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Articulo de referencia

Circón

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El circón ( / ˈ z ɜːr k ɒ n , - k ən / ) [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] es un mineral perteneciente al grupo de los nesosilicatos y es una fuente del metal zirconio . Su nombre químico es silicato de zirconio(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 de fundidos de silicatos y tiene concentraciones relativamente altas de elementos incompatibles de alta fuerza de campo . Por ejemplo, el hafnio está casi siempre 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. [ 10 ]

El nombre deriva del persa zargun , que significa "de color dorado". [ 11 ] Esta palabra se transforma en " jargoon ", un término aplicado a los zircones de color claro. La palabra inglesa "zircon" deriva de Zirkon , que es la adaptación alemana de esta palabra. [ 12 ] El zircon amarillo, naranja y rojo también se conoce como " jacinto ", [ 13 ] por 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 de circón grandes son raros. Su tamaño promedio en rocas graníticas es de aproximadamente 0,1–0,3 mm (0,0039–0,0118 in) , pero también pueden crecer hasta alcanzar tamaños de varios cm, especialmente en pegmatitas máficas y carbonatitas . [ 2 ] El circón es bastante duro (con una dureza Mohs de 7,5) y químicamente estable, por lo que es altamente resistente a la meteorización. También es resistente al calor, por lo que los granos de circón detrítico a veces se conservan en rocas ígneas formadas a partir de sedimentos fundidos. [ 14 ] Su resistencia a la meteorización, junto con su gravedad específica relativamente alta (4,68), lo convierten en un componente importante de la fracción de minerales pesados ​​de las areniscas. [ 5 ]  

Debido a su contenido de uranio [ 15 ] y torio , algunos circones experimentan 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 de la radiación interna, la densidad disminuye, la estructura cristalina se ve comprometida y el color cambia. [ 16 ]

El circón se presenta en muchos colores, incluyendo marrón rojizo, amarillo, verde, azul, gris e incoloro. [ 2 ] El color de los circones a veces puede cambiarse mediante tratamiento térmico. Los circones marrones comunes pueden transformarse en circones incoloros y azules calentándolos a 800 a 1000 °C (1470 a 1830 °F) . [ 17 ] En entornos geológicos, el desarrollo de circones rosas, rojos y púrpuras ocurre después de cientos de millones de años, si el cristal tiene suficientes oligoelementos para producir centros de color . El color en esta serie roja o rosa se recoce en condiciones geológicas por encima de temperaturas de alrededor de 400 °C (752 °F) . [ 18 ]    

Estructuralmente, el circón consiste en 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 más grandes en coordinación óctuple con iones de oxígeno. [ 19 ]

Aplicaciones

Granos de circón del tamaño de granos de arena

El zirconio se consume principalmente como opacificante y se sabe que se utiliza en la industria de la cerámica decorativa. [ 20 ] [ 21 ]

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) . [ 22 ]  

Otras aplicaciones incluyen su uso en materiales refractarios y fundición, así como una creciente variedad de aplicaciones especializadas como productos químicos de zirconia y zirconio, incluyendo barras de combustible nuclear, convertidores catalíticos de combustible y sistemas de purificación de agua y aire. [ 23 ]

Ford Motor Company utilizó un método de fundición en arena conocido como el Método de Fundición Cosworth para las culatas de su motor Duratec V6 . El proceso, desarrollado por el reconocido científico John Campbell, empleó zircon como agregado de fundición para mejorar la uniformidad del material y lograr precisión dimensional, alta resistencia y una estructura densa con baja o nula porosidad. [ 24 ] [ 25 ]

El circón es uno de los minerales clave utilizados por los geólogos para la geocronología . [ 26 ]

El zircon es parte del índice ZTR para clasificar sedimentos altamente meteorizados . [ 27 ]

Piedra preciosa

Una gema de circón azul pálido que pesa 3,36 quilates.
Esta pulsera tiene piedras preciosas de circonita. El metal es una aleación de zinc con recubrimiento de plata.

El circón transparente es una gema semipreciosa muy conocida , apreciada por su alta densidad (entre 4,2 y 4,86) y su 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 . El circón es uno de los tipos de gemas más pesados. [ 28 ] Su dureza en la escala de Mohs se sitúa entre la del cuarzo y el topacio, con un valor de 7,5 en la escala de 10 puntos, aunque por debajo de la de la zirconia cúbica, una piedra sintética similar (8-8,5). En ocasiones, los circones pueden perder su color intrínseco tras una exposición prolongada a la luz solar intensa, lo cual es inusual en una gema. Es inmune al ataque de ácidos, excepto al ácido sulfúrico , y solo cuando se muele hasta convertirlo en un polvo fino. [ 29 ]

La mayoría de los circones de calidad gema muestran un alto grado de birrefringencia que, en piedras talladas con cortes de mesa y pabellón (es decir, casi todas las piedras talladas), puede verse como una aparente duplicación de este último al observarlo a través del primero, y esta característica puede usarse para distinguirlos de los diamantes y las circonitas cúbicas (CZ), así como del vidrio de sílice-soda, 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 birrefringencia clara en un lugar y poca o ninguna en otra parte de la misma piedra tallada. [ 30 ] 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 de, por ejemplo, una piedra preciosa de topacio . Sin embargo, la alta densidad del circón generalmente puede separarlo de cualquier otra gema y es fácil de comprobar.

Además, la birrefringencia depende del tallado de la piedra en relación con su eje óptico . Si un circón se talla con este eje perpendicular a su tabla, la birrefringencia puede reducirse a niveles indetectables a menos que se observe con una lupa de joyero u otro tipo de óptica de aumento. Los circones de mayor calidad se tallan para minimizar la birrefringencia. [ 31 ]

El valor de una gema de circón depende en gran medida de su color, claridad y tamaño. Antes de la Segunda Guerra Mundial, los circones azules (el color más valioso) estaban disponibles en muchos proveedores de gemas en tamaños de entre 15 y 25 quilates; desde entonces, incluso las piedras de hasta 10 quilates se han vuelto muy escasas, especialmente en las variedades de color más codiciadas. [ 31 ]

En laboratorios se han creado circonitas sintéticas. [ 32 ] Ocasionalmente se utilizan en joyería, como por ejemplo en pendientes. A veces, las circonitas se imitan con espinela y zafiro sintético , pero no es difícil distinguirlas con herramientas sencillas.

El zircon de la provincia de Ratanakiri en Camboya se somete a un tratamiento térmico para producir gemas de zircon azul, a veces denominadas con el nombre comercial de cambolita . [ 33 ]

En 2024, la empresa australiana de gemas NYBlue anunció sus planes para establecer el control del mercado mundial del circón azul asegurándose una parte sustancial del suministro mundial. La compañía informó de un inventario que superaba el millón de quilates de piedras en bruto y talladas, citando los recientes cierres de minas en Camboya como un factor en la creciente escasez de la gema. [ 34 ]

Aparición

Tendencia mundial de la producción de concentrados de mineral de circonio

El circón es un mineral accesorio común en todo tipo de rocas ígneas, pero particularmente en granitos y 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. [ 35 ] [ 36 ] Ocasionalmente, el circón puede encontrarse como mineral traza en rocas ígneas ultrapotásicas como kimberlitas , carbonatitas y lamprófiro, debido a la génesis magmática inusual de estas rocas. [ 37 ] [ 38 ]

El circón forma concentraciones económicas dentro de depósitos de mineral de arenas pesadas , dentro de ciertas pegmatitas y dentro de algunas rocas volcánicas alcalinas raras (por ejemplo, la traquita de Toongi en Dubbo , Australia) [ 39 ] en asociación con los minerales de circonio-hafnio eudialita y armstrongita.

Australia lidera la extracción de circón a nivel mundial, produciendo el 37% del total mundial y representando el 40% de los recursos económicos demostrados (EDR ) mundiales de este mineral. [ 40 ] La mina de circón más grande del mundo, Jacinth-Ambrosia , produce alrededor del 25% del suministro mundial de circón. [ 21 ]

Sudáfrica es el principal productor de África, con el 30% de la producción mundial, el segundo después de Australia. [ 41 ]

Datación radiométrica

Imagen SEM-CL de un grano de circón que muestra zonaciones y policiclos (estructura de 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) [ 15 ] y pueden datarse 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), trazas de fisión y U+Th/He. La obtención de imágenes de la emisión de catodoluminiscencia de electrones rápidos puede utilizarse como 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 isotópico. Esto se realiza utilizando un microscopio electrónico de barrido y de catodoluminiscencia integrado. [ 42 ] Los circones en rocas sedimentarias pueden identificar la fuente del sedimento. [ 43 ]

Los circones de Jack Hills en el terreno de gneis de Narryer , cratón de Yilgarn , Australia Occidental , han dado edades U-Pb de hasta 4.404 mil millones de años, [ 44 ] interpretadas 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 4.3 mil millones de años ya había agua líquida en la superficie de la Tierra. [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] Esta interpretación está respaldada por datos adicionales de elementos traza, [ 48 ] [ 49 ] pero también es objeto de debate. [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] En 2015, se encontraron "restos de vida biótica " en rocas de 4.1 mil millones de años en Jack Hills de Australia Occidental. [ 53 ] [ 54 ] Según uno de los investigadores, "Si la vida surgió relativamente rápido en la Tierra ... entonces podría ser común en el universo ". [ 53 ]

Minerales similares

El hafnón ( HfSiO4 ), el xenotimo ( YPO4 ), la béhierita , la schiavinatoita ( (Ta,Nb)BO4 ) , la torita ( ThSiO4 ) y la cofinita ( USiO4 ) [ 15 ] comparten la misma estructura cristalina ( IVXIVYO4 , IIIXVYO4 en el caso del xenotimo) que el circón .

Véase también

Referencias

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  • Todo sobre el zirconio natural