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Circón
Circón-dtn1a.jpg
Un brillante cristal de circón posado sobre una matriz de calcita color canela del distrito de Gilgit en Pakistán
General
CategoríaNesosilicatos
Fórmula (unidad de repetición)silicato de circonio (ZrSiO 4 )
Clasificación de Strunz9.AD.30
Sistema de cristalTetragonal
Clase de cristalDitetragonal dipiramidal (4 / mmm)
Símbolo HM : (4 / m 2 / m 2 / m)
Grupo espacialI 4 1 / amd (núm. 141)
Celda unitariaa = 6,607 (1), c = 5,982 (1) [Å]; Z = 4
Identificación
ColorMarrón rojizo, amarillo, verde, azul, gris, incoloro; en sección delgada, de incolora a marrón pálido
Hábito de cristalcristales tabulares a prismáticos, granos irregulares, masivos
HermanamientoEl {101}. Los cristales impactados por el impacto de un meteorito muestran gemelos polisintéticos en {112}
Escote{110} y {111}
FracturaConcoidal a desigual
TenacidadFrágil
Escala de Mohs de dureza7.5
LustreVítreo a adamantino; grasiento cuando metamict .
Rachablanco
DiafanidadTransparente a opaco
Gravedad específica4.6–4.7
Propiedades ópticasUniaxial (+)
Índice de refracciónn ω = 1.925–1.961
n ε = 1.980–2.015, 1.75 cuando metamict
Birrefringenciaδ = 0.047–0.055
PleocroísmoDébil
Fusibilidadcerca de 2.550 ° C dependen de las concentraciones de Hf, Th, U, H, etc ...
SolubilidadInsoluble
Otras característicasFluorescente y radiactivo , Puede formar halos pleocroicos , Relieve: altoRadioactive.svg

Referencias[1] [2] [3] [4] [5]

Zircon ( / z ɜr k ɒ n / [6] [7] o / z ɜr k ən / [8] ) es un mineral perteneciente al grupo de nesosilicatos y es una fuente del metal de circonio . Su nombre químico es silicato de circonio y su fórmula química correspondiente es Zr SiO 4 . Una fórmula empírica común que muestra algunos de los rangos de sustitución en el circón es (Zr 1 – y , REE y ) (SiO 4 ) 1 – x (OH) 4x – y . El circón se forma en silicatos fundidos con grandes proporciones de elementos incompatibles de alta intensidad de campo . Por ejemplo, el hafnio casi siempre está presente en cantidades que oscilan entre el 1 y el 4%. La estructura cristalina del circón es un sistema de cristal tetragonal . El color natural del circón varía entre incoloro, amarillo dorado, rojo, marrón, azul y verde.

El nombre deriva del persa zargun , que significa "dorado". [9] Esta palabra se corrompe en " jargoon ", un término que se aplica a las circonitas de color claro. La palabra inglesa "zircon" se deriva de Zirkon , que es la adaptación alemana de esta palabra. [10] El circón amarillo, naranja y rojo también se conoce como " jacinto ", [11] de la flor jacinto , cuyo nombre es de origen griego antiguo.

Propiedades

Fotografía de microscopio óptico; la longitud del cristal es de aproximadamente 250 µm

El circón es común en la corteza terrestre. Ocurre como un mineral accesorio común en rocas ígneas (como productos de cristalización primaria), en rocas metamórficas y como granos detríticos en rocas sedimentarias . [1] Los cristales grandes de circón son raros. Su tamaño medio en rocas de granito es de aproximadamente 0,1 a 0,3 mm, pero también pueden crecer hasta tamaños de varios centímetros, especialmente en pegmatitas máficas y carbonatitas . [1]El circón es bastante duro (con una dureza de Mohs de 7.5) y químicamente estable, por lo que es muy resistente a la intemperie. También es resistente al calor, por lo que los granos de circonio detrítico a veces se conservan en rocas ígneas formadas a partir de sedimentos derretidos. [12] Su resistencia a la intemperie, junto con su peso específico relativamente alto (4,68), lo convierten en un componente importante de la fracción mineral pesada de las areniscas. [4]

Debido a su contenido de uranio y torio , algunos circones se someten a metamictización . Conectados al daño por radiación interna, estos procesos alteran parcialmente la estructura cristalina y explican parcialmente las propiedades altamente variables del circón. A medida que el circón se modifica cada vez más por el daño de la radiación interna, la densidad disminuye, la estructura del cristal se ve comprometida y el color cambia. [13]

El circón se presenta en muchos colores, incluidos el marrón rojizo, el amarillo, el verde, el azul, el gris y el incoloro. [1] El color de las circonitas a veces se puede cambiar mediante un tratamiento térmico. Las circonitas marrones comunes se pueden transformar en circonitas incoloras y azules calentando de 800 a 1000 ° C. [14] En entornos geológicos, el desarrollo de circón rosado, rojo y púrpura ocurre después de cientos de millones de años, si el cristal tiene suficientes oligoelementos para producir centros de color . El color de esta serie roja o rosa se templa en condiciones geológicas por encima de temperaturas de alrededor de 400 ° C. [15]

Estructuralmente, el circón consta de cadenas paralelas de tetraedros de sílice alternados (iones de silicio en coordinación cuádruple con iones de oxígeno) e iones de circonio, con los grandes iones de circonio en coordinación de ocho veces con iones de oxígeno. [dieciséis]

Aplicaciones

Granos de circón del tamaño de la arena

El circón se consume principalmente como opacificante y se sabe que se utiliza en la industria de la cerámica decorativa. [17] También es el principal precursor no solo del circonio metálico , aunque esta aplicación es pequeña, sino también de todos los compuestos de circonio, incluido el dióxido de circonio (ZrO 2 ), un importante óxido refractario con un punto de fusión de 2717 ° C (4923 ° F). [18]

Otras aplicaciones incluyen el uso en refractarios y fundición y una creciente variedad de aplicaciones especializadas como zirconia y productos químicos de zirconio, incluso en barras de combustible nuclear, convertidores catalíticos de combustible y en sistemas de purificación de agua y aire. [19]

El circón es uno de los minerales clave utilizados por los geólogos para la geocronología . [20]

El circón es parte del índice ZTR para clasificar sedimentos altamente meteorizados . [21]

Como piedra preciosa

Una piedra preciosa de circón azul pálido que pesa 3,36 quilates

El circón transparente es una forma muy conocida de piedra preciosa semipreciosa , favorecida por su alto peso específico (entre 4,2 y 4,86) y su brillo adamantino . Debido a su alto índice de refracción (1,92), a veces se ha utilizado como sustituto del diamante , aunque no muestra el mismo juego de colores que un diamante. El circón es el más pesado de todas las gemas, y se hunde fácilmente incluso en líquidos muy viscosos. Su dureza Mohs está entre la del cuarzo y el topacio, en 7.5 en la escala de 10 puntos, aunque por debajo de la de la zirconia cúbica de piedra artificial similar.(9). Las circonitas a veces pueden perder su color inherente después de una exposición prolongada a la luz solar brillante, lo cual es inusual en una piedra preciosa. Es inmune al ataque de los ácidos excepto por el ácido sulfúrico y solo cuando se muele en un polvo fino. [22]

La mayoría de las circonitas de calidad gema muestran un alto grado de birrefringencia que, en piedras cortadas con una mesa y cortes de pabellón (es decir, casi todas las piedras cortadas), puede verse como la aparente duplicación de las últimas cuando se ven a través de las primeras, y esta característica se puede utilizar para distinguirlos de los diamantes y las zirconias cúbicas (CZ), así como del vidrio sodocálcico, ninguno de los cuales presenta esta característica. Sin embargo, algunos circones de Sri Lanka muestran solo una birrefringencia débil o nula, y algunas otras piedras de Sri Lanka pueden mostrar una birrefringencia clara en un lugar y poca o ninguna en otra parte de la misma piedra tallada. [23] Otras piedras preciosas también muestran birrefringencia, por lo que si bien la presencia de esta característica puede ayudar a distinguir un circón determinado de un diamante o una CZ, no ayudará a distinguirlo, por ejemplo, de una piedra preciosa topacio . Sin embargo, la alta densidad específica del circón, por lo general, puede separarlo de cualquier otra gema y es fácil de probar.

Además, la birrefringencia depende del corte de la piedra en relación con su eje óptico . Si se corta un circón con este eje perpendicular a su mesa, la birrefringencia puede reducirse a niveles indetectables a menos que se vea con una lupa de joyero u otra óptica de aumento. Se cortan circonitas de la más alta calidad para minimizar la birrefringencia. [24]

El valor de una gema de circón depende en gran medida de su color, claridad y tamaño. Antes de la Segunda Guerra Mundial, los circones azules (el color más valioso) estaban disponibles en muchos proveedores de piedras preciosas en tamaños entre 15 y 25 quilates; desde entonces, las piedras de hasta 10 quilates se han vuelto muy escasas, especialmente en las variedades de colores más deseables. [24]

Los circones sintéticos se han creado en laboratorios, [25] pero son sólo de interés científico y nunca se encuentran en el comercio de joyería. Las circonitas a veces son imitadas por la espinela y el zafiro sintético , pero no es difícil distinguirlas con herramientas simples.

Ocurrencia

Tendencia de la producción mundial de concentrados de circonio

El circón es un accesorio común para los componentes minerales traza de todo tipo de rocas ígneas, pero particularmente de granito y rocas ígneas félsicas . Debido a su dureza, durabilidad e inercia química, el circón persiste en depósitos sedimentarios y es un componente común de la mayoría de las arenas. [26] [27] El circón se puede encontrar ocasionalmente como un oligoelemento en rocas intrusivas ultrapotásicas como kimberlitas , carbonatitas y lamprophyre, debido a la inusual génesis de magma de estas rocas. [ cita requerida ]

El circón forma concentraciones económicas dentro de los depósitos de mineral de arenas minerales pesadas , dentro de ciertas pegmatitas y dentro de algunas rocas volcánicas alcalinas raras, por ejemplo el Toongi Trachyte, Dubbo, Nueva Gales del Sur Australia [28] en asociación con los minerales de circonio-hafnio eudialyte y armstrongita.

Australia lidera el mundo en la minería de circón, produciendo el 37% del total mundial y representando el 40% del EDR mundial ( recursos económicos demostrados ) para el mineral. [29] Sudáfrica es el principal productor de África, con el 30% de la producción mundial, segundo después de Australia. [30]

Datación radiométrica

Imagen SEM-CL de grano de circonio que muestra zonaciones y policiclos (estructura núcleo-borde)

El circón ha jugado un papel importante durante la evolución de la datación radiométrica . Los circones contienen trazas de uranio y torio (desde 10 ppm hasta 1% en peso) y se pueden fechar utilizando varias técnicas analíticas modernas. Debido a que los circones pueden sobrevivir a procesos geológicos como la erosión , el transporte, incluso el metamorfismo de alto grado , contienen un registro rico y variado de procesos geológicos. Actualmente, los circones suelen estar fechados por uranio-plomo (U-Pb), huellas de fisión , catodoluminiscenciay técnicas U + Th / He. Por ejemplo, la obtención de imágenes de la emisión de catodoluminiscencia de electrones rápidos se puede utilizar como una herramienta de preselección para la espectrometría de masas de iones secundarios de alta resolución (SIMS) para obtener imágenes del patrón de zonificación e identificar regiones de interés para el análisis de isótopos. Esto se hace utilizando un microscopio electrónico de barrido y de catodoluminiscencia integrado. [31] Los circones en la roca sedimentaria pueden identificar la fuente del sedimento. [32]

Los circones de Jack Hills en Narryer Gneiss Terrane , Yilgarn Craton , Australia Occidental , han producido edades U-Pb de hasta 4.404 mil millones de años, [33] interpretado como la edad de cristalización, lo que los convierte en los minerales más antiguos hasta ahora fechados en la Tierra. Además, se ha interpretado que las composiciones isotópicas de oxígeno de algunos de estos circones indican que hace más de 4.400 millones de años ya había agua en la superficie de la Tierra. [33] [34] Esta interpretación está respaldada por datos adicionales de oligoelementos, [35] [36]pero también es tema de debate. [37] [38] En 2015, se encontraron "restos de vida biótica " en rocas de 4.100 millones de años en las Jack Hills de Australia Occidental. [39] [40] Según uno de los investigadores, "Si la vida surgiera relativamente rápido en la Tierra ... entonces podría ser común en el universo ". [39]

Minerales similares

Hafnon (HfSiO 4 ), xenotime (YPO 4 ), behierita, esquiavinatoita ((Ta, Nb) BO 4 ), torita (ThSiO 4 ) y coffinita (USiO 4 ) comparten la misma estructura cristalina ( IV X IV Y O 4 , III X V Y O 4 en el caso de xenotime) como circón.

Galería

  • Estructura cristalina de circón

  • Celda unitaria de circón

  • Imagen SEM de circón

  • Circón verde oliva inusual

  • Grupo de tres cristales compuestos de circón

Ver también

  • Baddeleyita , ZrO 2
  • Microscopio de catodoluminiscencia
  • Tierra primitiva fresca
  • Formas de vida más antiguas conocidas
  • Circón hadeano
  • Depósitos de mineral de arenas minerales pesadas
  • Historia de la Tierra
  • Ilmenita

Referencias

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Lectura adicional

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Enlaces externos

  • Geoquímica de circones antiguos
  • Galerías de minerales
  • Enciclopedia de gemas de GIA: artículos e información en línea sobre circonio sobre la historia, la tradición y la investigación del circonio
  • Asociación de la industria del circón