Circón
Circón () es un mineral perteneciente al grupo de los nesosilicatos y es fuente del metal zirconio. Su nombre químico es silicato de circonio (IV) y su fórmula química correspondiente es ZrSiO4. Una fórmula empírica que muestra parte del rango de sustitución en el circón es (Zr1–y, REEy)(SiO4) 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 "dorado". Esta palabra se cambia a "jargoon", un término que se aplica a las circonitas de colores claros. La palabra inglesa "zircon" se deriva de Zirkon, que es la adaptación alemana de esta palabra. El circón amarillo, naranja y rojo también se conoce como "jacinto", de la flor hyacinthus, cuyo nombre es de origen griego antiguo.
Propiedades
El circón es común en la corteza terrestre. Ocurre como un mineral accesorio común en rocas ígneas (como productos primarios de cristalización), en rocas metamórficas y como granos detríticos en rocas sedimentarias. 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. El circón es bastante duro (con una dureza 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 de circón detríticos a veces se conservan en rocas ígneas formadas a partir de sedimentos derretidos. Su resistencia a la intemperie, junto con su peso específico relativamente alto (4,68), lo convierten en un componente importante de la fracción mineral pesada de las areniscas.
Debido a su contenido de uranio y torio, algunos circones sufren metamictización. Conectados al daño por radiación interna, estos procesos interrumpen 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 de la radiación interna, la densidad disminuye, la estructura cristalina se ve comprometida y el color cambia.
El circón se presenta en muchos colores, incluidos marrón rojizo, amarillo, verde, azul, gris e incoloro. El color de las circonitas a veces se puede cambiar mediante un tratamiento térmico. Las circonitas marrones comunes se pueden transformar en circonitas incoloras y azules calentándolas a una temperatura de 800 a 1000 °C (1470 a 1830 °F). En entornos geológicos, el desarrollo de circón rosa, rojo y púrpura ocurre después de cientos de millones de años, si el cristal tiene suficientes elementos traza 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).
Estructuralmente, el zircón 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 óctuple con iones de oxígeno.
Aplicaciones
El circón se consume principalmente como opacificante y se sabe que se usa en la industria de la cerámica decorativa. También es el principal precursor no solo del zirconio metálico, aunque esta aplicación es pequeña, sino también de todos los compuestos de zirconio, incluido el dióxido de zirconio (ZrO2), un importante óxido refractario con un punto de fusión de 2717 °C (4923 °F).
Otras aplicaciones incluyen el uso en refractarios y piezas de fundición y una variedad cada vez mayor de aplicaciones especiales como zirconio y productos químicos de zirconio, incluso en barras de combustible nuclear, convertidores de combustible catalítico y en sistemas de purificación de agua y aire.
El circón es uno de los minerales clave que utilizan los geólogos para la geocronología.
El circón forma parte del índice ZTR para clasificar sedimentos muy meteorizados.
Como piedra preciosa
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 brillo adamantino. Debido a su alto índice de refracción (1,92), a veces se ha utilizado como sustituto del diamante, aunque no presenta el mismo juego de colores que un diamante. El circón es la gema más pesada y se hunde fácilmente incluso en líquidos muy viscosos. Su dureza de Mohs está entre la del cuarzo y la del topacio, en 7,5 en la escala de 10 puntos, aunque por debajo de la de la zirconia cúbica de piedra artificial similar (9). Los circones a veces 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 ácido excepto por el ácido sulfúrico y sólo cuando se muele hasta obtener un polvo fino.
La mayoría de los zirconios 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 cortadas), puede verse como la aparente duplicación de estas últimas cuando se observan a través de la primero, y esta característica se puede utilizar para distinguirlos de los diamantes y las circonitas cúbicas (CZ), así como del vidrio de cal sodada, ninguno de los cuales muestra esta característica. Sin embargo, algunos circones de Sri Lanka muestran una birrefringencia débil o nula, y algunas otras piedras de Sri Lanka pueden mostrar una clara birrefringencia en un lugar y poca o ninguna en otra parte de la misma piedra tallada. Otras piedras preciosas también muestran birrefringencia, por lo que, si bien la presencia de esta característica puede ayudar a distinguir un circón dado 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 a 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 vea con una lupa de joyero u otra óptica de aumento. Las circonitas de grado más alto se cortan para minimizar la birrefringencia.
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.
Los circones sintéticos se han creado en laboratorios, pero solo tienen interés científico y nunca se encuentran en el comercio de joyería. Los circones a veces son imitados por la espinela y el zafiro sintético, pero no son difíciles de distinguir de ellos con herramientas simples.
Ocurrencia
El circón es un accesorio común para trazar minerales constituyentes de todo tipo de rocas ígneas, pero en particular de granito y rocas ígneas félsicas. Debido a su dureza, durabilidad e inercia química, el circón persiste en los depósitos sedimentarios y es un constituyente común de la mayoría de las arenas. El circón se puede encontrar ocasionalmente como un mineral traza en rocas ígneas ultrapotásicas como kimberlitas, carbonatitas y lamprophyre, debido a la génesis inusual del magma de estas rocas.
El circón forma concentraciones económicas dentro de depósitos de mineral 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, en asociación con los minerales de circonio-hafnio eudialito y armstrongita.
Australia lidera el mundo en la extracción de circón, produciendo el 37 % del total mundial y representando el 40 % de los EDR (recursos económicos demostrados) mundiales para el mineral. Sudáfrica es el principal productor de África, con el 30% de la producción mundial, segundo después de Australia.
Datación radiométrica
El circón 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) 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. En la actualidad, los circones suelen fecharse mediante técnicas de uranio-plomo (U-Pb), fisión-pista, catodoluminiscencia y U+Th/He. Por ejemplo, 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 zonación e identificar regiones de interés para el análisis de isótopos. Esto se hace utilizando un microscopio electrónico integrado de catodoluminiscencia y barrido. Los circones en rocas sedimentarias pueden identificar la fuente de sedimentos.
Los circones de Jack Hills en Narryer Gneiss Terrane, Yilgarn Craton, Australia Occidental, han arrojado edades U-Pb de hasta 4404 millones de años, lo que se interpreta como la edad de cristalización, lo que los convierte en los minerales más antiguos hasta ahora fechados en la Tierra. Además, se ha interpretado que las composiciones isotópicas de oxígeno de algunos de estos circones indican que hace más de 4.400 millones de años ya había agua en la superficie de la Tierra. Esta interpretación está respaldada por datos adicionales de elementos traza, pero también es objeto de debate. En 2015, "restos de vida biótica" se encontraron en rocas de 4.100 millones de años en Jack Hills, en Australia Occidental. Según uno de los investigadores, "si la vida surgió relativamente rápido en la Tierra... entonces podría ser común en el universo".
Minerales similares
Hafnon (HfSiO4), xenotime (YPO 4), behierita, esquiavinatoita ((Ta,Nb)BO4), torita (ThSiO4), y coffinite (USiO4) comparten la misma estructura cristalina (IV X IVY O4, IIIX VY O4 en el caso de xenotima) como circón.
Galería
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