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Circón

El circón ( / ˈ z ɜːr k ɒ n , - k ən / ) [7] [8] [9] es un mineral que pertenece 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 circón precipita a partir de fundidos de silicato y tiene concentraciones relativamente altas de elementos incompatibles de alta intensidad de campo . Por ejemplo, el hafnio casi siempre está presente en cantidades que van del 1 al 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 cambia a " jargoon ", un término aplicado a los circones de color claro. 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 hyacinthus , 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. Se presenta como un mineral accesorio común en rocas ígneas (como productos de cristalización primaria), en rocas metamórficas y como granos detríticos en rocas sedimentarias . [2] Los cristales grandes de circón 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 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 detríticos de circón a veces se conservan 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 el daño por radiación interna, alteran parcialmente la estructura cristalina y explican en parte las propiedades altamente variables del circón. A medida que el circón se modifica cada vez más por el daño por radiación interna, la densidad disminuye, la estructura cristalina se ve comprometida y el color cambia. [15]

El circón se presenta en muchos colores, incluidos marrón rojizo, amarillo, verde, azul, gris e incoloro. [2] El color de los circones a veces se puede cambiar mediante un tratamiento térmico. Los circones marrones comunes se pueden transformar en circones incoloros y azules calentándolos a una temperatura de entre 800 y 1000 °C (1470 y 1830 °F). [16] En entornos geológicos, el desarrollo del circón rosa, rojo y morado 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 alternados (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 circón 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 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). [20]

Otras aplicaciones incluyen su uso en refractarios y fundición y una creciente variedad de aplicaciones especiales como zirconia 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 circón es uno de los minerales clave utilizados por los geólogos para la geocronología . [22]

El circón es parte del índice ZTR para clasificar sedimentos altamente meteorizados . [23]

Piedra preciosa

Una piedra preciosa de circón azul pálido que pesa 3,36 quilates.
Esta pulsera tiene piedras preciosas de circonitas. El metal es una base de aleación de zinc con revestimiento de plata.

El circón transparente es una forma conocida de piedra semipreciosa , favorecida por su alta gravedad específica (entre 4,2 y 4,86) y brillo adamantino . Debido a su alto índice de refracción (1,92) a veces se ha utilizado como sustituto del diamante , aunque no muestra exactamente el mismo juego de colores que un diamante. El circón es uno de los tipos de piedra preciosa más pesados. [24] Su dureza de 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 piedra artificial similar, la circonita cúbica (8-8,5). Los circones a veces pueden perder su color inherente después de una exposición prolongada a la luz solar brillante, lo que es inusual en una piedra preciosa. Es inmune al ataque de los ácidos, excepto por el ácido sulfúrico y solo cuando se muele hasta convertirlo en un polvo fino. [25]

La mayoría de los circones de calidad gema muestran un alto grado de birrefringencia que, en las piedras cortadas con cortes de mesa y pabellón (es decir, casi todas las piedras cortadas), puede verse como la aparente duplicación de este último cuando se ve a través de los primeros, y esta característica puede usarse para distinguirlos de los diamantes y las circonias cúbicas (CZ), así como del vidrio sódico-cálcico, ninguno de los cuales muestra esta característica. Sin embargo, algunos circones de Sri Lanka muestran solo una birrefringencia débil o nula en absoluto, 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 cortada. [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 CZ, no ayudará a distinguirlo, por ejemplo, de 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 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 observe con una lupa de joyero u otro dispositivo óptico de aumento. Los circones 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 podían conseguir circones 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 codiciadas. [27]

Los circones sintéticos se han creado en laboratorios. [28] Ocasionalmente se utilizan en joyas como aretes. Los circones a veces son imitados por la espinela y el zafiro sintético , pero no es difícil distinguirlos de ellos con herramientas simples.

Aparición

Tendencia de la producción mundial de concentrados minerales de circonio

El circón es un componente mineral traza común de todo tipo de rocas ígneas, pero particularmente del granito y las 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 un mineral traza en rocas ígneas ultrapotásicas como kimberlitas , carbonatitas y lamprófiras, debido a la inusual génesis del magma de estas rocas. [ cita requerida ]

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

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

Datación radiométrica

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

El circón ha desempeñado 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 se pueden fechar 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 típicamente mediante técnicas de uranio-plomo (U-Pb), rastro de fisión y U+Th/He. 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 (SIMS) de alta resolución 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. [34] Los circones en rocas sedimentarias pueden identificar la fuente del sedimento. [35]

Los circones de Jack Hills en el Narryer Gneiss Terrane , Yilgarn Craton , Australia Occidental , han producido edades U-Pb de hasta 4.404 millones de años, [36] interpretada como la edad de cristalización, lo que los convierte en los minerales más antiguos datados hasta ahora en la Tierra. Además, las composiciones isotópicas de oxígeno de algunos de estos circones se han interpretado para indicar 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 oligoelementos, [40] [41] pero también es tema 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 , schiavinatoíta ( (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) que el circón.

Galería

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

Enlaces externos

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