Zirkon - Zircon

Nesmí být zaměňována s Zirkon, Kubický zirkon nebo Zirkonium.
Tento článek je o minerálu. Pro další použití viz Zirkon (disambiguation).
Zirkon
Zirkon-dtn1a.jpg
Lesklý krystal zirkonu posazený na opálenou matrici kalcitu z Gilgit District Pákistánu
Všeobecné
KategorieNesosilikáty
Vzorec
(opakující se jednotka)		křemičitan zirkoničitý (ZrSiO4)
Strunzova klasifikace9. AD.30
Krystalový systémTetragonální
Křišťálová třídaDitetragonal dipyramidový (4 / mmm)
Symbol HM: (4 / m 2 / m 2 / m)
Vesmírná skupinaJá41/ pozm
Jednotková buňkaa = 6,607 (1), c = 5,982 (1) [Á]; Z = 4
Identifikace
BarvaČervenohnědá, žlutá, zelená, modrá, šedá, bezbarvá; v tenké části, bezbarvý až světle hnědý
Krystalický zvyktabulkové až hranolové krystaly, nepravidelná zrna, masivní
TwinningDne {101}. Krystaly šokované dopadem meteoritu ukazují polysyntetická dvojčata na {112}
Výstřih{110} a {111}
ZlomeninaConchoidal k nerovným
HouževnatostKřehký
Mohsova stupnice tvrdost7.5
LeskSklovité pro adamantin; mastné, když metamict.
PruhBílý
DiaphaneityPrůhledné až neprůhledné
Specifická gravitace4.6–4.7
Optické vlastnostiJednoosý (+)
Index lomunω = 1.925–1.961
nε = 1,980–2,015, 1,75 při metamictu
Dvojlomδ = 0,047–0,055
PleochroismusSlabý
Tavitelnosttéměř 2 550 ° C závisí na koncentracích Hf, Th, U, H atd ...
RozpustnostNerozpustný
Další vlastnostiFluorescenční a Radioactive.svg Radioaktivní,
Může se tvořit pleochroické svatozáře,
Reliéf: vysoký
Reference[1][2][3][4][5]

Zirkon (/ˈz.rkɒn/[6][7] nebo /ˈz.rk.n/[8]) je minerální patřící do skupiny nesosilikáty a je to zdroj kovu zirkonium. Jeho chemický název je křemičitan zirkoničitý a odpovídající chemický vzorec je ZrSiO4. Běžný empirický vzorec ukazující část rozsahu substituce v zirkonu je (Zr1 – y, REEy) (SiO4)1 – x(ACH)4x – y. Zirkon se tvoří v křemičitan taje s velkým podílem nekompatibilní prvky s vysokou intenzitou pole. Například, hafnium je téměř vždy přítomen v množstvích od 1 do 4%. The Krystalická struktura zirkonu je čtyřúhelníkový krystalový systém. Přirozená barva zirkonu se pohybuje mezi bezbarvou, žluto-zlatou, červenou, hnědou, modrou a zelenou.

Název je odvozen od Peršan zargun, což znamená „zlatý odstín“.[9] Toto slovo je poškozeno na „jargoon ", termín aplikovaný na světlé zirkony. Anglické slovo" zircon "je odvozeno od Zirkon, což je německá adaptace tohoto slova.[10] Žlutý, oranžový a červený zirkon je také známý jako „hyacint ",[11] z květu hyacinthus, jehož jméno je Starořečtina původ.

Vlastnosti

Fotografie z optického mikroskopu; délka krystalu je asi 250 µm

Zirkon je běžný v kůra Země. Vyskytuje se jako běžný doplňkový minerál v vyvřeliny (jako produkty primární krystalizace), v metamorfované horniny a jako detritická zrna v sedimentární horniny.[1] Velké krystaly zirkonu jsou vzácné. Jejich průměrná velikost v žula horniny jsou asi 0,1–0,3 mm, ale mohou také dorůst do velikosti několika centimetrů, zejména u mafic pegmatity a karbonatity.[1] Zirkon je také velmi odolný vůči teplu a korozi.

Kvůli jejich uran a thorium obsah, některé zirkony procházejí metamictization. V souvislosti s poškozením vnitřním zářením tyto procesy částečně narušují krystalovou strukturu a částečně vysvětlují vysoce variabilní vlastnosti zirkonu. Jak se zirkon stále více modifikuje poškozením vnitřním zářením, klesá hustota, je narušena krystalová struktura a mění se barva.

Zirkon se vyskytuje v mnoha barvách, včetně červenohnědé, žluté, zelené, modré, šedé a bezbarvé.[1] Barva zirkonů může být někdy změněna tepelným zpracováním. Běžné hnědé zirkony lze přeměnit na bezbarvé a modré zirkony zahřátím na 800 až 1 000 ° C.[12] V geologických podmínkách dochází k rozvoji růžového, červeného a fialového zirkonu po stovkách milionů let, pokud má krystal dostatek stopových prvků k produkci barevná centra. Barva v této červené nebo růžové sérii je žíhána v geologických podmínkách nad teplotami kolem 400 ° C.[13]

Aplikace

Zrnka zirkonu o velikosti písku

Zirkon se konzumuje hlavně jako kalidlo a je známo, že se používá v průmyslu dekorativní keramiky.[14] Je také hlavním předchůdcem nejen metalické zirkonium, i když tato aplikace je malá, ale také pro všechny sloučeniny zirkonia včetně oxid zirkoničitý (ZrO2), jeden z nejvíce žáruvzdorný známé materiály.

Mezi další aplikace patří použití v žáruvzdorných odlitcích a slévárenství a rostoucí řada speciálních aplikací, jako jsou zirkony a chemikálie zirkonia, včetně jaderných palivových tyčí, katalytických konvertorů paliva a systémů na čištění vody a vzduchu.[15]

Zirkon je jedním z klíčových minerálů použitý geology pro geochronologie.

Zirkon je součástí ZTR index vysoce klasifikovatzvětralý sedimenty.

Výskyt

Trend světové produkce minerálních koncentrátů zirkonia

Zirkon je běžným doplňkem ke sledování minerální složky většiny žula a felsic vyvřeliny. Zirkon díky své tvrdosti, trvanlivosti a chemické inertnosti přetrvává v usazeninách a je běžnou součástí většiny písků. Zirkon je uvnitř vzácný mafické kameny a velmi vzácné uvnitř ultramafický skály stranou od skupiny ultrapotasické rušivé kameny jako kimberlity, karbonatity a lamprofyr, kde zirkon lze příležitostně nalézt jako stopový minerál kvůli neobvyklé magmatické genezi těchto hornin.

Zirkon vytváří ekonomické koncentrace uvnitř těžká ložiska minerálních písků, v jistém smyslu pegmatity a v některých vzácných alkalických vulkanických horninách, například v Toongi Trachyte, Dubbo, Nový Jižní Wales Austrálie[16] ve spojení s minerály zirkonium-hafnium eudialyt a armstrongit.

Austrálie je světovým lídrem v těžbě zirkonů, produkuje 37% světové hodnoty a představuje 40% světové EDR (ekonomické prokázané zdroje ) pro minerál.[17] Jihoafrická republika je hlavním producentem v Africe, s 30% světové produkce, druhým po Austrálii.[18]

Radiometrické datování

SEM-CL obrázek zirkonového zrna zobrazující zonace a polycykly (struktura jádro-ráfek)

Zircon hrál důležitou roli během vývoje radiometrické datování. Zirkony obsahují stopová množství uranu a thoria (od 10 ppm až 1% hmotn.) a lze jej datovat pomocí několika moderních analytických technik. Protože zirkony mohou přežít geologické procesy jako eroze, doprava, dokonce i vysoce kvalitní metamorfóza obsahují bohatý a rozmanitý záznam geologických procesů. V současné době jsou zirkony obvykle datovány uranové olovo (U-Pb), štěpná stopa, katodoluminiscence a techniky U + Th / He. Například zobrazování katodoluminiscenční emise z rychlých elektronů může být použito jako prescreeningový nástroj pro spektrometrii sekundárních iontových hmot s vysokým rozlišením (SIMS) k zobrazení zonačního vzoru a identifikaci oblastí zájmu pro izotopovou analýzu. To se provádí pomocí integrovaného katodoluminiscenčního a rastrovacího elektronového mikroskopu.[19] Zirkony v sedimentární hornině může identifikovat zdroj sedimentu.

Zirkony z Jack Hills v Narryer Gneiss Terrane, Yilgarn Craton, západní Austrálie, se vzdali U-Pb věk až 4,404 miliardy let,[20] interpretován jako věk krystalizace, což z nich činí nejstarší minerály zatím datováno na Zemi. Kromě toho kyslík izotopový kompozice některých z těchto zirkonů byly interpretovány tak, že naznačují, že před více než 4,4 miliardami let byla na povrchu Země již voda.[20][21] Tato interpretace je podporována dalšími daty stopových prvků,[22][23] ale je také předmětem debaty.[24][25] V roce 2015 „zůstává biotický život „byly nalezeny ve 4,1 miliardách let starých skalách v Jack Hills v západní Austrálii.[26][27] Podle jednoho z výzkumníků „Pokud život vznikly relativně rychle dále Země ... pak by to mohlo být běžné v vesmír."[26]

Podobné minerály

Hafnon (HfSiO4), xenotime (YPO4), béhierit, schiavinatoit ((Ta, Nb) BO4), Thorite (ThSiO4), a rakev (USiO4) všechny mají stejnou krystalovou strukturu (IVX IVY O4, IIIX PROTIY O4 v případě xenotimu) jako zirkon.

Galerie

  • Krystalová struktura zirkonu

  • Jednotková buňka

  • SEM obrázek zirkonu

  • Neobvyklý olivově zelený zirkon

  • Shluk tří složených krystalů zirkonu

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d Anthony, John W .; Bideaux, Richard A .; Bladh, Kenneth W .; Nichols, Monte C., eds. (1995). "Zirkon" (PDF). Příručka mineralogie. II (křemičitý, křemičitany). Chantilly, VA, USA: Mineralogická společnost Ameriky. ISBN  978-0962209710.
  2. ^ Zirkon. Mindat
  3. ^ Zirkon. Webminerál
  4. ^ Hurlbut, Cornelius S .; Klein, Cornelis, 1985, Manuál mineralogie, 20. vydání, ISBN  0-471-80580-7
  5. ^ http://www.minsocam.org/MSA/AmMin/TOC/Abstracts/2013_Abstracts/Jan13_Abstracts/Erickson_p53_13.pdf
  6. ^ "Definice a význam zirkonu - Collins English Dictionary". www.collinsdictionary.com. Citováno 29. dubna 2018.
  7. ^ "zirkon". The American Heritage Dictionary of the English Language (5. vydání). Boston: Houghton Mifflin Harcourt.
  8. ^ „Definice ZIRCONU“. www.merriam-webster.com. Citováno 29. dubna 2018.
  9. ^ Stwertka, Albert (1996). Průvodce po prvcích. Oxford University Press. str.117–119. ISBN  978-0-19-508083-4.
  10. ^ Harper, Douglas. "zirkon". Online slovník etymologie.
  11. ^ „Hyacint (klenot)“. Encyklopedie Britannica. Encyklopedie Britannica Inc.. Citováno 7. října 2016.
  12. ^ "Informace o drahokamu se zirkony". www.gemdat.org. Citováno 29. dubna 2018.
  13. ^ Garver, John I .; Kamp, Peter J.J. (2002). „Integrace zirkonové barvy a zonkových štěpných zónových vzorů v orogenních pásech: Aplikace v jižních Alpách na Novém Zélandu“. Tektonofyzika. 349 (1–4): 203–219. Bibcode:2002 Tectp.349..203G. CiteSeerX  10.1.1.570.3912. doi:10.1016 / S0040-1951 (02) 00054-9.
  14. ^ Nielsen, Ralph (2000). "Zirkonium a sloučeniny zirkonia". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002 / 14356007.a28_543. ISBN  978-3527306732.
  15. ^ "Produkty". Mineral Commodities Ltd.. Citováno 8. srpna 2016.
  16. ^ Zaměstnanci (červen 2007). „Informační list projektu Dubbo Zirconia, červen 2014“ (PDF). Alkane Resources Limited. Citováno 10. září 2007.
  17. ^ „Informační přehled o odvětví minerálních písků“ (PDF).
  18. ^ „Těžba těžkých nerostů v Africe - titan a zirkonium“. Citováno 8. srpna 2016.
  19. ^ "Zirkony - aplikační poznámka". DELMIC. Citováno 10. února 2017.
  20. ^ A b Wilde, Simon A .; Valley, John W .; Peck, William H .; Graham, Colin M. (2001). "Důkazy z detritických zirkonů o existenci kontinentální kůry a oceánů na Zemi před 4,4 Gyr". Příroda. 409 (6817): 175–178. Bibcode:2001 Natur.409..175 W.. doi:10.1038/35051550. PMID  11196637. S2CID  4319774.
  21. ^ Mojzsis, Stephen J .; Harrison, T. Mark; Pidgeon, Robert T. (2001). „Důkaz izotopu kyslíku ze starodávných zirkonů pro kapalnou vodu na zemském povrchu před 4300 lety“. Příroda. 409 (6817): 178–181. doi:10.1038/35051557. PMID  11196638. S2CID  2819082.
  22. ^ Ushikubo, Takayuki; Kita, Noriko T .; Cavosie, Aaron J .; Wilde, Simon A .; Rudnick, Roberta L .; Valley, John W. (2008). „Lithium in Jack Hills zircons: Evidence for rozsiahle zvětrávání nejstarší zemské kůry“. Dopisy o Zemi a planetách. 272 (3–4): 666–676. Bibcode:2008E & PSL.272..666U. doi:10.1016 / j.epsl.2008.05.032.
  23. ^ „Starověký minerál ukazuje, že rané klima Země je na kontinentech tvrdé. Physorg.com. 13. června 2008.
  24. ^ Nemchin, A .; Pidgeon, R .; Whitehouse, M. (2006). „Přehodnocení původu a vývoje> 4,2 Ga zirkonů z metasedimentárních hornin Jack Hills“. Dopisy o Zemi a planetách. 244 (1–2): 218–233. Bibcode:2006E & PSL.244..218N. doi:10.1016 / j.epsl.2006.01.054.
  25. ^ 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 recyklace of crust in the Early Archean“. Dopisy o Zemi a planetách. 235 (3–4): 663–681. Bibcode:2005E & PSL.235..663C. doi:10.1016 / j.epsl.2005.04.028.
  26. ^ A b Borenstein, Seth (19. října 2015). „Náznaky života na tom, co bylo považováno za pustou ranou Zemi“. Rozrušit. Yonkers, NY: Interaktivní síť Mindspark. Associated Press. Archivovány od originál 23. října 2015. Citováno 8. října 2018.
  27. ^ Bell, Elizabeth A .; Boehnke, Patrick; Harrison, T. Mark; Mao, Wendy L. (2015). „Potenciálně biogenní uhlík konzervovaný v 4,1 miliard let starém zirkonu“. Sborník Národní akademie věd. 112 (47): 14518–14521. Bibcode:2015PNAS..11214518B. doi:10.1073 / pnas.1517557112. PMC  4664351. PMID  26483481.

Další čtení

externí odkazy