Zirkon, Zirkonium, Zirkonium Mineraler

Matteo Chinellato - ChinellatoPhoto / Getty Images

Zirkon kan virke litt trist ved siden av de inforeklamene for billige cubic zirconia smykker . Zirkoniummineralene er en seriøs gjeng.

Zirkon

Zirkon er en fin perle, men den er i unåde i disse dager. Zirkon – zirkoniumsilikat eller ZrSiO₄—er en hard stein, rangering 7½ på Mohs skala , men andre steiner er hardere og fargene er ikke unike. Tradisjon har en slank dossier på zirkon; et nettsted sier at det var kjent for å 'hjelpe søvn, bringe velstand og fremme ære og visdom', men hei, bare å ha penger til å egen juveler er bra for det. Den har noen mindre mineralogiske distinksjoner. Det er den eneste perlen i den tetragonale krystallklassen, for hva det er verdt. Og det er den tetteste av de store edelstenene, men det betyr at en zirkon med en gitt karatvekt er mindre enn noen annen perle av samme vekt.

Kanskje kan zirkon få mer respekt hvis vi ser på verdien for geologer. Zirkonkorn forekommer nesten overalt hvor det er sedimenter fordi mineralet er så seigt. Den stiger gjennom jordskorpen i magmatiske bergarter og eroderes inn i bekkesystemet, vaskes ut i havet og legges ned i sedimentsengene hvor den blir en del av neste syklus av sandstein og skifer – totalt upåvirket! Zirkon er den ultimate geologiske resirkulerbare; den kan til og med tåle metamorfose. Det gjør det til et flott indikatormineral. Hvis du finner det i granitt på ett sted, og i en sandstein et annet sted, har du lært noe om den geologiske historien og den geografiske omgivelsen som brakte zirkonene fra første til andre plass.

Den andre tingen med zirkon er dens urenheter, spesielt uran. De uran-bly (U-Pb) system med datering av bergarter har blitt raffinert med stor nøyaktighet, og U-Pb zirkondatering er nå et presist verktøy for bergarter så gamle som jorden selv, rundt 4,6 milliarder år. Zirkon er bra for dette fordi det holder disse elementene tett.

'Zircon' uttales vanligvis 'ZURK'n', selv om du også hører 'ZUR-KON.'

Zirconia/Baddeleyitt

Cubic zirconia eller CZ er kjent som en falsk diamant, men jeg synes den i stedet bør betraktes som en overlegen zirkon. CZ er en produsert oksidforbindelse, ZrO_to, ikke et silikat, og 'zirconia' er et kjemisk navn, ikke et mineralnavn.

Det er en naturlig forekommende form for zirkoniumoksid, kalt baddeleyitt. Forskjellen mellom baddeleyitt og CZ er måten zirkonium- og oksygenatomene er pakket på: mineralet er en monoklinisk krystall og edelstenen er kubisk (isometrisk), den samme krystallstrukturen somdiamant. Det gjør CZ ekstremt hardt - bare diamant, safir og chrysoberyl kan skrape den.

USA lager over 14 000 tonn baddeleyitt på grunn av zirkoniuminnholdet. I likhet med zirkon er det nyttig for å datere ekstremt gamle bergarter, men i motsetning til zirkon er bruken begrenset til magmatiske bergarter.

'Baddeleyite' uttales 'ba-DELLY-ite' av de fleste geologer, men de som vet bedre uttaler det 'BAD-ly-ite.'

Zirconolite

Zirconolite, CaZrTi_toO₇, er verken et silikat eller et oksid, men snarere et titanat. I 2004 var det rapportert å være enda bedre for å datere gamle bergarter enn zirkon, og gi data så nøyaktige som SHRIMP-instrumentet (sensitiv høyoppløselig ionmikrosonde) tillater. Zirconolite, selv om den er sjelden, kan være utbredt i magmatiske bergarter, men ikke gjenkjent fordi den ligner rutil. Måten å identifisere det på er ved å bruke spesialiserte elektronmikroskopiteknikker på de bittesmå kornene før du setter ut rekene på dem. Men disse teknikkene kan utlede en dato fra et korn som bare er 10 mikron bredt.

'Zirconolite' uttales 'zir-CONE-alite.'

Geologens perle

For å få en ide om hva folk kan gjøre med zirkoner, tenk på hva forskeren Larry Heaman gjorde, som rapportert i april 1997 Geologi . Heaman hentet ut zirkon (og baddeleyitt) fra et sett med gamle kanadiske diker, og fikk mindre enn et milligram fra 49 kilo stein. Fra disse flekkene, mindre enn 40 mikron lange, utledet han en U-Pb-alder for dikesvermen på 2,4458 milliarder år (pluss minus et par millioner), like etter slutten av den arkeiske eonen i tidligste proterozoikum.

Fra dette beviset satte han sammen to store biter av det gamle Nord-Amerika, gjemt 'Wyoming'-terranen under 'Superior'-terranen, og koblet dem deretter til 'Karelia', terrenget som ligger under Finland og tilstøtende Russland. Han kalte resultatene hans bevis på verdens tidligste episode av flom-basalt vulkanisme eller Stor magmatisk provins (LEPPE).

Heaman begrenset seg ved å spekulere i at den første LIP 'kan gjenspeile enten (1) avtakelsen av et kraftig mantelkonveksjonsregime som hersket under arkeisk tid og fullstendig spredte mantelplymer i mer enn halvparten av jordens historie, eller (2) tiden for katastrofale kollaps av en stabil tetthetsstratifisering i jordens kjerne som førte til en plutselig økning i varmefluks ved grensen mellom kjerne og mantel.' Dette er mye å få ut av noen små biter av zirkon og baddeleyitt.

PS: Den eldste gjenstanden på jorden er et zirkonkorn som er nesten 4,4 milliarder år gammelt. Det er det eneste vi har fra dypt i det tidligste arkeiske området, og det gir bevis på at selv på den tiden, Jorden hadde flytende vann på seg .