鋯石(Zircon)又稱藍鋯石,是一種島狀結構的硅酸鹽礦物。鋯石的化學式為ZrSiO4。它是提煉金屬鋯的主要礦石,含有Hf、Th、U、TR等混入物,含有微量的放射性元素鈾[yóu](U)和釷[tǔ](Th)及MnO、CaO、Fe2O3等雜質,鋯石廣泛存在于酸性火成巖,也產于變質巖和其他沉積物中,其化學性質很穩定,所以在河流的砂礫中也可以見到寶石級的鋯石。鋯石主要產于泰國、斯里蘭卡、緬甸、法國、加拿大、坦桑尼亞、老撾、柬埔寨等國。中國福建、海南省、新疆等地有產。純凈的鋯石為無色,但因雜質會使它具有黃、橙、綠、藍、紅、棕等顏色,亞金剛光澤或強玻璃光澤,透明至半透明,后刻面棱有明顯重影,會出現“紙蝕”現象。鋯石因具有接近鉆石的高色散而作為鉆石的常見替代品,被加工成各種首飾。鋯石還可用于地質定年或工業、冶金等。主要用于制造耐火材料、型砂材料、陶瓷原料和寶石原料。
主要特征
化學組成
鋯石的化學式為ZrSiO4,理論組成為:67.1%ZrO2,32.9%SiO2,實際可含有Ca、Mg、Mn、Fe、Al、P、Hf、U、Th等元素,其中放射性微量元素U、Th的輻射,會使鋯石的晶格受到破壞。
物理性質
光學性質
顏色
純凈的鋯石為無色,微量的雜質會使它具有黃、橙、綠、藍、紅、棕、黑、白等顏色。天然鋯石以灰棕色和紅棕色最為普通,無色者極為稀有。
光澤和透明度
強玻璃光澤至金剛光澤(變生時呈油脂光澤),透明至半透明,條痕白色;其光澤度、折射率和色散較高,呈現璀璨亮光及彩虹般火彩。
特殊光學效應
可具貓眼石效應、星光效應。
光性特征和多色性
中、高型鋯石為非均質體,一軸晶,正光性。低型鋯石接近非晶態。鋯石的多色性一般較弱,多色性的強弱和顏色取決于其體色。藍色鋯石的多色性強,呈藍/棕黃至無色;綠色鋯石多色性很弱,為綠色/黃綠色;橙至褐色鋯石的多色性弱至中等,呈紫棕色/棕黃色;紅色鋯石多色性中等,呈紅/紫紅至紫褐。低型鋯石無多色性。
折射率、雙折射率和色散
吸收光譜
許多鋯石中見到的光譜主要是因鈾引起的,但稀土元素也可導致所見的光譜。
鋯石中有時可見0~49條吸收線,常見吸收線位置分別位于691、683、662.5、660、653.5、621、615、589.5、562.5、537.5、516、484、460、432.7nm等處,俗稱“管風琴”狀吸收光譜,通常黃色或褐色鋯石中最易觀察。紅區中內653.5nm和659nm為診斷性吸收光譜。無色,藍色僅此特征吸收線,黃、褐、綠色鋯石多達40條譜線,紅、橙色無特征吸收線。一般低型鋯石和綠色“蛻晶質”鋯石可有模糊的吸收線或帶。高型鋯石含有特征的大量清晰的細線。熱處理的鋯石中僅見653.5nm吸收線。
發光性
鋯石在紫外燈下的熒光特征是:藍色鋯石在長波下可有無至中等的淺藍色熒光,短波下無熒光;綠色鋯石在長短波下一般為熒光惰性;黃、橙黃色鋯石在長短波下呈無至中等的黃色、橙色熒光;紅色、橙紅色鋯石在長短波下為無至強呈的黃色、橙色熒光;而棕色、褐色鋯石在長短波下一般為無至極弱的紅色熒光。
X射線熒光特征:不同顏色和不同類型的鋯石具有不同的熒光色和熒光強度。多數鋯石具白或藍紫色調熒光,也有些可具綠色、黃色熒光。
力學性質
鋯石無解理,可見貝殼狀斷口;性脆,常見小面邊角及棱有破損。如果散裝的鋯石在包裝紙內互相摩擦,也會發生損壞,稱為“紙蝕”現象。
莫氏硬度。鋯石的密度多數在3.90~4.73 g/cm3,其中高型鋯石4.60~4.80 g/cm3;中型鋯石4.10~4.60 g/cm3;低型鋯石3.90~4.10 g/cm3。
其他性質
鋯石熔點可達2750°C。鋯石耐高溫,高達1450°C的溫度可使一些中型鋯石恢復為高型鋯石。
高型鋯石中具有愈合裂隙可形成指紋狀包體,各種礦物包裹體,如磁鐵礦、磷灰石、黃鐵礦、透輝石等,后刻面棱重影現象十分明顯。中低型鋯石常見平直的色帶或角狀色帶,相交約57.5°,還可見絮狀包裹體、云霧狀包裹體。在低型鋯石中可見因放射性引起的圓形裂隙。鋯石中平行管狀包裹體密集可形成貓眼效應。由于鋯石性脆,也可見棱角磨損現象。
結構特征
四方晶系,晶體參數為a0=0.662nm,c0=0.602nm;Z=4。在結構中,Zr與Si沿c軸相間排列組成四方體心晶胞。晶體結構可以看做是由[SiO4]四面體和[ZrO8]三角十二面體聯結而成。晶體結構沿(100)和(001)面的投影分別如下圖a和圖c。平行Z軸[SiO4]四面體與[ZrO8]三角十二面體相間排列成鏈(圖b),而在Y軸方向上則[ZrO8]三角十二面體以共棱的方式緊密相連。這一結構特征致使鋯石晶體平行Z軸呈柱狀,并且由于結構中橫向和縱向,上連結都較緊密,因而使鋯石的硬度較大(H=7.5-8),解理很不發育,雖然見有平行于{110}的解理,但不完全。
復四方雙錐晶類,晶形呈四方雙錐狀,柱狀,板狀。主要單形:四方柱m{110}、a{100},四方雙錐p{111}、u{331},復四方雙錐x{311}(見下圖)。可依{011}成膝狀雙晶,但少見。也有磨圓或水蝕卵石。可與磷釔礦形成規則連生。
鋯石的晶體形態與結晶時的介質環境密切有關,在堿性巖或偏堿性的花崗石中,鋯石的錐面{111}很發育,柱面不發育,呈短柱狀或四方雙錐狀;在酸性花崗巖中,鋯石的柱面{110}、{100}及錐面{111}均較發育,晶體呈柱狀;在基性巖、中性巖或偏基性的花崗巖中,鋯石除見柱面{110}或{100}外,還往往出現四方晶系雙錐{311},而錐面{111}發育很差或不出現。此外,鋯石的晶體形態尚與結晶時的溫度,壓力及介質中含雜質的情況有關。
形成原因
大部分鋯石賦存在砂礦中,然而,它們最初卻產在巖漿巖及變質巖中,經風化富集后才形成砂礦。在內生條件下,鋯與稀士元素有許多地球化學共性。鋯的富集與酸性-堿性花崗石、霞石正長巖,以及堿性超基性雜巖有關。鋯易于在堿性巖中富集是因為富含Na,K,Cl和OH-巖漿的鋯溶解度較高?;◢弾r結晶時,鋯聚集在殘余熔漿中,并以鋯石的形式分離出來,有時鋯也富集在巖漿期后溶液中,在高溫交代巖中沉淀。在堿性巖結晶時,很大一部分鋯分散在巖石中,殘余部分則聚集在殘余熔漿和巖漿期后溶液中,形成有關的偉晶巖(含鋯石)和脈狀斜鋯石礦床。在這些巖漿中,分異作用使最后結晶產物的鋯富集5倍。大型鋯富集體多產于碳酸巖巖體中,其主要鋯礦物是斜鋯石。在磷灰石鈾熱液礦床中,鋯石呈細脈浸染狀和脈狀產出。在表生帶中,鋯礦物穩定,聚集形成殘積和沖積礦床。
鋯石是在酸性和堿性巖漿巖中廣泛分布的礦物。在基性巖和中性巖中亦可見到。鋯石一般結晶最早,所以常呈包裹體產于其它礦物中,但在玄武巖漿凝固中鋯石結晶晚;閃長巖漿花崗巖漿中鋯石結晶早;在堿性巖漿中鋯石結晶可早可晚。此外鋯石還見于在成因上與堿性超基性巖有聯系的碳酸根中;熱液的沸石脈,碳酸鹽脈和螢石脈中有時亦可見到;沉積巖、變質巖中亦有產出。在偉晶巖中鋯石常與稀有元素礦物如鉭鐵礦、褐釔鈮礦、褐簾石、釷石、獨居石等密切共生。在堿性巖中有時鋯石富集成礦床。由于鋯石物理化學性質穩定,故在砂礦中廣泛分布,有時可富集成礦。自然界的原生寶石級鋯石礦藏主要與金伯利巖、含藍寶石堿性玄武巖、正長巖或云霞正長巖質偉晶巖有成因聯系,但不多見。迄今寶石級鋯石礦藏仍主要為砂礦型。此外,鋯石還見于月巖、石隕石、地幔捕虜巖等巖石中。
分布區域
鋯礦床主要有兩類:內生礦床和砂礦床。其中砂礦床儲量占世界鋯總儲量的73%,內生礦床儲量占27%。幾乎所有的內生鋯礦床均與堿性巖有關。礦床是在地槽造山階段和古地臺及固結褶皺區構造-巖漿活化階段形成的。地臺型礦床占內生礦床儲量的93.3%,地槽型礦床占6.7%。大部分礦床是在基米里期(新第三紀)形成的,其次是前寒武紀,但含礦性最好的礦床是海西期的。
世界范圍內寶石級鋯石產地較多,主要有斯里蘭卡、緬甸抹谷、越南、法國、挪威、英國、烏拉爾、澳大利亞、坦桑尼亞等。來自各個產地的鋯石其特征也存在差異。斯里蘭卡的許多寶石礦都有鋯石產出。法國艾克斯萊班派利產紅鋯石。坦桑尼亞愛馬利產出近無色的卵石形鋯石。越南與泰國交界地區也是重要的鋯石產地,經處理后可產出藍色、金黃色和無色鋯石。
中國鋯石分布也較為廣泛,寶石級鋯石主要發現于福建省、海南省、山東省、新疆、遼寧省、黑龍江省、江蘇省等地。明溪縣、海南蓬萊、山東昌樂、黑龍江穆棱產出寶石級鋯石與藍寶石共生,集中產于殘破積或沖洪積次生礦中。
應用領域
首飾
質量好的寶石級的鋯石通常用于鑲嵌首飾。
工業
鋯石極耐高溫,耐酸腐蝕,可作耐火材料、型砂材料,亦可用作航天器的絕熱材料,如鋯石和白云石一起在高溫下反應生成二氧化鋯或鋯氧,而鋯氧是一種優質耐熔材料。這一性質使其適合于制造渦輪噴氣發動機和火箭,如鋯的硼化物,熔點3300℃。用鋯石制作的耐火材料可經受2500℃的高溫,因此鋯石用來制造耐火磚,用于爐襯和鋼水包內襯。用細粒鋯石砂和細磨方英石砂制成的斜方英石耐火磚廣泛用于電煉鋼爐爐頂,其壽命比硅磚長4-5倍;平爐使用的鋯石耐火材料,耐火性超過其它材料的3倍;鋯石磚制作的鋼水包襯里壽命比半硅磚長2~4倍。鋯石還用來制造實驗室用高溫器皿,以及特種焊條和涂層。鋯石粉用于耐火涂料和顏料。鋯石也用作玻璃窯的磚塊。鋯石在陶瓷琺瑯和釉料中一般作為遮光劑的組成部分。鋯石若加少量氧化鋁制成硅鋯球微珠,可用作研磨和拋光介質。鋯石還可用于制革、醫藥、油漆等。
冶金
鋯石主要在冶金工業中用作鑄模砂,因為它和一般的石英鑄模砂比起來顆粒更為均勻,并且有較高的耐火性和較低的膨脹系數、導熱性強(約為石英冷卻速度的四倍)、與其它金屬不發生反應、在熔融金屬作用下不液化、適合于各種粘合劑且節省粘合劑,以及在鑄造過程中可排除揮發分等特點。在冶金部門用以生產金屬鋯和合金,在構造鋼制造中,含有12~15%Zr和39~40%Si的合金(其余為Fe)是最優先選用的。極少量的鋯石用于冶煉金屬鋯、鐵合金。鋯石也是提取鋯、鉿的主要礦物原料,化學工業和核工業中有很多用途。
定年
鋯石因穩定性好可成為同位素地質年代學的定年礦物,如鋯石離子探針微區原位U-Pb測年法、鋯石激光剝蝕法(LA-ICP-MS)和鋯石TIMS稀釋法。
歷史和文化
文化傳說
鋯石在古希臘稱為夏信斯“hyacinth”,字面直譯就是“風信子”,相傳在猶太主教胸前佩飾的12種寶石中就有鋯石。在中世紀,人們相信佩戴紅色鋯石能使人智慧聰敏,財富增加,能驅除邪惡和瘟疫,還可起到催眠的作用。根據18世紀馬爾伯德(Marbode)記載,鋯石(風信子石)作為旅行者的護身符,能保護佩戴者免受疾病和傷痛,保證其良好的睡眠,確保旅行者走到哪里都受到熱忱的歡迎。五百年后,根據卡達諾(Girolamo Cardano)敘述,鋯石能提示它的主人謹慎節儉(這樣可以保證主人在財務上的成功),并保佑主人不被閃電擊中。直到17世紀,關于寶石的神奇性能的普遍信仰才慢慢衰退。比利時礦物學家安塞爾姆斯·德·布特(Anselmus de Boodt)提出,寶石自身并不能產生超自然的效應,但他仍相信鋯石在防止瘟疫上的魔力和能量?,F今有些國家把鋯石和綠松石一起作為“十二月誕生石”,象征成功和必勝。
發現歷程
鋯石Zircon一詞源自阿拉伯語Zargun,原意是“辰砂及銀朱”,而Zargun又源自古波斯語Zar(金)和Gun(顏色),意為金黃色。中文名稱則是根據礦物的化學成分。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,屬于鋯石族,是地球上最古老的礦物之一,目前已發現最古老的鋯石的年紀可以達到44億年,是在西澳大利亞杰克山(Jack Hills)變沉積巖中的碎屑里發現的。中國龍泉巖群云母石英片巖的214顆碎屑鋯石中發現了兩顆大于40億年的冥古宙碎屑鋯石,為亞洲最古老的鋯石。
鋯石在希臘和意大利的使用可追溯到公元6世紀。14世紀開始,被切割成刻面寶石的鋯石被當作鉆石并流行于市。18世紀時于斯里蘭卡出產的無色鋯石,被人誤認為是斯里蘭卡的“馬特勒(Matara)鉆石”,即因它有鉆石般鮮艷的火彩。在19世紀的歐洲,紅棕色鋯石成為最流行的寶石。1950年,無色鋯石在勒皮(法國南部城市)被開采,之后作為一種"法國之鉆"而被買賣,后來斯里蘭卡無色鋯石在交易中被稱為"馬圖拉鉆石"(因其被發現的地點而得名)。
高型鋯石是巖漿早期結晶的礦物,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,現珍藏于紐約自然博物館。
開采歷史
鋯產量于六十年和七十年代增長較快,進入八十年代后鋯石精礦產量徘徊在60一70萬噸之間。因為鋯主要是從含鈦砂礦開采的(約占國外總產量的95%,內生礦床產量只占5%),所以其產量受鈦砂礦的控制。根據目前世界上鋯產量和消費量來看,鋯供給略有過剩。
鋯石的主要生產國有澳大利亞、南非、美國、蘇聯、印度和巴西等國。澳大利亞是世界上最大的鋯石生產國和出口國,其產量約占國外總產量的70%左右。澳大利亞的鋯石主要是從東海岸(約占32%)和西海岸(約占68%)開采的。七十年代以前澳大利亞產量主要來自東海岸,但由于儲量和品位下降以及環境問題,東海岸產量逐年下降,而西海岸開采逐漸擴大基本上彌補了東海岸的下降。七十年代末期,南非理查茲灣砂礦開發,從而結束了澳大利亞鋯石稱霸世界市場的局面,南非身于第二大鋯生產國。美國鋯石產量估計可滿足其需求量的一半以上,余者主要從澳大利亞(約占90%)等國進口。美國鋯石精礦的年需求量約為17萬噸,美國1984年的鋯石產量約為90700噸。蘇聯也是鋯石的主要生產國,其產量絕大部分在國內消費了。
由于鋯和鉿供給長期過剩,所以價格不斷下跌。鋯石價格于1975年達到最高峰,每噸鋯石達530美元。這主要是由于石油危機發生后西方國家大力發展核電能使鋯燃料罐需求量激增而造成的。此后,隨著核電站發展速度放慢,鋯石價格不斷下跌。國外鋯儲量為2072.5萬噸(鋯含量),其中90%為鋯石儲量。
分類
按照結晶程度分類
高型鋯石
高型鋯石受輻射少,晶格沒有或很少發生變化,結晶形態為四方柱和四方雙錐的聚形,通??捎米鲗毷?。高型鋯石結晶完整,硬度高,折射率為1.93~1.99,雙折射率為0.059,一軸晶,正光性,密度為4.60~4.80 g/cm3,相對密度為4.68,摩式硬度為7~7.5,其顏色有紅色、褐色、黃色、綠色、紫色、藍色和無色,以無色、藍色和紅色為佳。
中型鋯石
中型鋯石的結晶程度介于高型和低型之間,其物理性質也介于兩者之間。中型鋯石的顏色為帶褐的綠色、深紅色,深淺不一,折射率為1.83~1.97,雙折射率為0.008~0.043,密度為4.10~4.60 g/cm3,相對密度為4.08~4.60,當中型鋯石加熱到1450°C時,可向高型鋯石轉化,但常呈混濁、不透明狀。
低型鋯石
低型鋯石主要指來自斯里蘭卡和緬甸的滾圓卵石,因一些放射性元素,其晶格已被破壞,晶體轉為非晶質體(蛻晶質),由二氧化鋯和二氧化硅的非晶質混合物組成。低型鋯石顏色為綠色、褐色和橙色,折射率為1.78~1.815,單折射,幾乎為均質體,雙折射率為0.001~0.008,密度為3.90~4.10 g/cm3,相對密度為3.9~4.1,摩式硬度為6。在低型鋯石中,有時存在多邊形環帶及條紋,除了受氧化鐵污染的張裂紋及后生裂紋外,偶爾還有一些絲絹狀包裹體,蛻晶質鋯石中可以有明亮的裂縫,稱為角形包裹體。
按照顏色分類
紅鋯石(Hyacinth)
黃色、黃—紅色至棕—紅色的鋯石變體。主要呈紅色、橙紅、褐紅等不同色調的紅色。其中以純正的紅色為最佳。紅色鋯石稱為“風信子石”,具高型鋯石的特征。
無色鋯石(Jargon)
淡黃色至幾乎無色的鋯石變體。鋯石中常見品種,為高型鋯石,可帶一些灰色色調,主要采用圓鉆型切磨,但一般在亭部多出八個面,常稱為鋯石型切工,可得到很好的火彩效果。因而曾一度被作為鉆石的天然仿制品。
Starlight石
藍色的鋯石變體,是其他鋯石經加熱處理后制得的。可有純藍色、鐵藍色、天藍色、淺藍色、稍帶綠的淺藍色。以鐵藍色為最好,這是其他寶石中所沒有的顏色,但不常見。
金黃色鋯石
與藍色鋯石一樣,同屬于熱處理產生的顏色。其他色調的黃色可有淺黃、綠黃等。常切成圓形、橢圓形或混合形。具高型鋯石的特征。
綠色鋯石
常為結晶程度較低的鋯石。低型鋯石常見有綠色,中型鋯石可具綠黃、黃色、褐綠、綠褐等不同色調的綠色。有些熱處理鋯石,由于技術上控制不當,可以產生帶綠色色調的樣品。
名稱來源
鋯石的英文名稱或來自波斯語的“金色(Zargoon,在阿拉伯語專業中意指朱紅色)”,之后演變成黃鋯石(Jargon),最后變成英語的鋯石(Zircon)。在此過程中,橙黃色的鋯石被稱為風信子石(Hyacinch),以比擬風信子的花色。"風信子"和"風信子石"這兩個在歐洲被使用的術語,指的是紅棕色和橘紅色的石頭。鋯石的中文名稱則源于自身的化學成分。
品質鑒定
評價鋯石一般從顏色、凈度、重量和切工四個方面進行。
顏色
鋯石中流行的顏色是無色和藍色,其中以藍色的價值為高。高質量的藍色鋯石一般擁有高色散,呈鮮艷的藍色。若藍色鋯石帶綠色調,顏色分布均勻,價格也較高;若藍色鋯石帶黃色調,則會影響其價值。無色鋯石應不帶任何雜色,若帶灰或褐色調,則需重新熱處理去掉雜色。除無色和藍色外,純正明亮的綠色、黃綠色、黃色等鋯石由于其具高折射率、高色散、強光澤也受到人們的喜愛。因鋯石的顏色常常由熱處理產生,故在顏色評價時特別要注意顏色的穩定性。
凈度及透明度
市場上對鋯石的凈度要求相對較高,一般要求肉眼觀察內部無瑕,寶石翻面交接處無磨損、破邊現象。當包裹體、裂紋瑕疵越多,霧狀渾濁感越強時,鋯石價值越低。
重量
市場上鋯石的重量一般在幾分到10ct之間,同等質量下,重量越大的鋯石越稀少,價值也越高。
切工
鋯石的切工評價要考慮其切磨比例和切割方向。切割時要嚴格定向,讓光軸盡量垂直臺面,以避免雙折射造成的雙影模糊現象,尤其是藍色結石,只有在平行于光軸方向時觀察才最漂亮。若切磨比例適當、拋光好,鋯石的光澤和火彩能充分展現出來。
鑒別
鋯石具有高折射率、高雙折射率、高密度、高色散及眾多的吸收譜線等特征,可與其他寶石區別開。
與無色鋯石相似的寶石
與無色鋯石相似的寶石一般有鉆石、合成立方氧化鋯、釔鋁石榴石(合成碳硅石YAG)、人造釓鎵榴石(GGG)、人造鈦酸鍶等。無色鋯石為高型鋯石,具有很大的雙折射率,可通過觀察后刻面棱的重影將無色鋯石與上述均質體寶石區分開。而合成碳硅石的密度只有3.22(±0.02) g/cm3,遠遠低于鋯石,也可根據合成碳硅石無特征的吸收光譜與鋯石分開。
與紅色鋯石相似的寶石
與紅色鋯石相似的寶石主要有紅寶石、尖晶石、紅色石榴石、碧璽、紅色玻璃等。根據是否有雙影現象,將紅色鋯石與上述均質體寶石區分開。同時,紅寶石具有色帶,尖晶石具有八面體負晶,紅色玻璃具有氣泡或旋渦紋,這些都是紅色鋯石不具有的。
與黃色一褐色鋯石相似的寶石
與黃色一褐色鋯石相似的寶石主要有榍石、硼鋁鎂石、人造金紅石、金綠寶石、石榴石、YAG、GGG等。根據是否有雙影現象,將石榴石、YAG、GGG等均質體寶石和雙折射率較低的金綠寶石區別開。石的雙折射率比鋯石高,色散比鋯石強,密度比鋯石小,為3.52g/cm3,不具有鋯石的特征吸收峰。硼鋁鎂石的密度為3.48(±0.02)g/cm3,折射率為1.668~1.707(+0.005,-0.003),雙折射率為0.036~0.039,并具有493、475、463、452nm吸收線,可與鋯石區分。人造金紅石的密度為4.26(+0.03,-0.03) g/cm3,在藍區430nm以下全吸收,與鋯石的吸收光譜不同。
與綠色鋯石相似的寶石
與綠色鋯石相似的寶石主要有綠電氣石、鉻透輝石、橄欖石、綠色藍寶石、翠榴石、YAG、GGG等。綠色鋯石一般為低型鋯石,不具有后刻面棱的雙影。電氣石具強多色性,雙影明顯,折射率、密度都比鋯石低。透輝石的雙折射率高,雙影明顯,折射率、密度都低于鋯石,且具有Cr的吸收譜和505nm的吸收線。橄欖石也具有明顯的雙影,且折射率低于鋯石,可在折射儀上準確測出。翠榴石為均質體,綠色鋯石近于非晶質體,在光性上也許不能和綠色鋯石區分開,且翠榴石的密度為3.84(+0.03)g/cm3,接近于低型鋯石的密度,但翠榴石內部具有特征的馬尾狀包裹體。YAG、GGG為均質體,光性上與綠色鋯石相似,不易區分。吸收光譜也有許多條,但綠色鋯石具有典型的653.5nm的吸收線,在濾色鏡下,YAG、CGG均呈鮮艷的紅色,而綠色鋯石在濾色鏡下不變紅。
人工優化
熱處理
鋯石主要用熱處理來改變顏色和類型。無色、藍色的鋯石常是熱處理產生的,也可產生紅色、棕色、黃色等顏色。經熱處理的鋯石顏色穩定,只有少數遇光后會變化。熱處理鋯石僅顯示653.5nm吸收光譜線。越南及泰國的淺紅、紅褐色鋯石在還原條件下加熱(達900~1000°C)時,可呈現出天藍色、無色和金黃色,經熱處理的藍色鋯石具有強二色性。在氧化條件下對鋯石進行加熱(達900°C),可產生金黃色、無色的鋯石,有些樣品可呈紅色。
低型鋯石加熱至1450°C時能轉變為高型鋯石,還可以提高透明度和明亮程度。熱處理引起的重結晶可產生纖維狀微晶,形成貓眼石效應,同時經熱處理的鋯石表面或棱角處常容易發生碎裂和小破坑,且一般韌性變差。
輻照處理
無色的鋯石經過輻照處理可變為深紅、褐紅、紫色、橘黃色,藍色鋯石輻照處理后可變成紅——紅褐色,但不穩定,在光照或加熱時很快恢復原狀,且不易檢測。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善品經輻照處理(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。
合成鋯石
合成鋯石首先由法國人于1890年合成成功。其化學組成為硅酸鋯,常用水熱法合成,還能溶于很多溶劑中,用釩或稀土元素致色,具有紫色至黃色的二色性。合成品的晶體太小,可合成3mm×2mm的紫色立方晶體,無法用于商業用途,僅有科學意義,故未能進入寶石市場。
市面上的立方氧化鋯(蘇聯石,Cubic Zirconia)合成寶石,是1977年由蘇聯制造的類似鋯石的人工寶石,其名稱與大家所知的鋯石重復,于是被誤稱為合成鋯石或方晶鋯石(Cubic Zircon)等,實際這兩種結晶體并沒有任何關系,只是共同擁有鋯(Zr)這個成分。商場里營業員口中的“鋯石”通常指的就是這種人工合成的立方氧化鋯,而非天然鋯石,它的價格遠低于天然鋯石,也是鉆石最常見的替代品,要注意別把它和天然鋯石混為一談。
參考資料 >
鋯石.中國科學院.2023-08-21