Циркели́т (CaZrTi ₂ O ₇ ) — минерал класса окислов , группы циркелита, назван по имени немецкого петрографа Фердинанда Циркеля .

Синонимы: блэкеит, цирконолит.

Свойства минералов

Структура и морфология кристаллов

Рентгено-аморфный, полностью или частично метамиктный . Кристаллические строение восстанавливается нагреванием минерала при 1200 °C.

Моноклинная сингония (псевдотригональный и псевдокубический). Параметры ячейки: для прокаленного минерала a ₀ = 1,258 нм ; b ₀ = 0,727 нм; c ₀ = 1,144 нм; β = 100°34′; a ₀ : b ₀ : c ₀ = 1,730 : 1 : 1,573. Для искусственного CaZrTi ₂ O ₇ a ₀ = 1,243 нм ; b ₀ = 0,726 нм; c ₀ = 1,137 нм; β = 100°31′; a ₀ : b ₀ : c ₀ = 1,712 : 1 : 1,566. В обоих случаях число формульных единиц в ячейке Z = 8. По параметрам решетка очень близка к тригональной.

Для псевдогексагональной ячейки a _h = 0,727 нм ; c _h = 0,844 нм, a _h : c _h = 1 : 1,161; число формульных единиц в ячейке Z = 3; a c _rh = 0,505 нм, α = 92°; число формульных единиц Z = 1.

У некоторых непрокаленных циркелитов обнаруживается несколько слабых линий отвечающих интенсивным отражениям (111, 220, 311) кубической структуры с a ₀ = 0,51 нм . Непрокаленные циркелиты также иногда обнаруживают ясную симметрию 3m. После нагревания до 800°С минерал дает дифракционную картину, свойственную неупорядоченной кубической фазе с a ₀ = 0,503—0,507 нм , близкой к структурному типу флюорита - . После прокаливания до 1100—1200 °С минерал даёт рентгенограмму, аналогичную рентгенограмме моноклинного искусственного CaZrTi ₂ O ₇ . Переход от кубической фазы к моноклинной совершается более и менее постепенно. Структура наследует основные черты гранецентрированного кубического мотива CaF ₂ —CeO ₂ , является её производной, но с заметным искажением. Псевдосимметрия 3m установлена вдоль перпендикуляра к моноклинной ячейке. Направление деформации кубической F-решетки составляет небольшой угол с осью третьего порядка исходного куба. Большое количество слабых отражений на дифрактограмме искусственного CaZrTi ₂ O ₇ говорит о высокой степени упорядоченности атомов в кристаллической структуре .

На основе гониометрических данных невозможно установить моноклинную сингонию минерала. Морфологически кристаллы воспринимаются как тригональные с отношением осей a : c = 1 : 1,1647.

Физические свойства

Спайности нет, отмечалась отдельность по (001). Излом раковистый до полураковистого, неровного. Твёрдость по шкале Мооса 5,5—6. Микротвёрдость 760—880 кГ/мм ² . Хрупок. Удельный вес 4,02—5,2 г/см ³ . Цвет чёрный, смоляно-чёрный, бурый, тёмно-бурый, иногда светло-бурый. В очень тонких осколках просвечивает тёмно-коричневым цветом. Черта буровато-жёлтая, шоколадно-коричневая, темнее у разностей, обогащённых ураном . Порошок (черта) буровато-чёрный. Блеск металловидный, смоляной, иногда алмазный до жирного. Слабо магнитен.

Микроскопические характеристики

В шлифах в проходящем свете цвет красновато-бурый, густо-красный, иногда жёлтый или коричневый, окраска неоднородна. Изотропен. Коэффициент преломления n = 2,06—2,28 . Искусственный CaZrTi ₂ O ₇ двуосный; коэффициенты преломления n _g около 2,30, n _m около 2,27, n _p около 2,23; разность n _g − n _p = 0,07 ; 2V = 80—85°С. В шлифах в отражённом свете светло-серый. Изотропен. Отражающая способность 12,5 %.

Химический состав

CaO — 16,54 %; ZrO ₂ — 36,34 %; TiO ₂ — 47,12 % по массе. Состав циркелитов довольно сильно колеблется; основное различие состоит в содержании Nb , Th и U . Широко проявляются изоморфные замещения ( Ca на редкоземельные элементы и U; Ti на Nb, Fe др.). Содержит непостоянное количество воды , более высокое у метамиктных разностей.

В циркелите из и Африканды установлено 0,25—0,83 % HfO ₂ , из 0,9 % HfO ₂ . Разлагается в плавиковой кислоте , при нагревании — в соляной , серная кислота и едких щелочах. Перед паяльной трубкой оплавляются лишь края тонких осколков.

Нахождение

Встречается в виде неправильных или изометрических выделений, зерен, сростков кристаллов, редко отдельных мелких кристаллов.

Характерный минерал карбонатитов; обнаружен почти во всех детально изученных карбонатитах различных районов. Установлен впервые в и магнетитовых пироксенитах Жакупиранги ( Бразилия ) совместно с бадделеитом и перовскитом .

В России встречен в ряде мест на Кольском полуострове . В центральной части пироксенитового массива Африканда содержится в метасоматической кальцито - пироксено - амфиболовой породе с перовскитом и титанитом ; основная масса выделений циркелита приурочена к скоплениям перовскита и кальцита . В апатито - форстерито - магнетитовых и других породах Вуориярвинского и Ковдорского массивов циркелит в виде мелких шестиугольных пластинок и кристаллических сростков образует включения в зернах карбоната и апатита в ассоциации с бадделеитом , цирконом , пирохлором , форстеритом , магнетитом , апатитом , кальцитом . В доломито - флогоштовых породах Себльяврского массива циркелит, образующий редкую вкрапленность, тесно ассоциируется с флогопитом , титаномагнетитом , апатитом и бадделеитом; в участках, обогащенных апатитом, он обнаруживается в виде таблитчатых кристаллов и зерен в ассоциации с пирохлором.

В диопсидо - кальцитовых карбонатитах Восточных Саян циркелит обнаружен с и бадделеитом, а также с форстеритом, в пироксенитах Алдана — вместе с апатитом и ильменитом .

В Ловозерском массиве на горе Куйвчорр циркелит с пироксеном и биотитом образует прожилки в меланократовой щелочной породе; на горе акцессорный циркелит отмечен в зоны контакта гранито-гнейсов с нефелиновым сиенитом .

Найден в россыпях на Шри-Ланке в провинции Сабарагамува в ассоциации с цирконом , корундом , турмалином , шпинелью и редкоземельными минералами. В карбонатитах циркелит в гипогенных условиях замещается , вплоть до образования полных псевдоморфоз. Проявляется также замещение циркелита агрегатом циркона , ильменита и .

Искусственное получение

CaZrTi ₂ O ₇ получен в результате спекания стехиометрических количеств соответствующих окислов и последующего отжига при 1450 °C в течение 45 часов.

Примечания

Литература

1. Чухров Ф. В., Бонштедт-Куплетская Э. М. Минералы. Справочник. Выпуск 3. Сложные окислы, титанаты, ниобаты, танталаты, антимонаты, гидроокислы. — Москва: Наука, 1967. — 676 с.