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Circón

El circonio ( / ˈzɜːr kɒn , -kən / ) [7] [ 8] [ 9 ] es un mineral perteneciente al grupo de los nesosilicatos y es una fuente del metal circonio . Su nombre químico es silicato de circonio (IV) y su fórmula química correspondiente es Zr SiO 4 . Una fórmula empírica que muestra parte del rango de sustitución en el circón es (Zr 1–y , REE y )(SiO 4 ) 1–x (OH) 4x–y . El circonio precipita a partir de silicatos fundidos y tiene concentraciones relativamente altas de elementos incompatibles con 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 cristalino tetragonal . El color natural del circón varía entre incoloro, amarillo dorado, rojo, marrón, azul y verde.

El nombre deriva del persa zargun , que significa "de color dorado". [10] Esta palabra se transforma en " jerga ", término aplicado a las circonitas de colores claros. La palabra inglesa "zircon" se deriva de Zirkon , que es la adaptación alemana de esta palabra. [11] El circón amarillo, naranja y rojo también se conoce como " jacinto ", [12] de la flor jacinto , cuyo nombre es de origen griego antiguo .

Propiedades

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

El circonio es común en la corteza terrestre. Se presenta como mineral accesorio común en rocas ígneas (como productos primarios de cristalización), en rocas metamórficas y como granos detríticos en rocas sedimentarias . [2] Los cristales de circón grandes son raros. Su tamaño promedio en rocas de granito es de aproximadamente 0,1 a 0,3 mm (0,0039 a 0,0118 pulgadas), pero también pueden crecer hasta tamaños de varios cm, especialmente en pegmatitas y carbonatitas máficas . [2] El circonio 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 a veces se conservan granos detríticos de circón en rocas ígneas formadas a partir de sedimentos fundidos. [13] Su resistencia a la intemperie, junto con su gravedad específica relativamente alta (4,68), lo convierten en un componente importante de la fracción mineral pesada de las areniscas. [5]

Debido a su contenido de uranio [14] y torio , algunos circones sufren metamictización . Estos procesos, relacionados con los daños causados ​​por la radiación interna, alteran en parte la estructura cristalina y explican en parte las propiedades tan 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 cristalina se ve comprometida y el color cambia. [15]

El circón se presenta en muchos colores, incluido el marrón rojizo, amarillo, verde, azul, gris e incoloro. [2] El color de las circonitas a veces puede cambiarse mediante tratamiento térmico. Los circones marrones comunes se pueden transformar en circones incoloros y azules calentándolos de 800 a 1000 °C (1470 a 1830 °F). [16] En entornos geológicos, el desarrollo del circón rosa, rojo y púrpura se produce 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 recoce en condiciones geológicas por encima de temperaturas de alrededor de 400 °C (752 °F). [17]

Estructuralmente, el circón consta de cadenas paralelas de tetraedros de sílice alternos (iones de silicio en coordinación cuádruple con iones de oxígeno) e iones de circonio, con los iones de circonio grandes en coordinación ocho veces con iones de oxígeno. [18]

Aplicaciones

Granos de circón del tamaño de arena

El circonio se consume principalmente como opacificante y se sabe que se utiliza en la industria de la cerámica decorativa. [19] También es el principal precursor no sólo del circonio metálico , aunque su 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 2.717 °C (4.923 °F). [20]

Otras aplicaciones incluyen el uso en refractarios y fundiciones y una gama cada vez mayor de aplicaciones especiales como circonio y productos químicos de circonio, incluso en barras de combustible nuclear, convertidores catalíticos de combustible y en sistemas de purificación de agua y aire. [21]

El circonio es uno de los minerales clave utilizados por los geólogos para la geocronología . [22]

El circonio forma parte del índice ZTR para clasificar sedimentos altamente meteorizados . [23]

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 alta gravedad específica (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 uno de los tipos de piedras preciosas más pesados. [24] Su dureza Mohs está entre la del cuarzo y el topacio, 7,5 en la escala de 10 puntos, aunque por debajo de la de la piedra similar hecha por el hombre, la circonita cúbica (9). A veces, las circonas 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 el ácido sulfúrico y sólo cuando se muele hasta obtener un polvo fino. [25]

La mayoría de los circones 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 talladas), puede verse como la aparente duplicación de estas últimas cuando se ven a través de las primeras, y esta característica se puede utilizar para distinguirlos de los diamantes y las circonitas 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. [26] 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 circonita cúbica, no ayudará a distinguirlo de, por ejemplo, una piedra preciosa de topacio . Sin embargo, la alta gravedad específica del circón generalmente puede separarlo de cualquier otra gema y es fácil de probar.

Además, la birrefringencia depende del corte de la piedra en relación a su eje óptico . Si un circón se corta con este eje perpendicular a su mesa, la birrefringencia puede reducirse a niveles indetectables a menos que se observe con una lupa de joyero u otra óptica de aumento. Las circonitas de mayor calidad se cortan para minimizar la birrefringencia. [27]

El valor de una gema de circón depende en gran medida de su color, claridad y tamaño. Antes de la Segunda Guerra Mundial, muchos proveedores de piedras preciosas ofrecían circonitas azules (el color más valioso) en tamaños de 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. [27]

Se han creado circonitas sintéticas en laboratorios. [28] Ocasionalmente se utilizan en joyería como aretes. Los circones a veces son imitados por la espinela y el zafiro sintético , pero no es difícil distinguirlos con herramientas sencillas.

Ocurrencia

Tendencia de la producción mundial de concentrados de minerales de circonio.

El circonio es un accesorio común para trazar minerales constituyentes 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. [29] [30] El circón se puede encontrar ocasionalmente como oligoelemento en rocas ígneas ultrapotásicas como kimberlitas , carbonatitas y lamprofiros, debido a la inusual génesis de magma de estas rocas. [ cita necesaria ]

El circonio forma concentraciones económicas dentro de depósitos de arenas minerales pesadas , dentro de ciertas pegmatitas y dentro de algunas rocas volcánicas alcalinas raras, por ejemplo, Toongi Trachyte, Dubbo, Nueva Gales del Sur, Australia [31] en asociación con los minerales de circonio-hafnio eudialita y armstrongita.

Australia es líder mundial en minería de circonio, produce el 37% del total mundial y representa el 40% de los EDR ( recursos económicos demostrados ) mundiales del mineral. [32] Sudáfrica es el principal productor de África, con el 30% de la producción mundial, segundo después de Australia. [33]

datacion radiometrica

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

El circonio 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) [14] y pueden datarse utilizando varias técnicas analíticas modernas. Debido a que los circones pueden sobrevivir a procesos geológicos como la erosión , el transporte e incluso el metamorfismo de alto grado , contienen un registro rico y variado de procesos geológicos. Actualmente, los circones se datan normalmente mediante técnicas de uranio-plomo (U-Pb), seguimiento de fisión y U+Th/He. La obtención de imágenes de la emisión de catodoluminiscencia de electrones rápidos se puede utilizar como herramienta de selección previa para la espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS) de alta resolución para obtener imágenes del patrón de zonación e identificar regiones de interés para el análisis de isótopos. Esto se hace utilizando un microscopio electrónico de barrido y catodoluminiscencia integrado. [34] Los circones en rocas sedimentarias pueden identificar la fuente de sedimentos. [35]

Los circones de Jack Hills en Narryer Gneiss Terrane , Yilgarn Craton , Australia Occidental , han arrojado edades U-Pb de hasta 4.404 millones de años, [36] interpretadas como la edad de cristalización, lo que los convierte en los minerales más antiguos datados hasta ahora en la Tierra. Además, se ha interpretado que las composiciones isotópicas de oxígeno de algunos de estos circones indican que hace más de 4.300 millones de años ya había agua líquida en la superficie de la Tierra. [36] [37] [38] [39] Esta interpretación está respaldada por datos adicionales de elementos traza, [40] [41] pero también es objeto de debate. [42] [43] [44] En 2015, se encontraron "restos de vida biótica " en rocas de 4.100 millones de años en Jack Hills, en Australia Occidental. [45] [46] Según uno de los investigadores, "Si la vida surgió relativamente rápido en la Tierra ... entonces podría ser común en el universo ". [45]

Minerales similares

Hafnon ( HfSiO 4 ), xenotima ( YPO 4 ), béhierita , schiavinatoita ( (Ta,Nb)BO 4 ), torita ( ThSiO 4 ) y coffinita ( USiO 4 ) [14] comparten la misma estructura cristalina ( IV X IV ). Y O 4 , III X V Y O 4 en el caso de xenotima) como circón.

Galería

Ver también

Referencias

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Otras lecturas

enlaces externos

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