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Autor: (steine-und-minerale.de) | Letzte Aktualisierung: 03.04.2020


Zirkon

Zirkon - Eigenschaften, Entstehung und Verwendung

englisch: zircon | französisch: zircon

zirkon_mineral - Mineral und Kristalle
Bild 1: Zirkon

Zirkon - Ein farbenfroher Edelstein

Der Name Zirkon wird aus dem Persisch-Arabischen mit rotgold oder zinnober-farben übersetzt – ein direkter Hinweis auf eine der vielen Farben von Zirkon. 1789 setzte sich der deutsche Chemiker Martin Heinrich Klapproth (1743 bis 1817) mit der chemischen Zusammensetzung von Zirkon auseinander und entdeckte dabei ein „neues“ Element, das er in Anlehnung an das Mineral Zirkonium nannte.


Eigenschaften von Zirkon

Zirkon ist ein Vertreter der Mineralklasse der Silikate, wobei Zirkon über die chemische Zusammensetzung ZrSiO4 definiert wird.

Zirkon kristallisiert dem tetragonalen Kristallsystem folgend und bildet prismatische, kurzsäulige Kristalle, die sich durch einen quadratischen Querschnitt und an den Kristallenden aufsitzende Pyramiden auszeichnen.

Einige Zirkone hingegen sind amorph, d.h., es liegt keine Kristallstruktur oder ein defekter/gestörter Gitterbau vor. Der Grund: infolge des radioaktiven Zerfalls der enthaltenen Atome wird die Gitterstruktur von Zirkon zerstört. Angelehnt an die Kristallgitterstruktur und die daraus resultierenden physikalischen Eigenschaften werden Zirkone folgendermaßen unterschieden:

  • Hochzirkon
  • Intermediärer Zirkon
  • Tiefzirkon
  • Hochzirkone sind von stabilem Charakter, Tiefzirkone hingegen werden als metamikte Mineralien definiert, deren Gitterbau infolge des radioaktiven Zerfalls Defekte aufzeigt.

    Optisch sind Hoch- und Tiefzirkone schwer voneinander zu unterscheiden, aber es gibt einige Anhaltspunkte. „Normaler“ Zirkon ist von glas- bis diamantartigem Glanz, an frischen Bruchstellen zuweilen auch fettig. Der Glanz von Tiefzirkon dagegen ist komplett fettig, genau wie die Reinheit bzw. Transparenz aufgrund der radioaktiven Elemente beeinträchtigt ist. Die Transparenz von Zirkon, der bspw. zu Schmuck verarbeitet wird, ist durchsichtig bis durchscheinend. Der Bruch von Zirkon ist muschelig-spröde, die Spaltbarkeit ist unvollkommen.

    Mit einer Mohshärte von 6,5 bis 7,5 verfügt Zirkon über die sog. Edelsteinhärte. Die Dichte des Minerals beträgt 3,9 bis 4,8 g/cm³.


    Zirkon Foto
    Bild 2: Zirkoniakristalle

    Die Farbe von Zirkon

    Neben der namensgebenden rotgoldenen Farbe variiert die Farbe von Zirkon zwischen farblos, violett, blau, rot und orange über gelb bis grün und braun.

    Teilweise werden die einzelnen Farben mit eigenen Namen versehen:

    • blauer Zirkon: Starlith
    • roter und orangefarbener Zirkon: Hyazinth
    • gelber Zirkon: Jargon

    Die Farbvielfalt von Zirkon wird sowohl mit kristalleigenen Ursachen, z.B. Fehler im Kristallgitterbau, als auch Fremdeinflüssen begründet, wobei als farbgebende Atome in Zirkon insbesondere Thorium, Phosphor, Niob, Aluminium, Eisen, Calcium, Hafnium, Cer und Yttrium als Vertreter der Seltenen Erden und Tantal hervorzuheben sind.
    Zirkon in der Reinform ist weiß und grüner Zirkon ist das Ergebnis des Einflusses von radioaktiver Strahlung durch Uran.

    Die Strichfarbe von Zirkon ist trotz der vielen Farben stets weiß, d.h., wenn Zirkon über die Strichtafel – ein unglasiertes Porzellantäfelchen – gestrichen wird, erscheint ein weißer, pulverisierter Abrieb.


    Farbveränderung von Zirkon

    Die Farbe von Zirkon kann im Nachhinein verändert werden. Die Gründe für eine Farbveränderung sind vielseitig: neben der Korrektur ungleichmäßiger Farbgebungen wird die Intensivierung der Farbe, aber auch das Umfärben in eine gänzlich andere, bspw. auf dem Edelsteinmarkt besonders begehrte Farbe erzielt.

    Die gängigste Methode zur Änderung der Farbe von Zirkonen ist das Brennen. Das Brennen von Mineralien wird seit Jahrhunderten praktiziert. Vor dem Hintergrund des Wissens der Entstehung der Farbe lassen sich Zirkone leicht umfärben. Beim Brennen von Zirkonen wird sowohl mit der Temperatur als auch der Sauerstoffzufuhr gespielt.
    Während aus braunen und rotbraunen Zirkonen unter oxidierenden Verhältnissen und einer Brenntemperatur von 850 bis 900 °C weiße, gelbe und rotgelbe Zirkone entstehen, gehen aus der Hitzebehandlung von braunen und rotbraunen Zirkonen bei Temperaturen von 900 bis 1000 °C unter reduzierenden Bedingungen blaue Zirkone hervor.

    Angesichts der Tatsache, dass blaue Zirkone sehr selten sind, diese aber dennoch in großen Mengen angeboten werden, ist es oftmals schwer herauszufinden, ob ein Zirkon naturbelassen oder behandelt/gebrannt ist. Farbveränderungen mittels Hitze müssen nicht deklariert werden. Die Auskunft ist freiwillig.

    Parallel zur Farbkorrektur bzw. Farbintensivierung und Änderung wird in vielen Fällen die Reinheit der Kristalle verbessert. Entstehungsbedingt und aufgrund der farbgebenden Fremdelemente können Zirkone Risse und trübe Stellen aufweisen, die durch das Brennen „verheilen“.


    Handelsnamen und Varietäten von Zirkon

    Die verschiedenen Zirkon-Varietäten unterscheiden sich hinsichtlich der Farbe, der Form der Kristalle, weiteren zusätzlich in der Zusammensetzung des Minerals enthaltenen Elementen oder aufgrund von lokalen Besonderheiten, in denen die Zirkonkristalle zu finden sind.

    • Alvit: fluorwasserstoffhaltig
    • Anderbergit: wasserhaltig
    • Auerbachit
    • Azorit: dipyramidaler Kristallhabitus
    • Caldasit: Mischkristall aus Baddeleyit und Zirkon
    • Calyptolith: Ort der Entdeckung
    • Cyrtolith: gekrümmte Kristalle
    • Engelhardit; Kristalle, die in Tomsk mit Gold vergesellschaftet sind
    • Hyazinth: gelb-rote Farbe
    • Jargon: farblose bis strohgelbe Farbe
    • Malakon: undurchsichtige Kristalle
    • Naegit: Yttrium-, thorium- und uranhaltig
    • Nogizawalith: Mischkristall aus Xenotim und
    • Oerstedit
    • Ostranit
    • Polykrasilith: enthält u.a. Kupfer, Blei, Eisen, Calcium und Aluminium
    • Ratanakiri-Zirkon aus Ratanakiri/Kambodscha
    • Reidit: Hochdruckmodifikation
    • Ribeirit: yttriumhaltig
    • Tachyaphaltit: dunkle rotblaue Kristalle
    • Thorit: thoriumhaltiger Zirkon (radioaktiv)
    • Yamaguchilith


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    Cubic Zirkon

    Bei Zirkonen mit dem Namenszusatz Kubischer Zirkon oder Cubic Zirkon handelt es sich um keine Varietät des Minerals Zirkon, sondern um gezüchteten bzw. synthetischen Zirkon.


    Zirkon und Zirkonia

    Auch wenn namentlich ein gewisse Ähnlichkeit besteht, ist Zirkonia weder eine andere Schreibweise noch ein Synonym von Zirkon.
    Zirkonia ist ein im Labor gezüchteter Kristall, der zunächst als Imitation von Diamanten hergestellt wurde, mittlerweile aber in allen erdenklichen Farben als Nachahmung zahlreicher Edelsteine angeboten wird.

    Die Unterschiede von Zirkon und Zirkonia beruhen nicht nur auf der Entstehung bzw. der Herstellung, auch die chemisch-physikalischen Eigenschaften sind verschieden.

    Tabelle: Die Eigenschaften von Zirkonia und Zirkon im Vergleich
    EigenschaftZirkoniaZirkon
    Entstehung im Labor gezüchtetMineral natürlichen Ursprungs>/td>
    ZusammensetzungZrO2ZrSiO4
    Farbe alle Farben farblos, violett, blau, rot, rotbraun, orange, gelb, grün, braun
    Glanz fettig bis glasartig diamanten, glasartig bis fettig
    Härte 8 bis 8,5 6,5 bis 7,5
    Dichte 5,6 bis 6,0 g/cm3 3,9 bis 4,8 g/cm3
    Preis ab wenigen Cents/Modeschmuck-Segment abhängig von Farbe, Reinheit, Schliff und Gewicht

    Entstehung und Verbreitung von Zirkon

    Zirkone kristallisieren frühzeitig bei hohen Temperaturen aus silikatischen Gesteinsschmelzen aus, sind deshalb auch häufig Bestandteil in magmatischen Gesteinen. Daneben ist Zirkon auch in einigen metamorphen Gesteinen und Sedimentsteinen enthalten.

    Die weltweiten Vorkommen von Zirkon werden von einer Reihe weiterer Mineralien begleitet, darunter unter anderem Quarz, Granat, Biotit/Glimmer, Amphibole, Spinell, Topas, Kyanit, Turmalin und Korund vorkommen.

    Bedeutende Zirkon-Vorkommen befinden sich u.a. in Finnmark/Norwegen; Erzgebirge, Eifel/Deutschland; Frankreich; Belgien; Tschechien; Ukraine; Kasachstan; Ural/Russland; Afghanistan; Kongo; Kenia; Somalia; Tansania; Madagaskar; Vietnam; Kambodscha, Thailand; Sri Lanka; Indien; Israel; Iran; Bolivien; Brasilien; Ontario/Kanada; Florida, South Carolina, Colorado/USA und Queensland/Australien dokumentiert.

    Verwendung und Bedeutung von Zirkon

    Zirkone sind nicht nur für die Wissenschaft von hohem Interesse, auch im Alltag des Menschen ist Zirkon von hoher Bedeutung.
    So findet Zirkon unter anderem in der Herstellung von Keramik, Glas und Stahl Einsatz, um den Materialien mehr Härte und Widerstand sowie Feuerfestigkeit und Säurebeständigkeit zu verleihen, sodass Zirkon beispielsweise in Hochtemperaturöfen, Glasfasern und der Weltraumtechnologie (Raketen und Abschußrampen) aufgrund der Hitzebeständigkeit verarbeitet wird.

    Weiterhin wird Zirkon im Zusammenhang mit Radioaktivität verwendet. Als Zuschlagstoff in Legierungen oder als Ummantelung ist Zirkon in der Lage, die Strahlung von radioaktiven Abfällen über einen Zeitraum von bis zu 2000 Jahren abzuschirmen.


    Zirkon und Zahnersatz

    Dass das Mineral Zirkon als Material für Zahnkronen und Zahnimplantate verwendet wird, ist ein Irrtum.
    Tatsächlich wird mit Zirkoniumdioxid gearbeitet, das unter dem Namen Zirkonia weitaus bekannter ist.


    Zirkon und Schmuck

    Zirkone zählen zu begehrtesten Edelsteinen auf dem Schmuckmarkt. Das Mineral kann in Hinsicht auf den Glanz mit dem von Diamanten mithalten, bedingt durch die vergleichbare Dispersion (Zirkon: 0,038; Diamant: 0,044), d.h. Ein geschliffener Zirkon präsentiert ein diamantähnliches Feuer, das Spiel mit den Spektralfarben im Licht – und wird deshalb als preisgünstige Alternative zu Diamanten angeboten.

    Vorsicht ist allerdings bei Zirkonen geboten, die als Diamanten verkauft werden. Vor allem farbloser Zirkon wird unter dem irreführenden Handelsnamen Ceylon-Diamant oder Matara-Diamant verkauft, die geschliffen durchaus den Vergleich mit Diamanten erwecken, aber dennoch keine regionale Varietät von Diamanten sind, sondern lediglich der Versuch, ein scheinbar „geringerwertiges“ Mineral wertsteigernd mit dem Namenszusatz Diamant anzubieten.


    Geochronologie und Zirkon

    In den Geowissenschaften hat sich Zirkon einen Namen als Mineral für die Altersbestimmung gemacht. Zirkon und zirkonhaltige Gesteine enthalten Spuren von radioaktiven Nukliden. Anhand der Zerfallsreihen von Thorium und Uran kann das Kristallisationsalter ermittelt werden. So konnte unter anderem nachgewiesen werden, dass Zirkone die ältesten Mineralien der Erde sind, deren Alter ca. 4,4 Mrd. Jahre beträgt.


    Heilstein Zirkon

    Bereits Hildegard von Bingen arbeitete mit Zirkon im Rahmen der Heilsteintherapie. In ihren Werken De Lapidibis und De Metallis erwähnt sie neben der Zirkon-Varietät Hyazinth zusätzlich Smaragd, OnyxSardonyxSaphir, Topas, ChrysolithJaspis, PrasemChalcedonChrysoprasKarfunkel/RubinAmethystAchat, Diamant, Magnetit, Ligurius, Kristall, Flußperlen, Perlen, KarneolAlabaster, Kalk, Ziegelstein sowie Gold, KupferSilber, Stahl, Blei, Messing und Zinn als Heilsteine.

    Auch heutzutage wird Zirkon als Heilstein verkauft, ohne dass die Heilwirkung von Zirkon und anderen Mineralien auf die Gesundheit von Körper und Seele in wissenschaftlichen Untersuchungen nachgewiesen werden konnte.


    Nachweis von Zirkon

    Um die Gefahr der Verwechslung mit gefärbtem Glas, Zirkonia (synthetischer Zirkon) oder anderen Mineralien wie bspw. Spinell, Diamant, Kassiterit, Moissanit, Turmalin, Topas oder Aquamarin auszuschließen, kann der Pleochroismus von Zirkon herangezogen werden. Dieser erscheint bei roten Zirkonen in braunen bis roten Farbtönen und bei gelben Zirkonen ist der Pleochroismus gelbbraun. Die Fluoreszenz ist unterschiedlich: blaue Zirkonen fluoreszieren orange, rote Zirkonen zeigen sich gelb bis braun. Zudem sind Zirkone äußerst säureresistent. Lediglich heiße, konzentrierte Fluorwasserstoffsäure ist in der Lage, Zirkon leicht an-, nicht aber aufzulösen.

    Weitere Informationen zu Zirkonia:
    - Zirkon und Zirkonia unterscheiden
    - Zirkonia - Ein beliebter Schmuckstein
    - Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Diamanten und Zirkonia
    - Zirkonia und Brillanten

    Auch interessant:
    Fancy Diamanten - Farbige Diamanten
    Farbedelsteine und die Bewertung der Qualität von Farbedelsteinen
    Der Brillantschliff - Der klassische Schliff für Diamanten

    Quellen:
    ⇒ Pellant, C. (1994): Steine und Minerale. Ravensburger Naturführer. Ravensburger Buchverlag Otto Maier GmbH
    ⇒ Bauer, J.; Tvrz, F. (1993): Der Kosmos-Mineralienführer. Mineralien Gesteine Edelsteine. Ein Bestimmungsbuch mit 576 Farbfotos. Gondrom Verlag GmbH Bindlach
    ⇒ Korbel, P.; Novak, M. und W. Horwath (2002): Mineralien Enzyklopädie, Dörfler Verlag
    ⇒ Medenbach, O.; Sussieck-Fornefeld, C.; Steinbach, G. (1996): Steinbachs Naturführer Mineralien. 223 Artbeschreibungen, 362 Farbfotos, 250 Zeichnungen und 30 Seiten Bestimmungstabellen. Mosaik Verlag München
    ⇒ Schumann, W. (1992): Edelsteine und Schmucksteine: alle Edel- und Schmucksteine der Welt; 1500 Einzelstücke. BLV Bestimmungsbuch, BLV Verlagsgesellschaft mbH München
    ⇒ Schumann, W. (1991): Mineralien Gesteine – Merkmale, Vorkommen und Verwendung. BLV Naturführer. BLV Verlagsgesellschaft mbH München
    - www.mindat.org - zircon

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