Circón
| Circón Categoría IX : silicatos | |
 cristal de circón | |
| General | |
|---|---|
| Nombre IUPAC | ortosilicato de circonio |
| número CAS |
silicato de circonio circonita |
| Clase Strunz |
9.AD.30
9 SILICATOS de Strunz sin clasificar (Germanates) |
| La clase de Dana |
51.5.2.1
Ortosilicatos |
| Fórmula química | ZrSiO 4 |
| Identificación | |
| Forma masa | 183,307 ± 0,004 amu O 34,91%, Si 15,32%, Zr 49,77%, |
| Color | verde, marrón, amarillento; se puede hacer transparente, dorado o azul mediante tratamiento térmico |
| Clase de cristal y grupo espacial | ditetragonal-piramidal |
| Sistema de cristal | tetragonal |
| Escote | imperfecto según {0001} |
| Rotura | concoidal |
| Habitus | prismáticos a menudo muy diferenciados |
| Facies | isometrico |
| Hermanamiento | según {131} |
| Escala de Mohs | 6.5-7.5 |
| Línea | gris claro, blanco |
| Brillar | adamantina, brillante o sacaroide |
| Propiedades ópticas | |
| Índice de refracción | n o = (1.848-1.911) - 1.926 n e = (1.855-1.943) - 1.985 |
| Pleocroísmo | No |
| Birrefringencia | δ = (0,007-0,032) - 0,059; biaxial positivo |
| Dispersión | 2 v z ~ 10 ° |
| Transparencia | translúcido a opaco |
| Propiedades químicas | |
| Densidad | 3.9-4.8 |
| Temperatura de fusión | dependiendo de la concentración de impurezas Hf, Th, U, Ti, H, etc. , se descompone a unos 2.550 ° C |
| Fusibilidad | infusible |
| Solubilidad | insoluble |
| Comportamiento químico | ligeramente soluble en el ácido fluorhídrico calentado |
| Propiedades físicas | |
| Coeficiente de acoplamiento electromecánico | k = 0% |
| Magnetismo | No |
| Radioactividad | radiactividad natural |
| Precauciones | |
| Directiva 67/548 / CEE | |
|
Frases R : R20 : Nocivo por inhalación. R36 / 37/38 : Irrita los ojos, la piel y las vías respiratorias. Frases S : S26 : En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S36 : Úsese indumentaria protectora adecuada. Frases R : 20, 36/37/38, Frases S : 26, 36, |
|
| Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario. | |
El Zircón es un mineral del grupo de los silicatos , subgrupo de los nesosilicatos . De composición Zr Si O 4Es un silicato de circonio natural. Sus cristales se encuentran entre las piedras finas de la joyería .
La palabra circón vendría del árabe zarqun ( " cinabrio " ) o del persa zargun ( "dorado" ). Encontramos esta etimología en jerga inglesa , que designa circonitas de color claro. Los circones granates amarillos se llaman jacintos (del griego que significa "jacinto"). Los especímenes transparentes se utilizan en joyería para usos similares a los de los diamantes .
El término circón a veces se usa incorrectamente para designar circonio , óxido de circonio de composición ZrO 2. La zirconia en la naturaleza (mineral baddeleyite (in) ) se extrae industrialmente para ser un sustituto económico del diamante .
Sistema y formación de cristales
El circón cristaliza en el sistema de cristal tetragonal ( clase de cristal 4 / m 2 / m 2 / m ) y tiene una dureza relativa de 6,5 a 7,5 en la escala de Mohs . A veces incoloras, las circonitas tienen un color natural que varía del dorado al rojo y marrón, pero también pueden ser verdes, azules o negros. El polvo de circón es blanco. El circón puede ser reluciente, es decir, mostrar un efecto de "ojo de gato" en las piedras talladas en cabujón . Los ejemplares, que por su tamaño y pureza se consideran piedras preciosas , se valoran como sustitutos de los diamantes , con los que a menudo se confunden.
Los cristales de circón, en forma de granos incluidos en rocas más recientes, son los testigos minerales terrestres más antiguos que se conocen. Los más antiguos datan de 4.3 o 4.4 Ga , o 150 Ma después de la formación del planeta. El mineral circón se forma durante la génesis de rocas plutónicas comunes, los principales constituyentes " granitoides " de la corteza terrestre , en particular granitos y rocas alcalinas como la pegmatita o la sienita . Aparece con los primeros productos de la cristalización primaria de rocas ígneas . Estos minerales son cuarzo, plagioclasa y feldespato potásico, hornblenda , biotita, clorita, moscovita, rutilo, apatita, pirita y monacita.
Es un mineral raro en basaltos pero relativamente frecuente en granitos, gneises, sienitas y pegmatitas, a menudo en inclusiones en la biotita contenida en estas rocas.
En rocas metamórficas , el circón se presenta en forma recristalizada o epitáctica. Se encuentra en sedimentos detríticos de circón , es decir granos transportados y transportados por la erosión . Los circones generalmente tienen un tamaño medio entre 100 y 300 µm , p. Ej. en rocas de granito . Sin embargo, ocasionalmente alcanzan el tamaño de varios centímetros, especialmente en pegmatitas , o después del transporte, en aluviones ( placeres ).
El análisis de la forma y estructura cristalina de los circones proporciona información sobre sus condiciones de formación y crecimiento futuro.
Química
El circón contiene con frecuencia impurezas y varios cuerpos o minerales en forma de inclusiones. La forma teórica de óxido de circón se compone de 67,1% de ZrO 2y 32,9% de SiO 2. Según Rösler (1991) puede, en algunos casos extremos, contener hasta un 30% de óxido de hafnio (HfO 2), 12% de óxido de torio (ThO 2) o 1,5% de óxido de uranio (UO 2). La densidad aumenta correspondientemente a 4,3 - 4,8 g · cm -3 .
Los circones en los granitos casi siempre contienen U y Th como un reemplazo isomórfico de Zr y la determinación de las relaciones Th / U o Pb / U se usa para determinar la edad de los granitos, por lo que este grupo es muy importante en geología.
La toritis y la uranotoritis se hidratan fácilmente sin destruir la estructura, tenemos:
- torogummita: (Th, U) (Si, H 4 ) O 4 ;
- ataúd: U (Si, H 4 ) O 4.
Estructura
Fórmula general XSiO 4donde X 4+ puede ser Zr 4+ con un diámetro de 0,79 Å o Th 4+ con un diámetro de 1,02 Å o también U 4+ con un diámetro de 0,97 Å .
Cuadrática, una malla contiene cuatro moléculas.
La estructura cristalina de muchas circonitas se destruye localmente por la acción de rayos de alta energía (estado llamado “ metamicte ”): estos cristales generalmente exhiben un color marrón oscuro. En el estado metamico, el agua puede ser absorbida por la matriz, resultando en un colapso característico de la densidad y dureza de la roca.
Métodos
Los circones son (junto con las apatitas ) los minerales más utilizados en termocronología y geocronología .
La datación isotópica de un mineral se basa en la medición de la cantidad de un elemento hijo, producto de la desintegración de un elemento padre, presente durante la cristalización del mineral. Sin embargo, estos elementos hijo se difunden en el ambiente cuando el grano estudiado se encuentra a alta temperatura. Lo que se da así por geocronología es el tiempo que ha pasado el mineral desde que pasó su temperatura de cierre, es decir, desde que está lo suficientemente "frío" para que los elementos son no puedan difundirse fuera del grano.
En el caso del circón, es frecuente la sustitución en la red cristalina de átomos de circonio (Zr) por átomos de uranio (U) de dimensiones similares, lo que no ocurre con la mayoría de los demás elementos. El circón es, por tanto, un mineral de elección para la datación mediante métodos radiocronológicos basados en uranio. En el caso del circón se utilizan tres métodos diferentes, cada uno basado en diferentes temperaturas de cierre :
- la datación de uranio-plomo o U-Pb muestra información sobre la fecha de cristalización del mineral (temperatura de cierre de 760 a 900 ° C );
- la datación por trazas de fisión indica el cruce de la temperatura de cierre 200 a 260 ° C , más allá de esta temperatura, las trazas se borran;
- el uranio-torio citas o U-Th / He, indica el cruce del límite de difusión de helio o una temperatura de cierre de 130 a 180 ° C .
Aplicaciones
El circón es particularmente resistente a la intemperie y al metamorfismo . Por lo tanto, se recicla fácilmente, es decir, se erosiona de su roca madre, se deposita en una cuenca sedimentaria y se vuelve a erosionar potencialmente sin ser destruido durante la operación. El contenido de circón de una roca sedimentaria bien puede ser un indicador de su tasa de reciclaje durante los análisis de minerales pesados en origen y fuente a sumidero .
Su resistencia lo convierte en el único mineral capaz de sobrevivir a escalas de tiempo muy largas (varios miles de millones de años) y, por lo tanto, un mineral muy útil en la datación de la Tierra. Los circones terrestres más antiguos se han encontrado en la Formación Narryer Gneis en el Yilgarn Craton en Australia Occidental , con una edad estimada de 4.400 millones de años. Esta edad se interpreta como la de la formación de estos circones que fueron separados de su matriz de cristalización por erosión y luego incorporados a un sedimento que se metamorfoseó en un gneis . Son los fragmentos de roca más antiguos de la Tierra encontrados en 2014.
usar
El circón es el principal mineral de circonio y hafnio , ambos utilizados en reactores nucleares pero por razones opuestas: el primero es transparente a los neutrones , el segundo los absorbe.
Los circones se encuentran con mayor frecuencia en aluviones metalíferos, donde ocasionalmente encontramos gemas libres de cualquier matriz. El aluvión más rico en circonitas se encuentra en India , Estados Unidos , Australia , Ceilán o Sudáfrica .
Por su alto índice óptico ( índice óptico de 1,95, frente al diamante: 2,4, circonita : 2,2 y cuarzo : 1,5) los ejemplares más grandes se cortan en cabujones . Mediante tratamiento térmico, el color de las circonitas marrones o turbias se puede cambiar y cambiar según el grado de calentamiento a translúcido, azul o dorado.
El vidrio de circón se utiliza como sarcófago de residuos radiactivos (por ejemplo, plutonio ) para el almacenamiento de residuos , cuyo sarcófago, según la investigación actual, contiene radiactividad durante al menos 2000 años.
Notas y referencias
- (de) Este artículo está tomado parcial o totalmente del artículo de Wikipedia en alemán titulado " Zirkon " ( ver lista de autores ) .
- La clasificación de minerales elegida es la de Strunz , a excepción de los polimorfos de sílice, que se clasifican entre los silicatos.
- (en) " Zircon " , en ChemIDplus
- (en) " Zircon " , en ChemIDplus
- estos 2 números CAS se refieren a Hyacinth; Circonita; Circón en PubChem
- masa molecular calculada de " pesos atómicos de los elementos 2007 " en www.chem.qmul.ac.uk .
- Hyacenthus , TLFi .
- Jerga , CNRTL (¡vea la pestaña JARGON 2 !).
- (in) James KW Lee, " Distribución de Pb, U y Th en circón natural " , Nature ,13 de noviembre de 1997( leer en línea ).
- Diccionario de la geología, Foucault y Raoult, 6 ª edición, Dunod 2005.
- AFP , " El material terrestre más antiguo tiene 4.400 millones de años ", Le Monde ,24 de febrero de 2014( leer en línea ).
Ver también
Bibliografía
- (en) Hanchar & Hoskin, Zircon , Rev. Mineral. Geochem. 53, 2003, Mineralogical Society of America, 500 p. .
- (en) DJ Cherniak y EB Watson, Difusión de Pb en circón , Chemical Geology 172, p. 24 de mayo de 2000.
- (en) AN Halliday, Al principio ... , Nature 409, p. 144-145 , 1999.
- (en) K. Mezger und EJ Krogstad, Interpretación de edades discordantes de circonio U-Pb: una evaluación , Journal of metamorphic Geology , 15, p. 127-140 , 1997.
- (es) JP Pupin, Petrología de circón y granito , Contrib. Mineral. Gasolina. , 73, pág. 207-220 , 1980.
- (de) HJ Rösler, Lehrbuch der Mineralogie , Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 5 ª ed., ( ISBN 3-342-00288-3 ) 1991.
- (en) G. Vavra, Sobre la cinemática del crecimiento de circón y su importancia petrogenética: un estudio de catodoluminiscencia , Contrib. Mineral. Gasolina. , 106, pág. 90-99 , 1990.
- (en) G. Vavra, Sistemática de la morfología del circón interno en los principales tipos de granitoides variscanos , Contrib. Mineral. Gasolina. , 117, pág. 331-344 , 1994.
- Barbarin B., " Circón en rocas magmáticas - mejor que un cronómetro ", Géochronique , BRGM SGF "Granitos, constituyentes principales de la corteza continental", n o 120,2011, p. 11-13 ( ISSN 0292-8477 )
enlaces externos
- (de) " Información e imágenes (ver también página" UV ") " , en Mineralienatlas
- (es) " Zircon " , en Webmin
- Hoja de datos de seguridad de circón (documento Reptox, publicado bajo la responsabilidad del gobierno canadiense)