На протяжении веков для цирконов различной окраски использовались разнообразные названия, но ни одно из них не обладало какими-либо особыми достоинствами, и они были отвергнуты. В прошлом бледные и желтые цирконы называли жаргоном,, коричневую разновидность — цирконитом, а красновато-коричневые камни—гиацинтом. Бесцветные цирконы редко встречаются в природе, и те, которые можно обычно видеть, первоначально были желтыми или коричневыми, но утратили окраску в результате термической обработки. Весьма популярные голубые цирконы и некоторые золотисто-желтые камни также получают нагреванием. Кроме бесцветных и голубых камней, наиболее эффектными разновидностями являются травяно-зеленая, золотисто-желтая в красная. Другие обычные цвета цирконов — коричневый, желтовато-зеленый и небесно-голубой (цветное фото VIII).
Название минерала — «циркон» — заимствовано из французского языка, но каково действительное происхождение этого слова, совершенно неясно. Возможно, оно происходит от арабского zarfeun (киноварь) или персидского zargQn (золотистый цвет). Слово «жаргон» (jargoon, или jargon) имеет такое же происхождение и является, по существу, другой формой слова «циркон». Слово «гиацинт» (или «джацюгг») происходит от латинского hyacintlms, которое является транслитерацией греческого слова шшчВо§. В греческой мифологии так звали несчастного юношу, в дикий цветок гиацинт, как предполагали, вырос на крови убитого юноши. Это название стали прилагать также к камням, имеющим сходную окраску, среди которых, вероятно, были и синие камни, ныне называемые сапфирами. Плиний сравнивал гиацинт с аметистом, причем сравнение это было явно не в пользу гиацвша:.
«От этого камня (аметиста) резко отличается гиацинт, хотя по цвету они и похожи. Наибольшее различие состоит в тем, что яркий фиолетовый цвет, который столь блистателен у аметиста, у гиацинта разбавлен».
Время шло, и название «гиацинт» стали использовать для обозначения прозрачных корундов, а затем, когда для обозначения синей и красной разновидностей корунда вошли в употребление термины «сапфир» и «рубин», название «гиацинт» сохранилось за другими разновидностями, из которых наиболее обычной была желтая. В средние века, когда о свойствах минералов почти ничего не знали, название «гиацинт» широко прилагалось ко всем желтым камням, но впоследствии, с ростом знаний, закрепилось за вавбо-лее обычными из них — желтыми цирконами с Цейлона. Кунц использовал для их обозначения причудливое название «звездный свет» (starlight, или starlite).
Следует отметить, что термин «гиацинт» (или «джацинт») неправильно использовался для обозначения других драгоценных камней сходной окраски — корунда («восточный гиацинт») и граната или шпинели («гиацинт»). Вводящими в заблуждение и неправильными являются названия «матура-алмаз» для бесцветного циркона и «сиамский аквамарин» для голубовато-зеленого циркона. Более того, как бесцветная, так и синяя синтетическая шпинель выдавалась за синтетический циркон. Хотя в искусственном получении цирконов были достигнуты значительные успехи, синтез их не приобрел коммерческих масштабов, и неизвестно, приобретет ли он их вообще.
Химический состав циркона сравнительно прост. Циркон является силикатом циркония с формулой ZrSi0
, но он неизменно содержит примесь железа, меди, цинка, кальция, титана, гафния, а также редкоземельных и радиоактивных элементов. Химики долгое время подозревали, что в цирконе содержится неизвестный элемент, но лишь в 1923 г. из циркония был выделен гафний (от Гафния, старого названия Копенгагена).
Циркон является уникальным среди драгоценных камней, потому что обладает очень широким разбросом величин плотности и светопреломления; они выходят за те пределы, которые можно объяснить различиями в химическом составе или наличием пустот (у экземпляров с низкой плотностью). Хотя об исключительно большом разбросе величин плотности цирконов знали давно, разности этого минерала были определены лишь в начале нынешнего столетия
. В некоторых кристаллах ионы циркония, кремния и кислорода имеют упорядоченное и правильное расположение, характерное для кристаллической структуры. Структура такова, что каждый ион циркония окружен восемью ближайшими ионами кислорода, но такое расположение ионов не отличается высокой стабильностью, и во многих кристаллах упорядоченное расположение ионов частично или полностью нарушено. Подобное изменение, совершающееся без изменения химического состава, носит название метамиктного
распада. Сейчас установлено, что нарушение первичной кристаллической структуры обусловлено альфа-частицами, испускаемыми радиоактивными элементами, присутствующими в кристалле (некоторое количество тория обычно замещает часть циркония, а весьма характерные спектры поглощения многих цирконов связаны, по-видимому, с присутствием также ионов четырехвалентного урана). Ниже описаны три типа цирконов.
а. Нормальный циркон.
Этот тип включает отчетливо тетрагональные кристаллы, такие, как красные кристаллы из Эспали-Сент-Марселя. Кристаллы обычно очень просты по форме, причем наиболее развитыми гранями являются четыре грани призмы и примыкающие к ним четыре грани пирамиды (рис. 127, цветное фото VIII). Иногда вместо граней одной из пирамид или в дополнение к ним присутствуют грани другой пирамиды. Можно отметить, что по форме кристаллов
Рис, 127, Кристаллы циркона,.
циркон весьма напоминает касситерит (оловянный камень) и рутил. Плотность высокая: она колеблется от 4,65 до 4,71, но наиболее обычны кристаллы со средней величиной плотности 4,68. В связи с тем что циркон относится к тетрагональной сингонии, он является оптически одноосным. Двупреломление его исключительно высокое и варьирует от 0,058 до 0,059; в этом отношении циркон превосходит все другие драгоценные камни за исключением сфена. Следствием высокого двупреломления является то, что при разглядывании через площадку отчетливо наблюдается раздваивание противоположных ребер. Величина обыкновенного показателя преломления колеблется от 1,924 до 1,933, а необыкновенного — от 1,983 до 1,992. Поскольку необыкновенный показатель преломления больше, чем обыкновенный, оптический знак кристаллов циркона положительный. При термической обработке циркона физические свойства его не изменяются, за исключением того, что может наблюдаться изменение или полное исчезновение окраски. Нормальный циркон несколько тверже, чем метамиктный (ем. ниже); твердость его около 754 по шкале Мооса.
Кристаллы нормального циркона обладают несовершенной спайностью, параллельной граням призмы, и еще более несовершенной спайностью, параллельной граням наиболее обычно встречающейся пирамиды. Самые характерные цвета нормального циркона — медово-желтый, светло-зеленый, синий и красный.
Такой циркон является кристаллическим еиликатом циркония и соответствует минералу циркону. Поэтому и уместно называть его нормальным цирконом.
б. Метамиктный циркон.
Этот редкий тип циркона был обнаружен на Цейлоне в виде окатанной гальки, не имевшей следов кристаллической формы. Его плотность и показатели преломления низки и колеблются от 3,94 до 4,10 и от 1,78 до 1,84 соответственно. Преломление весьма близко по характеру к простому, но в действительности никогда не является таковым — всегда наблюдается небольшое двупреломление. Иногда такой циркон является оптически двуосным. Твердость его ниже, чем твердость циркона, и равна 6 по шкале Мооса.
Метамиктный циркон состоит из аморфного кремнезема SiO^ и аморфной или микрокристаллической окиси циркония ZrOj. Термическая обработка вызывает у некоторых образцов слабое расширение, так что плотность понижается на 6 единиц, а показатель преломления — на 35 единиц в третьем десятичном знаке. Одновременно изменяется цвет, например от коричневого до зеленого, и увеличивается степень прозрачности. Слабое двупреломление не нарушается. Другие образцы, однако, ведут себя при нагревании иначе и при 1450°С переходят в нормальный циркон.
Метамиктный циркон всегда окрашен в зеленый цвет, причем оттенки его варьируют от травяно-зеленого до грязного коричневато-зеленого.
Этот вид циркона можно назвать низким цирконом, так как его плотность и показатели преломления заметно ниже, чем: у других цирконов. Он получил название метамиктного иэ-эа своего аморфного характера.
в. Промежуточные цирконы.
Промежуточные цирконы обладают плотностью, соответствующей плотности как нормального, так и метамиктного цирконов, и отличаются от последнего заметным двупреломлением, мвисималь-ная величина которого составляет около 0,010. Промежуточные цирконы обычно оптически одноосны, но иногда могут быть и двуосными,— без сомнения, в связи с местными напряжениями внутри кристаллов. Минимальные величины обыкновенного показателя преломления 1,84 и 1,85. Минимальная величина плотности около 4,10, но можно встретить образцы, обладающие величинами плотности, лежащими между этим минимумом и максимумом — плотностью нормального циркона. Постепенными изменениями характеризуется и светопреломление: по мере увеличения плотности возрастают величины показателей преломления и двупрелом л ения, до тех пор пока они не достигнут значений, свойственных нормальному циркону.
Промежуточные цирконы, на какой бы стадии они ни находились, при нагревании до 1450°G переходят в нормальный циркон.
Камни, относящиеся к промежуточному типу, часто обнаруживают отчетливую зональность или полосчатую структуру. Их преобладающий цвет — зеленый, как и у метамиктного циркона, но ближе к верхнему краю ряда При плотностях, превышающих 4,50, можно наблюдать желтоватые и коричневатые оттенки. Эти цирконы можно рассматривать как смесь, состоящую частично из кристаллического циркона (нормального) и частично из отдельно существующих окислов (метамиктного); физические свойства таких камней зависят от соотношения в них нормального и метамиктного цирконов.
Промежуточные ювелирные цирконы встречены только на Цейлоне. Камни из других месторождений непригодны для ювелирных изделий.
Циркон обладает большой дисперсией (до 0,039 для интервала В — G), которая лишь немного меньше, чем дисперсия алмаза. Вследствие этого должным образом ограненные бесцветные камни дают хорошую игру цветов. Поскольку и блеск циркона алмазный, то бесцветные цирконы на первый взгляд очень похожи на алмазы.
Примечательной особенностью циркона является то, что он иногда, обладает характерным спектром поглощения, который связан, как полагают, с присутствием урана
. Будучи развит наиболее полно, он значительно более эффектен, чем спектры поглощения любых -других драгоценных камней. Главные полосы занимают следующие положения на шкале длин волн (в ангстремах): 6910 (сильная), 6830 и 6625 (умеренные), 6535 (очень сильная), 6210 и 6150 (умеренно слабые), 5895, 5625 и 5375 (сильные), 5160 (умеренная), 4840 и 4325 (сильные). У зеленовато-коричневых камней из Бирмы наблюдалось до 36 полос. Наиболее важные из них упомянуты выше. Цейлонские камни обнаруживают меньше полос, всего лишь до четырнадцати, которые включают и упомянутые полосы. Наиболее сильная и устойчивая полоса 6535 А; ее присутствие надежно определяет циркон, что весьма важно, так как показатели преломления циркона весьма высоки и не могут быть измерены на обычных рефрактометрах. Однако следует помнить, что многие цирконы, особенно красные, вообще не дают полос поглощения, и часто даже наиболее сильные из упомянутых выше полос очень слабы и неразличимы или различимы только опытным глазом.
Согласно наблюдениям Черча, который изучал цирконы всю свою жизнь, зеленые и желтоватые камни метамиктного циркона излучают яркий оранжевый свет при трении о медное вращающееся колесо, покрытое алмазной пылью. Золотистые камни светятся красивым оранжевым светом в пламени бунзеновской газовой горелки. Последнее явление, как предполагают, связано с присутствием тория. Циркон всегда хрупок, особенно после термической обработки.
Бесцветные цирконы гранятся главным образом бриллиантовой огранкой (цветное фото VIII). Цветные камни гранят различно в зависимости от назначения, но наиболее обычна смешанная огранка (бриллиантовая огранка верха и ступенчатая низа).
Циркон используется не только в ювелирном деле, но и в промышленности, главным образом как источник циркония и окиси циркония. Металл цирконий применяют при выплавке стали для удаления окислов и нитридов. Окись циркония находит много применений: как огнеупор для облицовки плавильных печей, как составная часть эмалей и как абразив. Собственно минерал циркон также используется иногда как огнеупорный материал.
Сэр Артур Черч на протяжении многих лет уделял значительную часть своего досуга коллекционированию ограненных камней, причем особое внимание уделял цирконам. Вследствие этого его коллекция, которая ныне хранится в Британском музее естественной истории, содержит великолепные цирконы различных цветов.
Высокое светопреломление циркона не позволяет проводить измерения на обычном рефрактометре. Невозможность определения величины светопреломления на рефрактометре, или, другими словами, тот факт, что светопреломление исследуемого камня лежит за пределами возможностей данного прибора, имеет большое значение, так как исключает из рассмотрения почти все драгоценные камни — алмаз, гранат (альмандин и демантоид) и сфен. Многие цирконы легко определить по их характерным спектрам поглощения. Желтые камни обычно обнаруживают все наиболее сильные линии, что позволяет отличить циркон от сфена и желтого алмаза. Даже в случае бесцветных камней видны узкая полоса 6535 А и более слабая полоса 6590 А. Зеленые цирконы всегда обнаруживают характерный спектр, хотя в случае частично метамиктных камней полосы менее четкие, а полностью метамиктный камень может давать лишь размытую полосу 6530 А в красной области спектра. Однако некоторые красные цирконы вообще не дают спектра поглощения. Гранат альмандин, с которым их можно спутать, обладает характерным спектром поглощения и является изотропным, в то время как красный циркон (обычно нормальный) всегда обладает сильным двупреломлением. Бесцветные цирконы, хотя они и характеризуются алмазным блеском и сильной игрой, легко отличить от алмаза по их низкой твердости, двупреломле-нию (которое достаточно велико и обусловливает раздвоение противоположных ребер ограненного камня при разглядывании их через площадку) и низкому светопреломлению (что позволяет значительной части света, падающего на площадку камня с бриллиантовой огранкой, ускользать из нижней части). Кроме того, алмаз плавает в жидкости Клеричи. Опытный глаз не спутает зеленый гранат демантоид с цирконом, настолько различны оттенки их окраски. Сомнения можно разрешить, определяя плотность, которая меньше у демантоида.
Циркон далеко не редкий минерал и входит в состав многих изверженных (граниты и сиениты) и метаморфических пород, кристаллических известняков и гнейсов. Он весьма устойчив к выветриванию и поэтому сохраняется в галечниках и других отложениях, образующихся при разрушении материнских пород.
Пригодный для ювелирных целей материал встречается лишь в немногих местах, из которых наиболее важным является Цейлон. Здесь, в богатых самоцветами галечниках, найдены цирконы практически всех возможных для этого драгоценного камня окрасок, включая красновато-коричневые, желтые и зеленые различных оттенков. Хотя большинство бесцветных цирконов получают в результате их термической обработки, иногда они встречаются и в природе в районе близ Матары (Маттураи) на самом юге острова. Все бесцветные цирконы известны здесь под местным (неправильным) названием «матура-алмазы», или «матара-алмазы». Термин «гиацинт» также употребляется здесь неправильно, так как им обозначают красноватые гранаты, встречающиеся в тех же галечниках, что и цирконы. Многие цейлонские цирконы относятся к метамиктному и промежуточному типам. Ювелирные цирконы находят в районе Могока в Бирме, в Таиланде, Кампучии и на юге Вьетнама.
Циркон стал известен широкой публике благодаря красивым голубым камням. Как уже отмечалось выше, цирконы такого цвета в природе не встречаются; этот цвет получают в результате термической обработки некоторых кристаллов. Действительно, все голубые, золотисто-желтые и бесцветные цирконы, столь популярные ныне, приобрели свою окраску благодаря термической обработке красновато-коричневых, камней из Кампучии. Обычно циркон приобретает голубую окраску или становится бесцветным при нагревании в восстановительном пламени, т. е. при недостатке воздуха и неполном сгорании; при нагревании на воздухе циркон становится бесцветным или золотисто-желтым. К сожалению, эти популярные камни с течением времени обесцвечиваются, особенно голубые. Бесцветные и, по-видимому, золотисто-желтые камни более устойчивы. Следует иметь в виду, что поскольку обработка этих камней ведется в Бангкоке в Таиланде, они известны под неправильным названием «сиамские цирконы» или, еще хуже, «сиамские аквамарины» (для голубых камней).
Хорошо ограненные, хотя и небольшие кристаллы коричневато-красного или темно-красного цвета найдены в Эспали-Сент-Марселе близ JIe-Пюи в департаменте Верхняя Луара во Франции, а похожие кристаллы, имеющие, однако, желтовато-красный цвет, происходят из золотоносных районов Урала. Замечательно красивые красные кристаллы добыты в Маджи в Новом Южном Уэльсе и на Мадагаскаре. Желтовато-коричневые цирконы встречаются совместно с алмазами на южно-африканских рудниках.