Камни под микроскопом: циркон

Микромир циркона: коричневые зоны и метамиктное состояние. Разбираем, как радиоактивные элементы меняют структуру кристалла, но не делают его опасным, и почему геологи ценят этот камень.

Недавно в микроскопе у нас побывал циркон (ZrSiO₄). Это крайне удивительный минерал, обладающий высоким показателем преломления (1,92 до 2,01).

На первый взгляд ничего необычного, красивый, полностью прозрачный камень — изъянов нет. Но, перевернув камень на «живот», только при большом увеличении была замечена мелкая коричневая цветовая зональность, которую удалось зафиксировать всего в двух местах.

Итак, природа такого эффекта, как зональная окраска, у циркона не уникальная, но интересная. Здесь полезно знать, что такое метамиктная фаза радиоактивного распада. Это происходит из-за включения в структуру циркона радиоактивных элементов, таких как уран (U) и торий (Th). Со временем накопление повреждений приводит к разрушению кристаллической структуры, и циркон переходит в метамиктное состояние. Это состояние характеризуется потерей дальнего порядка в расположении атомов, хотя ближний порядок может сохраняться.
Наличие мелких зональных коричневых полос в нашем образце циркона может быть связано с процессами радиоактивного распада и метамиктизации. В зонах с повышенной радиацией может происходить окисление железа (Fe) или других примесей, что также способствует появлению зонального коричневого цвета.

Наш циркон совершенно не опасен и является абсолютно безобидным. Примеси урана и тория есть практически в каждом цирконе, но в ювелирных образцах они находятся в маленьких концентрациях и не несут никакой опасности для человека.

Кроме ювелирного дела циркон широко используется в геохронологии для определения возраста пород методом уран-свинцового датирования.