Циркели́т (CaZrTi2O7) — минерал класса окислов, представитель группы циркелита, характерный прежде всего для карбонатитов и щелочных ультраосновных пород. Назван в честь немецкого петрографа Фердинанда Циркеля. В литературе также известен под синонимами блэкеит и цирконолит.
Минерал обычно имеет чёрную или тёмно-бурую окраску, отличается высоким содержанием титана и циркония и нередко содержит примеси ниобия, тория и урана. Большинство природных циркелитов являются метамиктными, то есть их кристаллическая структура частично или полностью разрушена вследствие радиоактивного распада; при нагревании структура восстанавливается и приобретает моноклинное строение. Циркелит широко распространён в карбонатитовых массивах, где ассоциирует с перовскитом, бадделеитом, пирохлором, апатитом и другими минералами.
Свойства минералов
Структура и морфология кристаллов Циркелит обычно является рентгеноаморфным и полностью либо частично метамиктным минералом. Его первоначальная кристаллическая структура восстанавливается при нагревании до температуры около 1200 °C. По данным рентгеноструктурных исследований кристаллическая решётка циркелита имеет моноклинную сингонию, при этом обладает выраженной псевдотригональной и псевдокубической симметрией. Параметры элементарной ячейки прокалённого минерала близки к параметрам синтетического соединения CaZrTi2O7, при этом в обоих случаях число формульных единиц в ячейке составляет Z = 8. По своим параметрам структура минерала близка к тригональной. Параметры ячейки: для прокаленного минерал асоставляют = 1,258 нм; = 0,727 нм; = 1,144 нм; = 100°34′; = 1,730 : 1 : 1,573, для ля искусственного CaZrTi2O7 = 1,243 нм; = 0,726 нм; = 1,137 нм; = 100°31′; = 1,712 : 1 : 1,566.
Для циркелита также выделяется псевдогексагональная элементарная ячейка с параметрами = 0,727 нм; = 0,844 нм, = 1 : 1,161 и числом формульных единиц Z = 3, для = 0,505 нм, α = 92°, а число формульных единиц = 1.
В некоторых непрокалённых образцах фиксируются слабые отражения, соответствующие кубической структуре с параметром ячейки около a0 = 0,51 нм. Такие разновидности иногда проявляют симметрию 3m. При нагревании до 800 °C минерал переходит в неупорядоченную кубическую фазу, близкую по строению к структурному типу флюорита-церианита, а после прокаливания при 1100—1200 °C образует структуру, аналогичную моноклинному искусственному CaZrTi2O7. Переход между кубической и моноклинной фазами происходит постепенно. Кристаллическая структура циркелита наследует основные особенности гранецентрированного кубического мотива типа CaF2—CeO2, однако отличается заметными искажениями и высокой степенью упорядоченности атомов. Псевдосимметрия 3m ориентирована вдоль направления, перпендикулярного моноклинной ячейке, а деформация исходной кубической решётки происходит под небольшим углом к оси третьего порядка. Несмотря на моноклинную симметрию, по морфологическим признакам кристаллы циркелита обычно воспринимаются как тригональные с отношением осей = 1 : 1,1647.
Физические свойства Циркелит не обладает спайностью, однако для него иногда отмечается отдельность по плоскости (001). Излом минерала раковистый, полураковистый или неровный. Твёрдость по шкале Мооса составляет 5,5-6, микротвёрдость — 760—880 кг/мм². Минерал хрупок. Удельный вес изменяется в пределах 4,02-5,2 г/см³.
Окраска циркелита варьирует от чёрной и смоляно-чёрной до бурой, тёмно-бурой и иногда светло-бурой. В очень тонких осколках минерал просвечивает тёмно-коричневым цветом. Цвет черты буровато-жёлтый или шоколадно-коричневый, причём у разновидностей, обогащённых ураном, она становится более тёмной; порошок минерала имеет буровато-чёрную окраску. Блеск изменяется от металловидного и смоляного до алмазного или жирного. Для циркелита также характерна слабая магнитность.
Микроскопические характеристики В шлифах в проходящем свете циркелит имеет красновато-бурую, густо-красную, иногда жёлтую или коричневую окраску, обычно распределённую неравномерно. Минерал изотропен; показатель преломления изменяется в пределах n = 2,06-2,28. Синтетический аналог CaZrTi2O7. является двуосным и характеризуется коэффициентами преломления ng около 2,30, nm около 2,27 и np около 2,23, при двупреломлении ng − np = 0,07 и угле 2V = 80-85°. В отражённом свете циркелит выглядит светло-серым. Проявляет изотропность. Его отражательная способность составляет около 12,5 %.
Химический состав Теоретический состав циркелита включает около 16,54 % CaO, 36,34 % ZrO₂ и 47,12 % TiO₂ по массе. Фактический химический состав минерала подвержен значительным колебаниям, главным образом за счёт различного содержания Nb, Th и U. Для циркелита характерны широкие изоморфные замещения: кальций может замещаться редкоземельными элементами и ураном, тогда как титан — ниобием, железом и другими элементами. Минерал также содержит переменное количество воды, причём у метамиктных разновидностей её содержание обычно выше. В циркелите из Себльяврский массив и Африканда установлено содержание HfO₂ в пределах 0,25-0,83 %, а в образцах из Ловозёрского массива — около 0,9 % HfO2.
Минерал разлагается плавиковой кислотой, а при нагревании — также соляной кислотой, серной кислотой и едкими щелочами. Перед паяльной трубкой оплавляются только края тонких осколков минерала.
Нахождение Циркелит встречается в виде неправильных или изометричных выделений, зёрен, сростков кристаллов и лишь изредка образует отдельные мелкие кристаллы. Минерал является характерным компонентом карбонатитов и установлен практически во всех хорошо изученных карбонатитовых массивах различных регионов мира. Впервые циркелит был обнаружен в якупирангитах и магнетитовых пироксенитах Жакупиранга в ассоциации с бадделеитом и перовскитом.
В Россия циркелит известен на месторождениях Кольского полуострова. В массиве Африканда он содержится в метасоматических кальцит-пироксен-амфиболовых породах совместно с перовскитом и титанитом, причём основные скопления минерала связаны со скоплениями перовскита и кальцита. В породах Вуориярвинского и Ковдорского массивов циркелит встречается в виде мелких шестиугольных пластинок и кристаллических сростков, образуя включения в зёрнах карбоната и апатита в ассоциации с бадделеитом, цирконом, пирохлором, форстеритом, магнетитом и кальцитом. В доломит-флогопитовых породах Себльяврского массива минерал образует редкую вкрапленность и ассоциирует с флогопитом, титаномагнетитом, апатитом и бадделеитом; в участках, обогащённых апатитом, циркелит встречается в виде таблитчатых кристаллов и зёрен совместно с пирохлором.
В диопсид-кальцитовых карбонатитах Восточных Саян циркелит найден совместно с уранпирохлором, бадделеитом и форстеритом, а в пироксенитах Алдана — с апатитом и ильменитом. В Ловозёрском массиве, на горе Куйвчорр, минерал образует прожилки с пироксеном и биотитом в меланократовых щелочных породах, а на горе Пункаруайв акцессорный циркелит отмечен в фенитах контактовой зоны гранито-гнейсов и нефелинового сиенита.
За пределами России циркелит найден в россыпях Шри-Ланки, в провинции Сабарагамува, где ассоциирует с цирконом, корундом, турмалином, шпинелью и редкоземельными минералами. В карбонатитах циркелит в гипогенных условиях может замещаться гатчеттолитом вплоть до образования полных псевдоморфоз; также наблюдается его замещение агрегатами циркона, ильменита и гатчеттолита.
Искусственное получение Синтетический аналог циркелита состава CaZrTi2O7 был получен методом спекания стехиометрических количеств соответствующих оксидов с последующим отжигом при температуре 1450 °C в течение 45 часов.
Примечания
Литература
Категория:Минералы по алфавиту Категория:Окислы (минералы) Категория:Окислы и гидроокислы (минералы) Категория:Минералы моноклинной сингонии Категория:Минералы титана Категория:Минералы циркония