а также уран, тории, скандий, тантал, ниобий, кальций, железо, алюминий, марганец, магний и др. Присутствие большинства из этих примесей объясняется изоморфным замещением в природных процессах циркония и кремния другими элементами.

А теперь несколько подробнее остановимся на особенностях химического состава отдельных разновидностей циркона.