Циркон - Zircon

Не путать с Цирконий, Кубический цирконий, или же Цирконий.
Эта статья о минерале. Для использования в других целях см. Циркон (значения).
Циркон
Циркон-dtn1a.jpg
Блестящий кристалл циркона, расположенный на коричневой матрице кальцита из Гилгитский район Пакистана
Общий
КатегорияНесосиликаты
Формула
(повторяющийся блок)		силикат циркония (ZrSiO4)
Классификация Струнца9.AD.30
Кристаллическая системаТетрагональный
Кристалл классДитетрагональный дипирамидальный (4 / ммм)
Символ HM: (4 / м 2 / м 2 / м)
Космическая группая41/ драм
Ячейкаа = 6,607 (1), с = 5,982 (1) [Å]; Z = 4
Идентификация
ЦветКрасновато-коричневый, желтый, зеленый, синий, серый, бесцветный; в шлифе от бесцветного до бледно-коричневого
Хрустальная привычкаот таблитчатых до призматических кристаллов, неправильные зерна, массивные
TwinningНа {101}. Кристаллы, потрясенные ударом метеорита, показывают полисинтетических близнецов на {112}
Расщепление{110} и {111}
ПереломОт конхоидальной до неровной
УпорствоХрупкий
Шкала Мооса твердость7.5
БлескСтекловидное до адамантинового; жирный, когда метамикт.
Полосабелый
ПрозрачностьОт прозрачного до непрозрачного
Удельный вес4.6–4.7
Оптические свойстваОдноосный (+)
Показатель преломленияпω = 1.925–1.961
пε = 1.980–2.015, 1.75 при метамикте
Двулучепреломлениеδ = 0,047–0,055
ПлеохроизмСлабый
Плавкостьоколо 2550 ° C в зависимости от концентраций Hf, Th, U, H и т. д.
РастворимостьНерастворимый
Другие характеристикиФлуоресцентный и Radioactive.svg Радиоактивный,
Может образовывать плеохроические ореолы,
Рельеф: высокий
Рекомендации[1][2][3][4][5]

Циркон (/ˈzɜːrkɒп/[6][7] или же /ˈzɜːrkən/[8]) это минеральная принадлежащий к группе несосиликаты, и это источник металла цирконий. Его химическое название силикат циркония, а соответствующая ему химическая формула ZrSiO4. Обычный эмпирическая формула показывает, что диапазон замещения в цирконе составляет (Zr1 – й год, REEу) (SiO4)1 – x(ОЙ)4x – y. Циркон образуется в силикат тает с большими пропорциями несовместимые элементы с высокой напряженностью поля. Например, гафний почти всегда присутствует в количествах от 1 до 4%. В Кристальная структура циркона четырехугольный кристаллическая система. Естественный цвет циркона варьируется от бесцветного, желто-золотистого, красного, коричневого, синего и зеленого.

Название происходит от Персидский заргун, что означает «золотистый».[9] Это слово искажено в "жаргун ", термин, применяемый к светлым цирконам. Английское слово" циркон "происходит от Циркон, что является немецкой версией этого слова.[10] Желтый, оранжевый и красный циркон также известен как "гиацинт ",[11] из цветка гиацинт, чье имя Древнегреческий источник.

Характеристики

Фотография с оптического микроскопа; длина кристалла около 250 мкм

Циркон распространен в корка Земли. Это происходит как обычное акцессорный минерал в Магматические породы (как продукты первичной кристаллизации), в метаморфических пород и как обломочные зерна в осадочные породы.[1] Крупные кристаллы циркона встречаются редко. Их средний размер в гранит камней составляет около 0,1–0,3 мм, но они также могут вырастать до размеров нескольких сантиметров, особенно в основных пегматиты и карбонатиты.[1] Циркон также очень устойчив к нагреванию и коррозии.

Из-за их уран и торий содержание, некоторые цирконы подвергаются метамиктизация. Связанные с внутренним радиационным повреждением, эти процессы частично нарушают кристаллическую структуру и частично объясняют сильно изменчивые свойства циркона. По мере того, как циркон становится все более и более модифицированным из-за внутреннего радиационного повреждения, плотность уменьшается, кристаллическая структура нарушается, а цвет меняется.

Циркон бывает многих цветов, включая красновато-коричневый, желтый, зеленый, синий, серый и бесцветный.[1] Иногда цвет циркона можно изменить термической обработкой. Обычные коричневые цирконы можно превратить в бесцветные и синие цирконы при нагревании до 800-1000 ° C.[12] В геологических условиях образование розового, красного и пурпурного циркона происходит через сотни миллионов лет, если в кристалле содержится достаточно микроэлементов для производства центры окраски. Цвет этой красной или розовой серии отжигается в геологических условиях выше температуры около 400 ° C.[13]

Приложения

Зерна циркона размером с песок

Циркон в основном потребляется как глушитель, и известно, что он используется в промышленности декоративной керамики.[14] Он также является основным предшественником не только металлического цирконий, хотя это приложение невелико, но также для всех соединений циркония, включая диоксид циркония (ZrO2), один из многих огнеупорный материалы известны.

Другие области применения включают использование в огнеупорах и литейном производстве, а также в растущем диапазоне специальных применений, таких как диоксид циркония и циркониевые химические вещества, в том числе в стержнях ядерного топлива, каталитических преобразователях топлива и в системах очистки воды и воздуха.[15]

Циркон - один из ключевых минералов использовал геологами для геохронология.

Циркон входит в состав Индекс ЗТР классифицировать высоко-выдержанный отложения.

Вхождение

Мировые тенденции производства циркониевых минеральных концентратов

Циркон - обычный аксессуар для микроэлементов большинства гранит и фельзический Магматические породы. Благодаря своей твердости, прочности и химической инертности циркон сохраняется в осадочных отложениях и является обычным компонентом большинства песков. Циркон редко встречается в основные породы и очень редко внутри ультраосновной скалы в стороне от группы ультракалиевые интрузивные породы Такие как кимберлиты, карбонатиты и лампрофир, где циркон иногда может быть найден как следовой минерал из-за необычного магматического генезиса этих пород.

Циркон образует экономические концентрации в тяжелые минеральные пески рудные месторождения в определенных пегматиты, и в некоторых редких щелочных вулканических породах, например, в Тунги Трахит, Даббо, Новый Южный Уэльс Австралия[16] в сочетании с минералами циркония-гафния эвдиалит и армстронгит.

Австралия лидирует в мире по добыче циркона, производя 37% от общемирового объема и обеспечивая 40% мирового EDR (продемонстрированные экономические ресурсы ) для минерала.[17] Южная Африка является основным производителем в Африке, на долю которой приходится 30% мирового производства, занимая второе место после Австралии.[18]

Радиометрическое датирование

СЭМ-КЛ изображение зерна циркона, показывающее зональность и полициклы (структура ядро-край)

Циркон сыграл важную роль в эволюции радиометрическое датирование. Цирконы содержат следовые количества урана и тория (от 10 промилле до 1 мас.%) и может быть датирован несколькими современными аналитическими методами. Поскольку цирконы могут выжить в таких геологических процессах, как эрозия, транспорт, даже полноценный метаморфизм, они содержат богатую и разнообразную запись геологических процессов. В настоящее время цирконы обычно датируются уран-свинец (U-Pb), след деления, катодолюминесценция, и техники U + Th / He. Например, отображение катодолюминесцентного излучения быстрых электронов можно использовать в качестве инструмента предварительного скрининга для вторичной ионно-масс-спектрометрии с высоким разрешением (ВИМС), чтобы отобразить картину зональности и определить области, представляющие интерес для изотопного анализа. Это делается с помощью интегрированного катодолюминесцентного и сканирующего электронного микроскопов.[19] Цирконы в осадочной породе можно определить источник отложений.

Цирконы из Джек Хиллз в Нарриер Гнейс Террейн, Йилгарн Кратон, Западная Австралия, дали U-Pb возраст до 4,404 миллиарда лет,[20] интерпретируется как эпоха кристаллизации, что делает их древнейшие минералы так давно датированный на Земле. В дополнение кислород изотопический Состав некоторых из этих цирконов был интерпретирован как указание на то, что более 4,4 миллиарда лет назад на поверхности Земли уже была вода.[20][21] Эта интерпретация подтверждается дополнительными данными о микроэлементах,[22][23] но это также предмет споров.[24][25] В 2015 году "останки биотическая жизнь "были найдены в скалах возрастом 4,1 миллиарда лет в Джек-Хиллз в Западной Австралии.[26][27] По словам одного из исследователей, «Если жизнь возник относительно быстро на земной шар ... тогда это могло быть обычным явлением в вселенная."[26]

Подобные минералы

Хафнон (HfSiO4), ксенотайм (YPO4), бехиерит, шиавинатоит ((Ta, Nb) BO4), торит (ThSiO4), и гроб (USiO4) все имеют одну и ту же кристаллическую структуру (IVИкс IVЭЙ4, IIIИкс VЭЙ4 в случае ксенотима) как циркон.

Галерея

  • Кристаллическая структура циркона

  • Элементарная ячейка

  • SEM изображение циркона

  • Необычный оливково-зеленый циркон

  • Кластер из трех сложных кристаллов циркона

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Энтони, Джон В .; Бидо, Ричард А .; Bladh, Kenneth W .; Николс, Монте С., ред. (1995). "Циркон" (PDF). Справочник по минералогии. II (кремнезем, силикаты). Шантильи, Вирджиния, США: Минералогическое общество Америки. ISBN  978-0962209710.
  2. ^ Циркон. Миндат
  3. ^ Циркон. Webmineral
  4. ^ Hurlbut, Cornelius S .; Кляйн, Корнелис, 1985 г., Руководство по минералогии, 20 изд., ISBN  0-471-80580-7
  5. ^ http://www.minsocam.org/MSA/AmMin/TOC/Abstracts/2013_Abstracts/Jan13_Abstracts/Erickson_p53_13.pdf
  6. ^ «Определение и значение циркона - английский словарь Коллинза». www.collinsdictionary.com. Получено 29 апреля, 2018.
  7. ^ "циркон". Словарь английского языка American Heritage Dictionary (5-е изд.). Бостон: Houghton Mifflin Harcourt.
  8. ^ «Определение ЦИРКОНа». www.merriam-webster.com. Получено 29 апреля, 2018.
  9. ^ Ствертка, Альберт (1996). Путеводитель по элементам. Издательство Оксфордского университета. стр.117–119. ISBN  978-0-19-508083-4.
  10. ^ Харпер, Дуглас. "циркон". Интернет-словарь этимологии.
  11. ^ "Гиацинт (драгоценный камень)". Британская энциклопедия. Энциклопедия Britannica Inc.. Получено 7 октября, 2016.
  12. ^ "Информация о драгоценном камне Циркон". www.gemdat.org. Получено 29 апреля, 2018.
  13. ^ Гарвер, Джон I .; Камп, Питер Дж. Дж. (2002). «Интеграция окраски циркона и зональных закономерностей треков деления циркона в орогенных поясах: приложение к Южным Альпам, Новая Зеландия». Тектонофизика. 349 (1–4): 203–219. Bibcode:2002Tectp.349..203G. CiteSeerX  10.1.1.570.3912. Дои:10.1016 / S0040-1951 (02) 00054-9.
  14. ^ Нильсен, Ральф (2000). «Цирконий и циркониевые соединения». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Дои:10.1002 / 14356007.a28_543. ISBN  978-3527306732.
  15. ^ "Товары". Mineral Commodities Ltd. Получено 8 августа, 2016.
  16. ^ Персонал (июнь 2007 г.). «Информационный бюллетень проекта Dubbo Zirconia, июнь 2014 г.» (PDF). Alkane Resources Limited. Получено 10 сентября, 2007.
  17. ^ "Справочник по промышленности минеральных песков" (PDF).
  18. ^ «Добыча тяжелых минералов в Африке - титана и циркония». Получено 8 августа, 2016.
  19. ^ «Цирконы - Рекомендации по применению». ДЕЛМИК. Получено 10 февраля, 2017.
  20. ^ а б Уайльд, Саймон А .; Вэлли, Джон В .; Пек, Уильям Х .; Грэм, Колин М. (2001). «Доказательства существования континентальной коры и океанов на Земле 4,4 млрд лет назад по обломочным цирконам». Природа. 409 (6817): 175–178. Bibcode:2001 Натур 409..175 Вт. Дои:10.1038/35051550. PMID  11196637. S2CID  4319774.
  21. ^ Mojzsis, Стивен Дж .; Харрисон, Т. Марк; Пиджон, Роберт Т. (2001). «Доказательства наличия изотопов кислорода из древних цирконов для жидкой воды на поверхности Земли 4300 млн лет назад». Природа. 409 (6817): 178–181. Дои:10.1038/35051557. PMID  11196638. S2CID  2819082.
  22. ^ Ушикубо, Такаюки; Кита, Норико Т .; Кавози, Аарон Дж .; Уайльд, Саймон А .; Rudnick, Roberta L .; Долина, Джон В. (2008). «Литий в цирконах Джек-Хиллз: свидетельство обширного выветривания самой ранней коры Земли». Письма по науке о Земле и планетах. 272 (3–4): 666–676. Bibcode:2008E и PSL.272..666U. Дои:10.1016 / j.epsl.2008.05.032.
  23. ^ «Древний минерал показывает, что на континентах климат ранней Земли был жестким». Physorg.com. 13 июня 2008 г.
  24. ^ Немчин, А .; Pidgeon, R .; Уайтхаус, М. (2006). «Переоценка происхождения и эволюции цирконов> 4,2 млрд лет из метаосадочных пород Джек-Хиллз». Письма по науке о Земле и планетах. 244 (1–2): 218–233. Bibcode:2006E и PSL.244..218N. Дои:10.1016 / j.epsl.2006.01.054.
  25. ^ Cavosie, A.J .; Valley, J.W .; Wilde, S.A .; e.i.m.f (2005). «Магматическое δ18O в обломочных цирконах 4400–3900 млн лет: запись изменения и рециклинга земной коры в раннем архее». Письма по науке о Земле и планетах. 235 (3–4): 663–681. Bibcode:2005E и PSL.235..663C. Дои:10.1016 / j.epsl.2005.04.028.
  26. ^ а б Боренштейн, Сет (19 октября 2015 г.). «Намеки жизни на том, что считалось пустынной на ранней Земле». Возбудить. Йонкерс, штат Нью-Йорк: Интерактивная сеть Mindspark. Ассошиэйтед Пресс. Архивировано из оригинал 23 октября 2015 г.. Получено 8 октября, 2018.
  27. ^ Белл, Элизабет А .; Бёнке, Патрик; Харрисон, Т. Марк; Мао, Венди Л. (2015). «Потенциально биогенный углерод, сохранившийся в цирконе возрастом 4,1 миллиарда лет». Труды Национальной академии наук. 112 (47): 14518–14521. Bibcode:2015ПНАС..11214518Б. Дои:10.1073 / pnas.1517557112. ЧВК  4664351. PMID  26483481.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка