Cirkon

Cirkon
Cirkon
	Kristal cirkona iz Tocantinsa, Brazilija; (velikosr 2 × 2 cm)
Splošno
Kategorija	VIII. razred - Silikati
Kemijska formula	Cirkonijev silikat ZrSiO4
Kristalna simetrija	Tetragonalna 4/m 2/m 2/m
Osnovna celica	a = 6,607(1) Å, c = 5,982(1) Å; Z=4
Lastnosti
Barva	Rdeče rjav, rumen, zelen, moder, siv, brezbarven; v tankih ploščicah brezbarven do bledo rjav Re
Kristalni habit	Ploščati do prizmatični kristali, nepravilna zrna, masiven
Kristalni sistem	Tetragonalni, ditetragonalno bipiramidalni 4/m 2/m 2/m
Dvojčičenje	Na {101}
Razkolnost	Nerazločna na {110} in {111}
Lom	Školjkast do neraven
Žilavost	Krhek
Trdota	7,5
Sijaj	Steklast do diamanten, včasih tudi masten (metamikt)
Barva črte	Bela
Prozornost	Prozoren do prosojen
Specifična teža	4,6 – 4,7
Optične lastnosti	Enoosen (+)
Lomni količnik	nω = 1,925-1,961,; nε = 1,980-2,015,; 1,75 (metamikt)
Dvolomnost	δ = 0,047 – 0,055
Pleohroizem	Šibek
Taljivost	Netaljiv
Topnost	Netopen
Drugo	Fluorescenčen in radioaktiven, lahko tvori pleohrojne haloje
Sklici

Cirkon in njegova rumena različica hiacint sta cirkonijeva silikatna minerala, ki spadata med neosilikate. Čisti cirkon je cirkonijev silikat s kemijsko formulo ZrSiO₄. Del cirkonija je običajno zamenjanega z redkimi zemeljskimi kovinami, na primer s skandijem, itrijem in lantanoidi (Rzk), zato je njegova bolj natančna kemijska formula (Zr_1-y,Rzk_y)(SiO₄)_1-x(OH)_4x-y. Cirkon namreč v silikatnih talinah z viskokimi koncentracijami nekompatibilnih elementov v svojo strukturo sprejme tudi sicer nekompatibilne elemente. Takšen element je na primer hafnij, ki je vedno prisoten v koncentraciji 1-4%. Cirkon kristalizira v tetragonalnem kristalnem sistemu. Njegova naravna barva je brezbarvna, zlato rumena, dreča, rjava, modra in zelena.

Brezbarvni primerki so dragi kamni in priljubljena zamenjava za diamant. Po kraju Matara na Šrilanki, kjer so cirkone razbarvali, se imenujejo tudi matarski diamanti.

V Sloveniji cirkona še niso našli.^[5]

Nastanek imena

Ime cirkon je nastalo ali iz sirske besede ܙܐܪܓܥܢܥ (zargono)^[6] ali arabske besede زرقون (zarqun), ki pomeni živo (rumeno) rdečo barvo, ali iz perzijske besede زرگون (zargun), ki pomeni zlato obarvan.^[7] Slovensko ime je nastalo iz nemškega imena Zirkon.

Rumeni cirkon hiacint je dobil ime po istoimenski cvetlici in je starogrškega izvora. V srednjem veku so se vsi rumeni dragi kamni iz Vzhodne Indije imanovali hiacint, sedaj pa je ime omejeno na rumene cirkone.

Lastnosti

Mikroskopska slika cirkona; dolžina kristala je približno 250 µm

Cirkon je izjemen mineral, čeprav je prisoten skoraj povsod v zemeljski skorji. V magmatskih kamninah se pojavlja kot primarni produkt kristalizacije, v metamorfnih in sedimentnih kamninah pa v obliki zrn. Veliki kristali cirkona so redki. Njihova povprečna velikost v granitnih kamninah je približno 0,1-0,3 mm, lahko pa tudi rastejo do velikosti nekaj centimetrov, predvsem v pegmatitih.

Nekateri cirkoni lahko zaradi vsebnost urana in torija metamiktizirajo. Procesi, ki so povezani z notranjim sevanjem, delno porušijo kristalno strukturo, kar lahko delno pojasni zelo spremenljive lastnosti cirkonov. Zaradi porušenja notranje strukture se zmanjša njihova gostota in spremeni barva.

Najpogostejša nahajališča cirkona so Avstralija, Ruska federacija (Ural), Italija (Trentino, Monte Somma, Vezuv), Norveška (Arendal), Šri Lanka, Indija, Indonezija (Java, Borneo, Celebes), Tajska (Ratanakiri), Kambodža, Republika Južna Afrika (Kimberley), Madagaskar, Kanada (Renfrew County, Ontario in Grenville, Quebec) in ZDA (Maine, Massachusetts, New York, Severna Karolina, Kolorado in Teksas). Vodilna svetovna proizvajalka cirkona je Avstralija, ki proizvede 37% vsega cirkona.

Cirkon je zelo različno obarvan. Najpogostejše barve so rdeča, rožnata, rjava, rumena, lešnikovo rjava, črna in brezbarvna. Barva zircona se lahko včasih spremeni s toplotno obdelavo. Barva toplotno obdelanega cirkona je odvisna od uporabljene količine toplote in lahko postane brezbarvna, modra ali zlato rumena. V geoloških pogojih je razvoj rožnate, rdeče in vijolične barve potekal več sto milijonov let, če je imel kristal dovolj sledov elementov za izdelavo barvnih centrov. Rdeče in rožnate barve so v geoloških pogojih nastajale pri temperaturah okrog 350 °C.

Uporaba

Cirkon je surovina za proizvodnjo cirkonija, brusov in izolatorjev.
Uporablja se za proizvodnjo cirkonijevega oksida (ZrO₂), ki ima izredno velik lomni količnik (približno 1,95; lomni količnik diamanta je približno 2,4).
Veliki monokristali so zaradi velikega lomnega količnika zelo cenjeni dragi kamni.
Cirkon je eden od ključnih mineralov, ki jih uporabljajo geologi za geokronologijo.
Cirkon je del ZTR indeksa, metode, s katero se določa stopnjo kemične in/ali mehanske preperelosti sedimentnih kamnin.

Nahajališča

Svetovna proizvodnja koncentratov cirkonijevih mineraov

Cirkon je pogost pripomoček za določanje sestave večine granitov in felzičnih magmatskih kamnin. Zaradi trdote, trajnosti in kemične obstojnosti je cirkon pogosta sestavina peskov v sedimentnih skladih. V mafičnih kamninah je redek, v ultramafičnih pa zelo redek, razen v kimberlitih, karbonalitih in lamprofirju, kjer se pojavlja v sledovih zaradi nenavadnega razvoja magme iz katere so nastale te kamnine.

Cirkon se v gospodarsko zanimivih koncentracijah pojavlja v skladih peskov težkih mineralov, v nekaterih pegmatitih in v nekaterih redkih alkalnih vulkanskih kamninah, na primer v trahitu iz Novega Južnega Walesa (Avstralija),^[8] kjer se pojavlja skupaj s cirkonij-hafnijevima mineraloma eudialitom in armstrongitom.

Radiometrično datiranje

Zirkon je igral pomembno vlogo v razvoju radiometričnega datiranja. Cirkoni vsebujejo sledove urana ali torija (od 10 ppm do 4%)^[5] in so zato primerni za datiranje po več analitskih metodah. Cirkoni so zaradi svoje obstojnosti preživeli mnoge geološke procese, na primer erozijo, transport in celo visoko stopnjo metamorfoze, zato vsebujejo bogate in raznovrstne zapise o geoloških procesih. Cirkoni se običajno datirajo po U-Pb in Fission Track Dating metodi, lahko pa tudi po U+Th/He metodi.

Cirkoni iz Jack Hillsa, Zahodna Avstralija, so stari do 4,4 milijarde let,^[9] kar jih uvršča med najstarejše minerale na Zemlji z ugotovljeno starostjo. Sestava kisikovih izotopov v nekaterih cirkonih kaže, da so stari celo več kot 4,4 milijarde let in da je bila takrat na Zemlji že prisotna voda.^[9]^[10] To trditev podpirajo tudi analize sledov drugih elementov,^[11]^[12] vendar je še vedno predmet razprav.^[13]^[14]

Podobni minerali

Enako kristalno strukturo kot cirkon (^VIIIX ^IVY O₄) imajo minerali hafnon (HfSiO₄), ksenotim (YPO₄), behierit, skiavinatoit ((Ta, Nb)BO₄), torit (ThSiO₄) in kofinit (USiO₄).

Galerija

Kristalna struktura cirkona
Osnovna celca
Slika cirkona, posneta z elektronskim mokroskopom

Sklici

↑ Handbook of Mineralogy
↑ Mindat
↑ Webmineral
↑ Hurlbut, Cornelius S.; Klein, Cornelis (1985). Manual of Mineralogy (20 izd.). John Wiley & Sons, New York. COBISS 12123141. ISBN 0-471-80580-7.
↑ ^5,0 ^5,1 R. Vidrih, Svet mineralov, Tehniška založba Slovenije (2002), str. 84
↑ Pearse, Roger (16. september 2002). »Syriac Literature«. Pridobljeno 11. februarja 2008.
↑ Stwertka, Albert (1996). A Guide to the Elements. Oxford University Press. str. 117–119. ISBN 0-19-508083-1.
↑ »Dubbo Zirconia Project Fact Sheet June 2007« (PDF). Alkane Resources Limited. Junij 2007. Arhivirano iz prvotnega spletišča (PDF) dne 28. februarja 2008. Pridobljeno 10. septembra 2007.
↑ ^9,0 ^9,1 Wilde S.A.; Valley J.W.; Peck W.H.; Graham C.M. (2001). »Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago« (PDF). Nature. 409 (6817): 175. doi:10.1038/35051550. PMID 11196637.
↑ Mojzsis, S.J.; Harrison, T.M.; Pidgeon, R.T. (2001). »Oxygen-isotope evidence from ancient zircons for liquid water at the Earth's surface 4300 Myr ago«. Nature. 409 (6817): 178–181. doi:10.1038/35051557. PMID 11196638.
↑ Ushikubo, T.; Kita, N.T.; Cavosie, A.J.; Wilde, S.A.; Rudnick, R.L.; Valley, J.W. (2008). »Lithium in Jack Hills zircons: Evidence for extensive weathering of Earth's earliest crust«. Earth and Planetary Science Letters. 272: 666–676. doi:10.1016/j.epsl.2008.05.032.
↑ »Ancient mineral shows early Earth climate tough on continents«. Physorg.com. 13. junij 2008.
↑ Nemchin, A.A.; Pidgeon, R.T.; Whitehouse, M.J. (2006). »Re-evaluation of the origin and evolution of >4.2 Ga zircons from the Jack Hills metasedimentary rocks«. Earth and Planetary Science Letters. 244: 218–233. doi:10.1016/j.epsl.2006.01.054.
↑ Cavosie, A.J.; Valley, J.W.; Wilde, S.A.; E.I.M.F. (2005). »Magmatic δ18O in 4400–3900 Ma detrital zircons: a record of the alteration and recycling of crust in the Early Archean«. Earth and Planetary Science Letters. 235: 663–681. doi:10.1016/j.epsl.2005.04.028.

Glej tudi

Seznam mineralov

[1] Handbook of Mineralogy

[2] Mindat

[3] Webmineral

[4] Hurlbut, Cornelius S.; Klein, Cornelis (1985). Manual of Mineralogy (20 izd.). John Wiley & Sons, New York. COBISS 12123141. ISBN 0-471-80580-7.

[Vidrih-5] 5,0 ^5,1 R. Vidrih, Svet mineralov, Tehniška založba Slovenije (2002), str. 84

[6] Pearse, Roger (16. september 2002). »Syriac Literature«. Pridobljeno 11. februarja 2008.

[Stwertka-7] Stwertka, Albert (1996). A Guide to the Elements. Oxford University Press. str. 117–119. ISBN 0-19-508083-1.

[8] »Dubbo Zirconia Project Fact Sheet June 2007« (PDF). Alkane Resources Limited. Junij 2007. Arhivirano iz prvotnega spletišča (PDF) dne 28. februarja 2008. Pridobljeno 10. septembra 2007.

[Wilde-9] 9,0 ^9,1 Wilde S.A.; Valley J.W.; Peck W.H.; Graham C.M. (2001). »Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago« (PDF). Nature. 409 (6817): 175. doi:10.1038/35051550. PMID 11196637.

[10] Mojzsis, S.J.; Harrison, T.M.; Pidgeon, R.T. (2001). »Oxygen-isotope evidence from ancient zircons for liquid water at the Earth's surface 4300 Myr ago«. Nature. 409 (6817): 178–181. doi:10.1038/35051557. PMID 11196638.

[11] Ushikubo, T.; Kita, N.T.; Cavosie, A.J.; Wilde, S.A.; Rudnick, R.L.; Valley, J.W. (2008). »Lithium in Jack Hills zircons: Evidence for extensive weathering of Earth's earliest crust«. Earth and Planetary Science Letters. 272: 666–676. doi:10.1016/j.epsl.2008.05.032.

[12] »Ancient mineral shows early Earth climate tough on continents«. Physorg.com. 13. junij 2008.

[13] Nemchin, A.A.; Pidgeon, R.T.; Whitehouse, M.J. (2006). »Re-evaluation of the origin and evolution of >4.2 Ga zircons from the Jack Hills metasedimentary rocks«. Earth and Planetary Science Letters. 244: 218–233. doi:10.1016/j.epsl.2006.01.054.

[14] Cavosie, A.J.; Valley, J.W.; Wilde, S.A.; E.I.M.F. (2005). »Magmatic δ18O in 4400–3900 Ma detrital zircons: a record of the alteration and recycling of crust in the Early Archean«. Earth and Planetary Science Letters. 235: 663–681. doi:10.1016/j.epsl.2005.04.028.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]