锆石的化学成分
锆石
[包裹体] 锆石可含愈合裂隙及矿物包物体，如磁铁矿、黄铁矿、磷灰石等
[成因及产地]宝石级锆石主要作为副矿物产于玄武岩和变质岩中，而真正有开采价值的是砂矿型锆石矿床。主要锆石矿产地有：柬埔寨、泰国、缅甸、斯里兰卡、法国、澳大利亚、美国等。中国主要产自福建明溪、海南文昌、山东，与蓝宝石共生于砂矿中。
[优化处理]锆石常用热处理以提高其质量，或改变颜色或改变锆石的类型。1、改变颜色 在氧化条件下对锆石进行加热，可产生金黄色、无色的锆石，有些可产生红色；在还原条件下对锆石进行加热，可产生天蓝色和无色的锆石，其中最重要的是越南红褐色的锆石原料，红热处理后产生无色、蓝色和金黄色。 2、改变类型 持续长时间的加热处理可引起硅和锆重结晶，将低型锆石转向高型。相应可提高相对密度、硬度、折射率、透明度等。同时，热处理引起重结晶可产生纤维状微晶，形成猫眼。
[折射率和双折射率] 高型锆石折射率1.925-1.984（±0.040），双折射率0.059；低型锆石折射率1.810-1.815（±0.030），无双折射。
[光性] 非均质体，一轴晶，正光性。
[色散] 高，其值为0.039 。
[多色性] 主要限于高型锆石，一般不明显，但热处理产生的蓝色锆石多色性较强，为蓝和棕黄至无色。
[特殊的光学效应]可具猫眼效应和星光效应。
[解理和断口] 无解理。断口呈贝壳状。锆石性脆，棱线处较容易磨损，甚至较硬的包装纸也会使它产生破损
[摩氏硬度] 变化于6-7.5之间，高型锆石为7—7.5；低型可少到6。
[相对密度]变化于3.90-4.80g/cm3之间，其中高型为4.60-4.80g/cm3，低型为3.90-4.10g/cm3。
3、低型锆石 由氧化硅和氧化锆的非晶质混合物组成，其结晶程度低，几乎呈非晶态。该类锆石折射率、双折射率、相对密度和硬度均较低，后刻面棱重影也极不明显。该类锆石常见颜色为绿色、橙色、褐色等。低型锆石经加热后可重新转变为高型锆石。
锆石的主要成分
锆石的主要成分锆石是一种常见的矿物，其主要成分是锆硅酸盐。
锆石晶体结构稳定，硬度较高，常呈透明或半透明状态。
锆石的主要成分有锆、硅和氧三种元素组成，其中锆元素的含量最高，通常超过70%。
锆石是一种重要的工业矿石，广泛用于陶瓷、耐火材料、电子器件和化学品等领域。
锆石具有优异的耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性，因此被广泛应用于各种工业生产中。
锆石陶瓷具有高强度、高硬度和良好的耐磨性，常被用于制作陶瓷刀具、陶瓷瓷器和陶瓷瓷砖等产品。
锆石中的锆元素具有很高的化学稳定性，可以有效抵抗酸碱腐蚀。
因此，锆石常被用作耐酸碱材料，用于制作耐酸管道、耐酸泵和耐酸容器等设备。
锆石还具有优异的电绝缘性能和高温稳定性，因此被广泛应用于电子器件制造中。
锆石陶瓷可用于制作电子陶瓷基板、电容器和压敏电阻器等元件。
锆石还可以用于制备化学品。
锆石中的锆元素可以通过化学反应制备锆化合物，如锆酸、氯化锆和硝酸锆等。
这些锆化合物在化学工业中具有重要作用，可用于制备其他锆化合物或用作催化剂、阻燃剂和颜料等。
锆石还被广泛应用于地质学和宝石学领域。
锆石中的锆元素可以用于测定地质年代，通过测定锆石中的铀、铅同位素比值，可以推断岩石的年龄和地质演化过程。
此外，锆石中的锆元素也可以用于制作宝石。
锆石宝石具有高折射率和良好的光学性质，可以制成各种颜色的宝石，如蓝色、绿色和红色等。
锆石的主要成分是锆硅酸盐，其中锆元素的含量最高。
锆石具有优异的物理性质和化学稳定性，广泛应用于陶瓷、耐火材料、电子器件和化学品等领域。
锆石在工业生产中发挥着重要作用，对促进工业发展和提高产品质量起着重要的推动作用。
同时，锆石在地质学和宝石学领域也具有重要的应用价值，为科学研究和宝石加工提供了重要的原材料。
【宝石学】第5章8锆石
（ （32））非透均明质-体半，透U（明＋-不）透。明，强玻璃～亚金刚 光 （4泽）。折射率和双折射率：
高型：1.925～1.984，0.059 中型：1.875～1.905，0.010～0.040 低型：1.810～1.815，0.001～0.010 （5）色散：高，0.039。
五、锆石的成因和产地
1.成因
宝石级锆石主要作为副矿物产于玄武岩 和变质岩中，而真正有开采价值的是砂矿型 锆石矿床。
2.产地
主要有柬埔寨、泰国、缅甸、斯里兰卡、 法国、澳大利亚、美国等。中国主要产自福 建明溪、海南文昌、山东，与蓝宝石共生于
锆石刻面棱磨损
5.内含物特征 锆石可含愈合裂隙及矿物包体，如磁铁
矿、黄铁矿、磷灰石等。
愈合裂隙中的 “指纹状”包体
锆石中的磷灰石包体
二、锆石的主Байду номын сангаас品种
因锆石中含有放射性元素U、Th，在其衰变过程 中会使晶体结构遭到破坏。根据结晶程度的好坏将锆 石划分为高型、中型、低型三种类型。
1.高型锆石 锆石中最重要品种。颜
1.化学成分 化学式为ZrSiO4，可含微量Fe、Mn、Ca、U、Th等。
因U、Th等放射性元素的存在，可使其结晶程度有不 同程度的降低，而分成高型、中型和低型锆石。 2.晶系及结晶习性
四方晶系，常呈四方柱、四方双锥状及板柱状。 有时可见膝状双晶，也有磨圆或水蚀卵石。
锆石晶体形态示意图
3.光学性质
四、锆石的质量评价
一般从颜色、透明度、净度、切工和重量等方面 进行评价：
1.颜色：最流行的是无色和蓝色，其中蓝色价值高。 优质的锆石在颜色上要求纯正、均匀、色调亮丽。
锆石主要成分
锆石主要成分
锆石是一种常见的矿物，其主要成分是氧化锆（ZrO2）。
锆石有很高的硬度和密度，是一种重要的宝石和工业材料。
锆石的化学组成主要是氧化锆，也含有少量的其他元素，如铪、钛、铁等。
其中，锆的含量通常在65-85%之间，铪的含量在0.5-3%之间。
锆石的颜色多样，可以是透明、无色的，也可以是黄色、红色、绿色等各种颜色。
锆石具有很高的折射率和折射率色散，使其成为宝石加工和首饰制作的理想材料。
透明无色的锆石经过切割和打磨后，可以制成各种形状的宝石，如钻石形、椭圆形、心形等。
由于锆石的价格相对较低，所以它经常被用作替代钻石的材料。
除了作为宝石，锆石还有广泛的工业应用。
由于锆石具有很高的熔点和耐腐蚀性，它可以用于制作耐火材料、玻璃加工工具、陶瓷材料等。
锆石还可以用作核燃料包覆材料，由于其稳定性和耐高温性能，被广泛应用于核电站中。
锆石还具有一些特殊的物理特性，如放射性衰变和发光性能。
某些锆石样品会发出微弱的放射线，可以用于放射性测量和地质年代学研究。
此外，锆石还可以通过外部辐射激发而发光，这种发光现象被称为磷光。
锆石的磷光性能使其在宝石鉴定和矿石勘探中具有重要的应用价值。
总结起来，锆石的主要成分是氧化锆，它具有多种颜色和形状，可以用作宝石和工业材料。
锆石具有高硬度、高密度、高折射率和折射率色散，广泛应用于宝石加工、首饰制作、耐火材料、核燃料包覆材料等领域。
锆石还具有放射性衰变和发光性能，被广泛用于放射性测量、地质年代学研究、矿石勘探等。
锆石在科学研究和工业应用中发挥着重要的作用。
锆石是什么材料
锆石是什么材料
锆石，化学成分为ZrSiO4，是一种常见的矿物，也是一种重要的工业材料。
它通常呈现出透明到半透明的外观，常见的颜色有白色、灰色、黄色、棕色等。
锆石在宝石学上也有着重要的地位，它的硬度和折射率使得它成为了珠宝和宝石加工中的重要材料之一。
锆石的主要成分是氧化锆和硅酸盐，这使得它具有一定的化学稳定性和耐磨性。
在工业上，锆石常常被用作耐火材料、陶瓷颜料、光学玻璃的原料，甚至是核反应堆的结构材料。
在珠宝加工领域，锆石也是一种常见的替代宝石材料，它的外观和性能使得它成为了一种广受欢迎的宝石替代品。
锆石的独特性质使得它在各个领域都有着重要的应用。
它的高熔点和耐火性使
得它成为了一种理想的耐火材料，常被用于制作耐火砖、耐火涂料等。
在陶瓷工业中，锆石常被用作颜料，它的高折射率和耐磨性使得它成为了一种理想的陶瓷颜料材料。
在光学玻璃的制作中，锆石也有着重要的应用，它的化学稳定性和光学性能使得它成为了一种理想的光学玻璃原料。
除了工业上的应用，锆石在宝石加工领域也有着重要的地位。
由于其外观和性
能与天然宝石相似，锆石常被用作宝石的替代品。
它的硬度和折射率使得它成为了一种理想的宝石替代品，常被用来制作项链、手链、耳环等饰品。
总的来说，锆石是一种具有多种应用的重要材料，它的化学稳定性、耐磨性和
光学性能使得它在工业和宝石加工领域都有着重要的地位。
随着科学技术的不断进步，相信锆石在更多领域会有着更广泛的应用。
锆石
力学性质
1、解理
锆石无解理 断口呈贝壳状 摩氏硬度为6—7.5，高型高，低型低。
2、硬度
3、密度 锆石的密度从高型到低型逐渐变小，范 围为3.90—4.73g/cm3。
光学性质
锆石的颜色种类繁多，
有蓝、绿、黄、棕、
褐、紫等。 抛光面为金刚光泽至 玻璃光泽，断口为油
脂光泽。
透明度为透明至半透
锆石
锆石的别名
亦称“锆英石” 日本称之为“风信子石”
产地
锆石在各种火成岩中作为副矿物产出。 在碱性岩和碱性伟晶岩中可富集成矿， 著名的产地有挪威南部和俄罗斯乌拉尔。 锆石也常富集于砂矿中。 我国的华南、华北、华东也有产出。 中国东部的碱性玄武岩中也有宝石级的 锆石。
锆石成分
锆石的主要成分是硅酸锆，它是提炼金 属锆的主要矿石。 化学分子式：Zr[SiO4]，理论组成 (wB%):ZrO2 67.1% ， SiO2 32.9%。
各种岩石品种锆石
明。
晶系与结晶习性
锆石为四方晶系。 常见晶形为四方柱状、四方双锥状，有 时晶体可呈假八面体。
锆石的用途
锆石极耐高温，其熔点达2750摄氏度。
并耐酸腐蚀。
世界上80%的锆石直接用于铸造工业、
陶瓷、玻璃工业以及制造耐火材料。
少量的锆石用于冶炼金属锆。来自
锆石UPb定年new
2. ID TIMS方法
将一个或几颗锆石溶解于氢氟酸或/硝酸，加入208Pb-235U 混合稀释剂，蒸干，再用硅胶－磷酸溶液溶解，过离子 交换柱分离U, Pb，将溶液滴在单铼带丝上，在VG354型 热电离质谱仪上用高灵敏度Daly检测器进行U, Pb同位素 分析。
ID TIMS U-Pb定年分析可以给出206Pb/204Pb, 208Pb/206Pb, 以及普通铅校正过的206Pb/238U，207Pb/235U，207Pb/206Pb 比值。
一致方程
206Pb=238U(e238t -1)； 207Pb=235U(e235t -1)
由上式可得： 206Pb / 238U = e238t -1 207Pb / 235U = e235t -1
如果测定的锆石在形成后对U-Pb同位素是封闭的， 则可以得到两个相同的年龄。
在207Pb/235U为横坐标，206Pb/238U为纵坐标的二 维图上，不同的年龄点构成了一条一致曲线。
SHRIMP分析分析出206Pb/204Pb，206Pb/238U， 207Pb/235U, 207Pb/206Pb和208Pb/232Th比值。
SHRIMP成果
第一代SHRIMP I的工作主要是在八十年代，揭示了最老 的地壳物质是形成于4.1~4.2Ga，早于以前认为的3.8Ga。 后来在2001年这一年龄又提前到4.4Ga(Wilde et al, 2001)。 在我国华北，TIMS和蒸发法得到的是3.3~3.5 Ga, SHRIMP研究发现了≥3.8 Ga的地壳物质(Liu, 1992)。
为了减少Pb丢失的影响和吸附的普通Pb, 通常在锆石溶 解前利用高压气体进行磨蚀或用酸浸滤处理.
TIMS and SHRIMP
锆块矿的地质特征与矿床类型研究
锆块矿的地质特征与矿床类型研究锆块矿是指在自然界中以锆石为主要矿物的矿石。
锆石是一种重要的工业矿石，广泛应用于陶瓷、建筑、电子和化工等领域。
在进行锆块矿的地质特征与矿床类型研究之前，我们先来了解一下锆石的基本信息。
锆石是含锆的硅酸盐矿物，化学成分为ZrSiO4。
锆石晶体结构稳定，硬度高达7.5-8，密度为4.6-4.7 g/cm³。
锆石一般呈现出透明或半透明的晶体，常见的颜色有无色、淡黄、浅褐和深褐等。
它的特点是具有高熔点、耐酸碱腐蚀和高抗蚀性能。
在地质特征方面，锆块矿常见于岩浆和变质岩中，特别是与花岗岩和碱性侵入岩密切相关。
在岩浆岩中，锆石一般形成于深部岩浆的结晶过程中，由于其结晶温度较高，相对稳定，往往成为岩浆岩的重要矿物之一。
而在变质岩中，锆石往往形成于岩石的变质过程中，通过岩浆岩的熔融与叠加作用、流体的渗透和岩石的再结晶等过程而形成。
锆块矿的地质分布具有一定的规律性，主要分布在地壳较厚、富含铝的大陆地区。
例如，我国华北地区的太行山、华北老山和华北克拉通等地区，及我国西南地区的云南和广西等地，都是锆块矿资源较为丰富的地区。
在这些地区，晚中生代的岩浆活动相对频繁，不仅有大量火山喷发和地壳运动，而且形成了大量花岗岩和变质岩，为锆块矿的形成提供了良好的地质背景。
根据矿床类型的不同，锆块矿可分为岩浆型锆石矿床和变质型锆石矿床。
岩浆型锆石矿床往往与花岗岩密切相关，形成于岩浆的结晶过程中。
这种矿床常见于构造较活跃的地区，例如我国的太行山、华北老山等地。
这些区域的岩浆活动频繁，有大量的岩浆从深部升华到地表，并与周围地质体发生接触反应，形成了大量的岩浆岩，进而形成了岩浆型锆石矿床。
变质型锆石矿床则与岩石的变质过程有关，往往伴随着岩石的变质和再结晶。
在变质过程中，岩石受到高温和高压的作用，原有的矿物结构发生改变，同时形成了新的锆石矿床。
这种类型的矿床常见于大陆碰撞带和造山带等构造带，例如我国的青藏高原和大别山等地。
宝石学-锆石
2
3.结晶特点
四方晶系，常见四方柱状晶体（四方柱与四方双锥聚形）
形 态 示 意 图
实 际 晶 体 形 态
3
4.颜色 丰富，常见无色、绿、黄、
褐、蓝、红、紫
4
5.类型
高型锆
放射性元素少，结构基本无变 化，为四方晶系。
类
型
中型锆
受衰变影响，晶格发生一
低型锆石：1.810-1.815（±0.030） DR：接近0
高型锆石的后刻 面棱重影现象
7
6.多色性 蓝色：强 蓝/无色 其它颜色：弱
7.比重：3.90~4.73 变化大 8.荧光：无——强，变化大，与体色相近。
8
9.光谱（U谱） 红区653.5强吸收线（诊断线），同时还有多条
吸收线（多达40条） 绿色：可达40条 蓝色、无色：可只有653.5nm
锆石
第十一章第五节
主讲教师 裴景成
锆石是天然宝石中RI仅低于钻石， 色散值很高的宝石，无色透明的锆石 酷似钻石，是钻石最好的天然替代品。 作为12月份的生辰石，象征着成功。
1
一、概述
1.矿物名称：锆石 Zircon 2.化学成分：
ZrSiO4，可含微量放射性元素U、Th. 由于U、Th等放射性元素的存在，可使
12
三、优化处理
热处理：改变颜色和类型
1.改变颜色
红褐色锆石
900～1000℃
还原气氛（真空）
无色、蓝色锆石
红褐色锆石
900℃
无色、金黄色锆石
氧化气氛（空气）
13
2.改变类型（增加透明度）
低型锆石 低型锆石
1450℃
锆石(锆英石)(Zircon)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟锆石(锆英石)(Zircon)Zr［SiO4］【化学组成】常含有Hf、Th、U、TR 等混入物，当其中一些混入物达一定含量时可形成许多变种。
如山口石(TR2O31093%;P2O5177%)、水锆石(含水量一般为3%～10%)、曲晶石(含较高的TR 及U，放射性使晶面弯曲而故名)、富铪锆石(HfO2 可达24%)等。
由于锆石中常含Th、U，故测定锆石中Th/U 的含量和由它们蜕变而成几种铅同位素间的比值和它们与U 的比值，可测定锆石及其母岩的绝对年龄。
由于Pb 元素很难进入锆石晶格，锆石结晶时U 与Pb 发生强烈分馏，因此锆石是良好的U-Pb 同位素定年对象。
此外，越来越多的研究表明，锆石环带状增生的现象十分普遍，结合微区定年法可以反映与锆石生长历史相对应的地质演化过程。
锆石同时还是很可靠的压力仓（pressurevessel），能够保存来自其母岩或早期变质作用的包裹物。
20 世纪末开始在一些具有争议性的变质带展开了一系列针对锆石的包裹物检测和微区定年工作，成效显着（Vavraetal.,1996,Hermanetal.,2001,Katayamaetal.,2001）。
【晶体结构】四方晶系；a0=0.662nm,c0=0.602nm;Z=4。
在结构中，［SiO4］四面体呈孤立状，彼此借助Zr4 相联结；且二者在c 轴方向相间排列。
Zr4+的配位数为8，呈由立方体特殊畸变而成的［ZrO8］配位多面体。
整个结构也可视为由［SiO4］四面体和［ZrO8］多面体联结而成。
【形态】晶体呈四方双锥状，柱状，板状(图G-1)，可依(011)成膝状双晶。
图G-1 锆石的晶体(其中(a)、(b)、(c)、(d)、(e)引自潘兆橹，1993，(f)据赵珊茸，产于福建魁歧岩体晶洞中)四方柱:m｛110｝,a｛100｝;四方双锥:p｛111｝,u｛331｝;复四方双锥:x ｛311｝。
锆石测年基本原理
一、基本原理1、锆石的物理性质锆石的主要成分是硅酸锆，化学分子式为Zr[SiO4]，除主要含锆外，还常含铪、稀土元素、铌、钽、钍等。
由于锆石常含有Th 、U ，故测定锆石中的Th/U 的含量的由它们脱变而成的几种铅同位素间的比值以及它们与U 的比值，可测定锆石及其母岩的绝对年龄。
由于Pb 同位素很难进入锆石晶格，锆石结晶时的U 与Pb 发生强烈分馏，因此锆石是良好的U-Pb 同位素定年。
此外，越来越多的研究表明，锆石环带状增生的形象十分普遍，结合微区定年法就可以反映与锆石生长历史相对应的地质演化过程。
锆石同时还是很可靠的“压力仓”，能够保存来自其母岩或早期变质作用的包裹物。
锆石晶体呈四方双锥状、柱状、板状。
锆石颜色多变，与其成分多变有关；玻璃至金刚光泽，断口油脂光泽；透明至半透明。
解理不完全；断口不平坦或贝壳状。
硬度7.5-8。
相对密度4.4-4.8，性脆。
当锆石含有较高量的Th 、U 等放射性元素时，据放射性，常引起非晶质化，与普通锆石相比，透明度下降；光泽较暗淡；相对密度和相对硬度降低；折射率下降且呈均质体状态。
锆石按成因分为高型锆石和低型锆石。
宝石学中依据锆石中放射性元素影响折光率、硬度、密度的程度将它分为“高型”、“中间型”、“低型”三种。
锆石属四方晶系。
晶体形态呈四方柱和四方双锥组成的短柱状晶形，集合体呈粒状。
强的晶格能和对Pb 的良好保存性，丰富的、可精确分析的U 含量和低的、可忽略的普通Pb 含量是其特点。
锆石U-Pb 体系是目前已知矿物同位素体系封闭温度最高的，锆石中Pb 的扩散封闭温度高达900℃，是确定各种高级变质作用峰期年龄和岩浆岩结晶年龄的理想对象。
另外，锆石中含有较高的Hf 含量，大多数锆石中含有0.5－2%的Hf ，而Lu 的含量较低，由176Lu 衰变成的176Hf 极少。
因此，锆石的176Hf/176Lu 可以代表锆石形成时的176Hf/177Hf 初始比值，从而为讨论其成因提供重要信息。
锆 石
锆石因为无色锆石极像钻石，一直有意无意地被当作钻石。
传说佩戴锆石能获得智慧、荣誉、和财富。
若锆石的光泽一旦消失，则是危险的信号。
一．宝石学性质：1．化学组成：ZrSiO4可含微量的Mn、Fe、Ca及放射形元素U、Th等。
放射性元素的辐射，造成锆石可有高、中、低三种不同的结晶程度。
其中，低型锆石为非晶态。
2．结晶习性：四方晶系。
常为两端带四方双锥的四方柱。
但在冲积砂矿中表现为砾石状。
3．颜色：常见有无色、天蓝色、绿色、黄绿色、黄色、棕色、红褐色等。
其中无色、天蓝色、和金黄色是由热处理产生的，也是锆石最重要的品种。
4．折射率和双折射率：两者从高型锆石到低型锆石均降低。
高型锆石的折射率为1.90-2.01，低型锆石为1.78-1.87；双折射率从0.060将低至0。
色散较强，达到0.038。
5．光泽与透明度：抛光面为金刚光泽至玻璃光泽，断口为油脂光泽。
6．多色性：尽管锆石的双折射率很大，但其多色性一般表现不明显仅热处理产生的蓝色锆石表现出强二色性（蓝色 - 浅棕黄色至无色）。
7．吸收光谱：锆石的可见光吸收光谱中可具有2 - 40多条吸收线。
其中653.5nm和660nm是锆石的特征吸收线，即使是无色的锆石也可具有653.5nm吸收线。
8．硬度与比重：高型锆石的硬度为7-7.5，低型锆石的硬度为6，两者均较脆，其边角常有破损。
高型锆石的比重为4.6-4.8，低型锆石为3.9-4.2。
9．内含物：高型锆石的后刻面棱重影十分明显，而低型锆石常具平直色带，有时可见两个方向的色带。
10．特殊光学效应：可具猫眼效应、星光效应。
二．产地：高型锆石主要产于柬埔寨、泰国、越南。
斯里兰卡、中国海南文昌也有产出。
宝石级的低型、中型锆石仅产于斯里兰卡。
三．锆石的优化处理：1．改变颜色：①在还原条件下，加热棕色、红褐色的锆石原料，可产生天蓝色或无色锆石。
经热处理产生的蓝色锆石会部分恢复原有的褐色，产生不悦目的褐蓝色。
这时，将它们放在有木炭的坩埚里加热至800-900摄氏度，即可完全转变为蓝色。
金属合成锆石原理及应用
金属合成锆石原理及应用锆石是指富含锆的矿石，其主要成分是锆硅酸盐。
锆石矿石原理合成金属锆石的过程是通过化学反应将金属锆与其他元素或化合物反应生成。
以下是合成金属锆石的原理及应用的详细分析。
一、金属合成锆石的原理金属合成锆石的原理主要分为两个步骤：锆的提取和锆与硅酸盐的反应。
1. 锆的提取锆一般通过矿石中的锆石矿石进行提取。
首先，将锆石矿石经过破碎、选矿和浸取等处理，得到含锆的溶液。
然后，使用溶剂萃取法或离子交换法等方法将溶液中的锆分离提取出来。
最后，经过精细处理和炉热焙烧等步骤，得到纯度较高的锆粉末。
2. 锆与硅酸盐的反应将合成的锆粉末与硅酸盐反应，得到金属合成锆石。
一般采用的反应方式是高温固相反应。
将锆粉末和硅酸盐按照一定的比例混合均匀，然后将混合物置于高温环境下进行烧结。
在高温下，锆粉末与硅酸盐发生反应，生成含锆的锆硅酸盐化合物。
这个化合物具有锆石矿石的结构和性质，可以被称为金属合成锆石。
通过控制反应的温度、时间和反应物的配比等因素，可以得到不同性质的金属合成锆石。
二、金属合成锆石的应用金属合成锆石具有丰富的应用价值，下面将对其几个主要应用领域进行介绍。
1. 高温结构材料金属合成锆石具有优异的高温稳定性和尺寸稳定性，可以用于制备高温结构材料。
其中，尤以氧化锆（ZrO2）为主要成分的金属合成锆石，具有优异的耐热性、耐腐蚀性和机械强度，在高温工况下可以保持结构的稳定性和强度，因此被广泛应用于航空航天、能源和化工等领域的高温设备和零部件中。
2. 电子材料金属合成锆石作为电子材料具有良好的电学性能和热学性能，可以用于制备电容器、阻容器和介电体等器件。
其中，氧化锆是一种广泛使用的介电体材料，具有较高的介电常数和低的介电损耗，被广泛应用于电容器、传感器和滤波器等电子器件中。
3. 生物材料金属合成锆石具有良好的生物相容性和生物活性，可以用于制备生物材料。
例如，氧化锆具有良好的生物稳定性和机械强度，被广泛应用于骨科义齿、人工关节和人工骨骼等医疗器械中。
锆石
• 5)锆石众多的吸收线，是锆石鉴定的一个重要特 征。 • 其中653．5nm强吸收带是其特征吸收，而且不同 颜色不同产地的锆石的吸收线数量也不同。如在 缅甸产的一种绿褐色的锆石吸收线数量最多，一 个样品上可多达40多条吸收线；斯里兰卡锆石吸 收线的数量要少些，一般有14条吸收线；新南威 尔士Uralla的橙色锆石吸收只有几条；法国 Auvergne产的红色锆石只显示几条模糊的带。热 处理无色、天蓝色和金黄色的锆石吸收极弱；常 只有653．
3．中型锆石 结晶程度介于高型和低型之间的锆石，其物 理性质也介于高型和低型锆石之间。目前中 • 型锆石仅出产于斯里兰卡。常呈黄绿色、绿黄色、 褐绿色、绿褐色，深浅不一，主要呈现黄 • 色和褐色的色调。中型锆石在加热至1450℃时， 可向高型锆石转化，部分可具有高型锆石的物理 特征，但处理后的中型锆石，常呈混浊、不透明 状，不太美观，所以市场上很少出现这类锆石， 仅供收藏。
4．折射率和双折射率 折射率从高型至低型逐渐变小， 高型：折射率1．925～1．984(±0．040)，双折率 0．040～0．060 3 中型：折射率1．875～1．905(±0．030)，双折率 0．010—0．040，介于高型与低型之间； 低型：折射率1．810～1．815(±0．030)，双折率 无至很小。
在鉴定中还会遇到象榍石、透辉石等宝石与锆石相 混，鉴别方法如下： 1)榍石密度近于3．52，低于任何一种锆石；榍 石为二轴晶，而锆石为一轴晶；榍石三色性明显， 常呈微绿黄一微红黄一无色。 2)硼铝镁石常与褐黄色的锆石相混，放大检查 时均可出现重影线，但其折射率为1．668— 1．707，比锆石低得多。 3)绿色蓝宝石易与绿色低型锆石相混，但从折 射率上也较容易区别。蓝宝石的折射率较低， 1．762～1．770，很少高于1．780，而低型锆石 的折射率很少低于1．780。另外，蓝宝石的吸收 是450nm的吸收带，而低型锆石的吸收只是以 653．5nm为中心的模糊吸收带。
锆石
锆石英文名称zircon ①硅酸锆的矿物，也称“锆英石”。
化学式为zrsio4，常混有一定量的铁(fe2o3 0．35％或更多)、钙(cao 0．05％～4％)、铪(hfo2可达4％或更高)，此外还可含有铀、钍、稀土、磷等元素。
四方晶系。
晶体呈柱状，常为四方柱与四方双锥的聚形，也见粒状集合体和砾卵石状的晶体(即所谓的曲晶石)。
锆石因所含杂质等的不同，而有白、蓝、橘红、褐、红、绿、黄等色，除了紫色色谱外，几乎包括了所有的颜色。
透明或微透明。
玻璃光泽，晶面金刚光泽。
锆石因常有放射性元素铀、钍的混入，而发生非晶质化的蜕变(蜕晶质化)，致使其物化性质也有所改变；另外，锆石实际上包含了一族在化学成分和物理性质上近似的矿物，如所谓高型、中型、低型锆石、铪锆石、水锆石、曲晶石等等。
所以其光性会因品种的不同而有些微的差别。
一般说来，其通常为一轴正晶，但低型锆石为二轴正晶，+2v＝0o～10 o。
折射率no＝1．782～1．960，ne＝l．827～2．015；重折率0～0．065。
色散一般较强，可达0．039。
有色品种可见弱的多色性；如蓝色者：蓝－灰黄或无色；绿色者：很弱的绿－绿或黄色；红色者：红紫－褐。
在紫外线照射下可有强弱不等、因品种而异的荧光。
硬度6～8。
相对密度3．9—4．8。
解理平行{110}，但很少见。
断口不平坦或贝壳状。
高型锆石性脆，低型锆石具较强的韧性。
锆石还因含微量放射性元素而具有不同程度的放射性。
颗粒较大的晶体见于伟晶岩中，也有呈晶簇状产于玄武岩等喷出岩的孔隙和裂隙中。
岩石经风化剥蚀后，进人砂矿。
此外也见于变质岩中。
世界各地有许多锆石砂矿，但宝石级锆石主要来自斯里兰卡、柬埔寨、缅甸、泰国、捷克、澳大利亚、挪威、法国等地。
我国海南岛等地也有产出。
除作宝石外，锆石也是一种重要的工业原料，用于提炼稀有金属锆和铪等，也用于制耐酸耐火的坩埚、含锆的特种陶瓷、炼制人工锆石晶体等等。
②“锆石”一词，有时(主要是商界和普通消费者)也被用来称呼人工合成的“立方氧化锆”。
锆石
锆石
锆石（Zircon ）四方晶系的岛状硅酸盐矿物，提炼金属锆的主要矿石。
锆石广泛存在于酸性火成岩，也产于变质岩和其他沉积物中。
锆石的化学性质很稳定，所以在河流的砂砾中也可以见到宝石级的锆石。
锆石可耐受3000℃以上的高温。
锆石的化学成分： Zr[SiO ₄]，晶体呈短柱状，通常为四方柱、四方双锥或复四方双锥的聚
形。
锆石颜色多样，有无色、紫红、金黄色、淡黄色、石榴红、橄榄绿，香槟，粉红，紫蓝，苹果绿等，一般有无色、蓝色和红色。
色散高，有金刚光泽。
无解理。
摩氏硬度7.5-8，比重 4.4-4.8。
理论组成(wB%)：ZrO 267.1，SiO 2 32.9。
有时含有MnO 、CaO 、MgO 、Fe 2O 3、Al 2O 3、TR 2O 3、ThO 2、U 3O 8、TiO 2、P 2O 5、Nb 2O 5、Ta 2O 5、H 2O 等混入物。
杂质含量较高，ZrO 2、SiO 2含量相应较低时，其物理性质也发生变化，硬度和相对密度降低，且常变为非晶态。
锆石晶体结构crystal structure
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锆石（Zircon ）
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锆石（Zircon ）
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锆石（Zircon ）
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锆石的化学成分研究
摘要：在分析前人资料的基础上，简要地介绍了锆石的化学成分等特征。
通过Ｘ－射线荧光光谱分析和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪（ＬＡ－ＩＣＰ－ＭＳ）对部分矿区的锆石的化学成分进行了研究。
关键词：锆石结构形态化学成分微量元素非晶质化
锆石简介
锆石是一种硅酸盐矿物，它是提炼金属锆的主要矿石，含有Hf、Th、U、TR等混入物。
锆石的主要化学成分：硅酸锆；化学组成为Zr[SiO₄]，晶体属四方晶系的岛状结构硅酸盐矿物。
晶体呈短柱状，通常为四方柱、四方双锥或复四方双锥的聚形。
锆石颜色多样，有无色、紫红、金黄色、淡黄色、石榴红、橄榄绿，香槟，粉红，紫蓝，苹果绿等，一般有无色、蓝色和红色品种。
色散为0.039（高）。
光泽为强玻璃光泽至金刚光泽。
无解理。
摩氏硬度6～7.5，比重大，密度：多数在3.90～4.73 g/cm³。
高型：4.60～4.80 g/cm³。
中型：4.10～4.60 g/cm³。
低型：3.90～4.10 g/cm³。
锆石的化学成分
理论化学组成(wB%)：ZrO267.22%，SiO2 32.78%。
有时含有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等杂质含量较高，而ZrO、SiO2含量相应较低时，其物理性质也发生变化，硬度和比重降低。
锆石一般具弱放射性，有些锆石英因含U、Th等，因放射性较强而产生非晶质化现象，这种锆石硬度可降至6，比重可降至3.8。
因而形成多种变种：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较高；曲晶石，含较高TR2O3、U3O8，因晶面弯曲而故名；水锆石，含H2O 3~10%；铍锆石，BeO 14.37%，HfO2 6.0%；富铪锆石，HfO2 可达24.0%。
有些锆石因含U、Th等，由于放射性较强而产生非晶质化，变为非晶态。
锆石的结构形态
锆石是硅酸盐类矿物，按其物理性质和化学成份可分为高型和低型两个变种。
结晶完整的晶体多为“高型”；晶体极差或无晶者为“低型”。
由于放射性元素，使得锆石的内部结构遭到破坏，根据内部结构特点，分为高型锆石、中型锆石和低型锆石三种。
但就宝石价值来说，高型锆石价值较高。
锆石的晶体属四方晶系，a0=0.662nm，c0=0.602nm；Z=4。
结构中Zr与Si沿c轴相间排列成四方体心晶胞。
晶体结构可视为由[SiO4]四面体和[ZrO8]三角十二面体联结而成。
[ZrO8]三角十二面体在b轴方向以共棱方式紧密连接。
复四方双锥晶类，D4h-4/mmm（L44L25PC）。
晶体呈四方双锥状、柱状、板状，且形态与成分密切有关。
主要单形：四方柱m、a，四方双锥p、u，复四方双锥x。
可依成膝状双晶。
可与磷钇矿成规则连生。
矿区研究：山东昌乐锆石的化学成分研究
1.样品来源
本文锆石样品（图２）主要来源于山东省昌乐县境内的五图———北岩蓝宝石砂矿（图３）中，作为蓝宝石矿区的一种重要伴生矿物产出。
样品是从对大颗粒蓝宝石进行挑选后剩下的各种矿物的混合物中挑选出来的。
2. 化学成分
锆石的化学式为ＺｒＳｉＯ４，化学成分中ＺｒＯ２和ＳｉＯ２的理论值分别为６７．１％和３２．９％，经常含有类质同象混入物Ｈｆ，也常含Ｔｈ，Ｙ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｔａ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｕ等。
笔者通过Ｘ－射线荧光光谱分析和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪（ＬＡ－ＩＣＰ－ＭＳ）对其化学成分进行了研究。
2.1 X－射线荧光光谱分析
表１结果显示，Ｚｒ－１，Ｚｒ－２，Ｚｒ－３三类样品中主元素ＺｒＯ２和ＳｉＯ２的质量分数逐渐递减，表明一定有更多的杂质离子以类质同象替代了结构中的Ｚｒ和Ｓｉ离子。
ＺｒＯ２和ＳｉＯ２的质量分数逐渐降低，引起锆石的非晶质化，从而使样品的物理性质发生改变。
样品中杂质元素的质量分数较高的主要是Ａｌ２Ｏ３，ＣａＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３和ＢａＯ，其中Ｆｅ２Ｏ３的质量分数从Ｚｒ－１到Ｚｒ－３逐渐递减，与其黄色调逐渐减少具有一定的关系。
三类样品中Ｙ２Ｏ３的质量分数非常相近。
Zr-3中还有微量的As2O3。
2.2 LA-ICP-MS测试微量元素
(1) 杂质元素中P, Ti, Sc等的质量分数较大，尚有少量的Cu,Zn,Co,Ni,Mo等元素。
其中最典型的是Sc的质量分数非常高，说明红锆石与基性岩石有成因联系。
因为所有的资料研究均表明，Sc在基性和超基性岩中比在中性、酸性和碱性岩中有较高的质量分数。
(2) 放射性元素主要是U和Th，其次还有少量的Ua, Ue, Sr, Nb等。
大量研究表明，不同成因锆石具有不同的Th, U质量分数及Th/U比值。
岩浆锆石的Th, U质量分数较高，Th/U比值一般大于0. 4，变质锆石的Th, U质量分数低，Th/U比值一般小于0. 1。
3.1 结论
昌乐错石化学成分主要为ZrOz和SiOz ,微量元素主要有Fe,Ti,P,Sc,Ni等杂质元素，还有部分放射性元素和稀土元素;放射性元素主要为U和Th等，稀土元素以富忆族元素为特征，富集HREE，明显的C'.e正异常，微弱的Eu负异常。